煤炭開采中機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展

竇立森

(山西汾西礦業(yè)集團(tuán)公司機(jī)電處，山西 介休 032000)

引言

從各個(gè)角度分析得出的數(shù)據(jù)來看，機(jī)械化設(shè)備是現(xiàn)代煤礦開采的重要基礎(chǔ)條件，它大大加快了煤礦開采的速度，促進(jìn)了我國煤礦發(fā)展的進(jìn)度。機(jī)電一體化在確保員工安全的基礎(chǔ)上大效率提高了開采的速度，而機(jī)電自動(dòng)化則是解放了部分生產(chǎn)力，確保了工作人員的生命安全，讓煤礦產(chǎn)業(yè)得到了更為有利的發(fā)展環(huán)境。

就目前來看，現(xiàn)代化的生產(chǎn)對(duì)技術(shù)的要求越來越高，舊技術(shù)和設(shè)備以及無法滿足，煤礦企業(yè)更需要開發(fā)或引進(jìn)新的技術(shù)和設(shè)備，機(jī)械自動(dòng)化生產(chǎn)作為現(xiàn)在最重要的應(yīng)用型技術(shù)，對(duì)企業(yè)提高生產(chǎn)效率有著巨大的影響力，因此，煤礦企業(yè)對(duì)其相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用有著非常大的需求量。

一、機(jī)械自動(dòng)化實(shí)際應(yīng)用情況

隨著我國煤炭工業(yè)的發(fā)展，煤礦機(jī)械化和自動(dòng)化水平的提高，綜合機(jī)械化及電氣自動(dòng)化在煤礦行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，為現(xiàn)代化煤礦實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效發(fā)揮了巨大的促進(jìn)作用。

綜采工作面是煤礦生產(chǎn)最前沿的工作環(huán)節(jié)，也是最復(fù)雜的工作環(huán)節(jié)，其設(shè)備數(shù)量多，設(shè)備之間互相制約、相互協(xié)調(diào)，任何單一設(shè)備都無法脫離其它設(shè)備而單獨(dú)完成任務(wù)，同時(shí)這些設(shè)備的任何一個(gè)動(dòng)作還受地質(zhì)條件的限制，積極引進(jìn)和共同研發(fā)采煤新技術(shù)、新工藝、新裝備，切實(shí)提高單產(chǎn)單進(jìn)水平也是擺在煤礦從業(yè)者面前的一項(xiàng)重要任務(wù)。另外，綜采工作面也是礦井參與工作職工最多的工作面，考慮到礦井綜采工作面空間局限、煤塵重、噪聲大、工況復(fù)雜，是個(gè)高度危險(xiǎn)的生產(chǎn)環(huán)境，將職工從高危環(huán)境中解放出來迫在眉睫。隨著煤機(jī)裝備技術(shù)及信息化的高速發(fā)展，煤礦綜采自動(dòng)化已成為現(xiàn)代煤企發(fā)展的必然趨勢(shì)。

二、機(jī)械自動(dòng)化對(duì)煤礦生產(chǎn)的意義

煤炭生產(chǎn)工作大量的人才流失情況之所以出現(xiàn)[1]，是因?yàn)楣ぷ髁恳约叭蝿?wù)量都比較大加上工作環(huán)境比較惡劣。這些情況導(dǎo)致煤炭行業(yè)中出現(xiàn)對(duì)煤炭機(jī)械自動(dòng)化的需求，隨著機(jī)械化水平的不斷提高，還使工作效率大幅度提高，各種問題得到了有效的解決。現(xiàn)在的煤炭技術(shù)人員可以通過使用現(xiàn)代化機(jī)械對(duì)內(nèi)部的煤炭生產(chǎn)進(jìn)行探查，在遠(yuǎn)程指導(dǎo)的基礎(chǔ)上保證工作人員的安全。機(jī)械自動(dòng)化對(duì)我國煤炭企業(yè)的良好發(fā)展主要有以下幾點(diǎn)作用：

1 解放勞動(dòng)力，提高煤礦生產(chǎn)效率

機(jī)械自動(dòng)化的主要作用就是解放勞動(dòng)力，在煤礦開采領(lǐng)域，機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)效率明顯大于人工的情況下，將工人從危險(xiǎn)的采場(chǎng)轉(zhuǎn)移到安全的順槽監(jiān)控中心，大大提高工人的安全系數(shù)和生產(chǎn)效率，應(yīng)用機(jī)械自動(dòng)化不僅僅是保證了質(zhì)量也防止了意外的發(fā)生率，滿足煤礦安全、高產(chǎn)高效的要求。

2 操作設(shè)備方便，保證煤礦開采的安全性

煤礦生產(chǎn)不但工作環(huán)境較為惡劣而且安全隱患較多，傳統(tǒng)的煤礦采掘過程中需要工作人員深入地面進(jìn)行工作，這導(dǎo)致塌方或瓦斯爆炸等事故的發(fā)生有較大可能。這些事故的發(fā)生嚴(yán)重威脅了作業(yè)人員的安全，但機(jī)械自動(dòng)化的應(yīng)用使得這些危險(xiǎn)性活動(dòng)全都交給機(jī)械，作業(yè)人員只需要在外面操控和調(diào)節(jié)，或遠(yuǎn)程操作設(shè)備，從而使得生產(chǎn)的安全性大大得到了提高。

3 減少生產(chǎn)所需成本，增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益

將機(jī)械自動(dòng)化應(yīng)用到采掘作業(yè)和在煤礦生產(chǎn)的過程中能夠有效減少勞動(dòng)力的使用繼而降低了生產(chǎn)的成本，增加了煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利潤。

三、機(jī)械自動(dòng)化具體應(yīng)用的發(fā)展歷程

1 機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)

21世紀(jì)以來，我國的工業(yè)化和城市化水平正在不斷提高。在這種情況下，煤炭開發(fā)工作正在朝著高產(chǎn)量，高效率的方向發(fā)展。因此，在煤礦開采過程中應(yīng)增加對(duì)煤礦開采機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)裝備的使用。西方普遍使用采煤機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備的原因就是可以使煤礦開采具有較高的生產(chǎn)率讓采煤業(yè)發(fā)展更加平穩(wěn)也讓工作人員的活動(dòng)具有更強(qiáng)的安全性，以確保煤炭的順利生產(chǎn)。因此，相對(duì)機(jī)械化水平高的采礦設(shè)備，便為提高煤礦生產(chǎn)的產(chǎn)量提供了便利，同時(shí)也提高了煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

2 機(jī)械自動(dòng)化在煤礦掘進(jìn)中的使用

掘進(jìn)機(jī)是一種機(jī)械自動(dòng)化強(qiáng)的煤礦生產(chǎn)設(shè)備。在實(shí)際工作中可以與液壓系統(tǒng)結(jié)合使用可以有效節(jié)省采礦時(shí)間從而提高生產(chǎn)效率。在系統(tǒng)的實(shí)際使用中它使用液壓系統(tǒng)和靈敏變量泵作為主要控制系統(tǒng)，其執(zhí)行器的流量始終處于恒定狀態(tài)不受負(fù)載變化的影響，它還可以實(shí)現(xiàn)不同執(zhí)行器的相同性能從而大大提高了生產(chǎn)效率繼而提高煤礦生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)利潤。

目前，我國的煤礦自動(dòng)化機(jī)械水平受技術(shù)條件等限制，因此應(yīng)用范圍受各種地質(zhì)環(huán)境等影響，需不斷的進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)，以適應(yīng)不同環(huán)境下的開采條件。另外，在開采環(huán)境中，受機(jī)械化水平的限制，會(huì)造成開采煤炭資源的浪費(fèi)。為此，我們不斷對(duì)開采設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)，以提高煤礦自動(dòng)化機(jī)械水平，使其達(dá)到環(huán)保的效果，從而有利于管理設(shè)備，便于生產(chǎn)人員開采煤炭資源。

3 機(jī)械自動(dòng)化使用于采煤

作為煤炭生產(chǎn)的核心，煤炭開采階段比煤炭生產(chǎn)更為直接。在這樣的環(huán)境下，技術(shù)人員應(yīng)增加對(duì)集成機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的使用。在此過程中，技術(shù)人員還需要對(duì)系統(tǒng)的構(gòu)造和使用進(jìn)行大量測(cè)試以確保在使用過程中對(duì)煤矸石與煤炭進(jìn)行有效分類，從而確保生產(chǎn)質(zhì)量。同時(shí)，技術(shù)人員應(yīng)加強(qiáng)對(duì)安全檢測(cè)系統(tǒng)的研制與技術(shù)探討，這樣員工便能更好的了解與管理采煤設(shè)備，便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行中存在的問題，保證煤礦生產(chǎn)的安全性與效率性。

通過工作面集中控制系統(tǒng)將實(shí)時(shí)采煤工藝分解成多個(gè)子命令系，并將這些子命令系分配給各個(gè)子系統(tǒng)，通過對(duì)各個(gè)子系統(tǒng)協(xié)同調(diào)度，實(shí)現(xiàn)各個(gè)子系統(tǒng)的協(xié)調(diào)聯(lián)動(dòng)運(yùn)行。集中控制系統(tǒng)通過與各個(gè)子系統(tǒng)的實(shí)時(shí)通訊，將各子系統(tǒng)的工作狀態(tài)、運(yùn)行參數(shù)、指令執(zhí)行統(tǒng)一匯總處理，并進(jìn)行邏輯運(yùn)算，通過科學(xué)可靠的控制策略實(shí)現(xiàn)對(duì)各子系統(tǒng)的協(xié)調(diào)自動(dòng)化控制，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)綜采工作面的自動(dòng)化控制。

綜采工作面全套自動(dòng)化系統(tǒng)不僅是一個(gè)技術(shù)復(fù)雜的系統(tǒng)，需要對(duì)管理人員提出更高的要求，加強(qiáng)自上而下的管理培訓(xùn)，提升管理及操作水平，逐漸掌握自動(dòng)化綜采工作面的相關(guān)技術(shù)。制定新采煤工藝流程管理制度、新工種崗位責(zé)任制度、新設(shè)備日常管理制度、突發(fā)事件安全應(yīng)急策略措施等，確保自動(dòng)化工作面的順利開展，保證生產(chǎn)效率與安全化。

4 煤礦輸送機(jī)的機(jī)械自動(dòng)化

輸送機(jī)是煤炭開采和生產(chǎn)過程中的重要設(shè)備。在傳統(tǒng)的煤炭生產(chǎn)過程中，輸送機(jī)效率低下，而且容易出現(xiàn)故障等問題給煤炭生產(chǎn)帶來不利影響。傳統(tǒng)運(yùn)輸機(jī)帶來的不便利導(dǎo)致需求在生產(chǎn)過程中采用一種具有機(jī)械自動(dòng)化特性的皮帶運(yùn)輸機(jī)，不僅提高了生產(chǎn)效率而且降低了發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)的幾率還節(jié)省了人力提高了生產(chǎn)安全性，使煤炭礦業(yè)企業(yè)向可持續(xù)發(fā)展方向發(fā)展的念想成為現(xiàn)實(shí)。

煤礦開采后，通常需要多個(gè)運(yùn)輸過程以確保煤礦順利運(yùn)輸，然后再推向市場(chǎng)。鑒于這種情況，如何提高煤炭運(yùn)輸效率是煤炭行業(yè)的當(dāng)務(wù)之急。通過對(duì)傳統(tǒng)煤炭開采和運(yùn)輸工作的分析，可以知道許多礦產(chǎn)部門采用人工方式進(jìn)行煤炭運(yùn)輸，不僅效率低下，而且存在很多問題。

5 自動(dòng)化采煤機(jī)的應(yīng)用

這種采煤機(jī)與傳統(tǒng)采煤機(jī)不同，能實(shí)現(xiàn)運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)顯示、遠(yuǎn)程控制、綜采設(shè)備聯(lián)動(dòng)、記憶割煤、狀態(tài)數(shù)據(jù)分析和評(píng)估，實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)智能化控制。具備全工藝段全曲線記憶截割功能，實(shí)現(xiàn)牽引速度與采高控制自適應(yīng)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)高精度自動(dòng)記憶截割。采煤機(jī)應(yīng)安裝以慣導(dǎo)系統(tǒng)為核心的刮板機(jī)曲直度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并結(jié)合集控中心和液壓支架電液控制系統(tǒng)、精準(zhǔn)推溜系統(tǒng)完成“三直”的自主管理；具備發(fā)生異常情況后的自我保護(hù)性停機(jī)及系統(tǒng)停機(jī)功能；集控中心可對(duì)采煤機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)、姿態(tài)等數(shù)據(jù)進(jìn)行采集監(jiān)測(cè)、分析，對(duì)異常信息進(jìn)行提示預(yù)警、保護(hù)；具備載荷聯(lián)動(dòng)、瓦斯聯(lián)動(dòng)功能，從而實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)的自動(dòng)化。

四、結(jié)論

總結(jié)上面論述，在煤炭生產(chǎn)中，機(jī)械自動(dòng)化的采礦機(jī)械設(shè)備優(yōu)勢(shì)明顯，相對(duì)傳統(tǒng)采煤設(shè)備，能提高生產(chǎn)效率與安全性，同時(shí)不斷改進(jìn)以增加其環(huán)保功能，便能大大提高煤礦企業(yè)生產(chǎn)效益，減少開采煤炭資源過程中的浪費(fèi)。