綜合機(jī)械化和機(jī)電一體化在煤礦開采中的應(yīng)用

文/王文亮

煤礦生產(chǎn)行業(yè)是推動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱產(chǎn)業(yè)之一，如何提升和優(yōu)化煤礦開采技術(shù)是煤礦行業(yè)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展的核心要素，也是實(shí)現(xiàn)我國(guó)煤礦生產(chǎn)高效、節(jié)能、安全的關(guān)鍵路徑，創(chuàng)新煤礦開采技術(shù)不僅加大煤礦生產(chǎn)能力，而且提高煤礦開采行業(yè)的整體安全系數(shù)。近年來(lái)，機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦開采綜合機(jī)械應(yīng)用領(lǐng)域得到長(zhǎng)足地發(fā)展，實(shí)現(xiàn)煤礦開采技術(shù)質(zhì)的革新，有效推動(dòng)煤礦開采行業(yè)向著更加高效、智能、安全方向發(fā)展。煤礦開采的機(jī)械化程度越高，煤礦開采作業(yè)效率越高，人工開采成本越低，因此，煤礦開采的機(jī)電一體化程度直接影響到整體煤礦生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。為提高煤礦開采經(jīng)濟(jì)效益，必須不斷運(yùn)用電氣自動(dòng)化控制技術(shù)優(yōu)化創(chuàng)新煤礦開采機(jī)械設(shè)備，使機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦開采領(lǐng)域得到進(jìn)一步延伸。

1 綜合機(jī)械化采煤的特點(diǎn)

煤礦開采的綜合機(jī)械化應(yīng)用在很大程度上改變了煤礦生產(chǎn)的批量化作業(yè)模式，使我國(guó)煤礦生產(chǎn)能力發(fā)生質(zhì)的飛躍。隨著近年來(lái)機(jī)械制造技術(shù)的不斷提升，大量智能化機(jī)械設(shè)備應(yīng)運(yùn)而生，煤礦開采設(shè)備研發(fā)也日趨完善成熟，機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)被廣泛應(yīng)用于煤礦開采領(lǐng)域。通過(guò)研發(fā)制造先進(jìn)的煤礦開采設(shè)備，煤礦開采作業(yè)水平得到大幅提升，并同時(shí)配建一大批現(xiàn)代化的煤礦工程。煤礦開采綜合機(jī)械化即在煤礦開采過(guò)程中引入機(jī)械化作業(yè)，降低煤礦開采人工作業(yè)比率，增強(qiáng)煤礦批量開采效率，綜合機(jī)械化煤礦開采主要表現(xiàn)出高效、安全、低能耗等特點(diǎn)。在煤礦開采過(guò)程中，通過(guò)將綜合機(jī)械化運(yùn)用到礦道掘進(jìn)、作業(yè)面開采、煤炭運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)，大大提高煤礦開采的機(jī)械自動(dòng)化作業(yè)效率，較低人工作業(yè)比例，使煤礦開采資源利用率得到明顯提升，確保煤礦開采作業(yè)面的高生產(chǎn)能力。同時(shí)，高機(jī)械化作業(yè)相應(yīng)減少煤礦生產(chǎn)的人工作業(yè)環(huán)節(jié)，使煤礦開采整體安全系數(shù)得到提升。另外，綜合機(jī)械化的應(yīng)用也有效降低了開采過(guò)程中的煤炭資源不合理?yè)p耗，對(duì)節(jié)約煤炭資源起到重要作用。

2 綜合機(jī)械化在煤礦開采中的應(yīng)用

綜合機(jī)械化作業(yè)通過(guò)機(jī)械化代替人工作業(yè)方式，提高單個(gè)煤礦開采作業(yè)面上的出煤率，通過(guò)綜合機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備對(duì)煤礦開采生產(chǎn)各道工序進(jìn)行輔助作業(yè)，有效提高煤礦開采整體運(yùn)行效率，盡量減少人工作業(yè)環(huán)節(jié)，以此實(shí)現(xiàn)煤礦大批量高效開采。

2.1 掘進(jìn)

傳統(tǒng)的人工煤礦開采掘進(jìn)方式不但難以保障掘進(jìn)工人的人身安全，而且煤礦開采掘進(jìn)效率非常低下，對(duì)大批量煤礦生產(chǎn)造成一定影響，開采作業(yè)面及煤礦礦道的掘進(jìn)工作作為煤礦開采的關(guān)鍵性環(huán)節(jié)，直接影響煤礦整體出礦效率和煤礦經(jīng)濟(jì)效益。采用綜合機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)代替人工掘進(jìn)能夠顯著提升煤礦開采效率，也極大地保障煤礦工人的生命安全，有效降低煤礦工程風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)。

2.2 采煤

煤礦開采方式主要有電牽引式和液壓牽引式兩種，相較于液壓牽引式采煤設(shè)備，電牽引式采煤方式的牽引性能更加穩(wěn)定，利用電氣自動(dòng)化技術(shù)可以很好適應(yīng)煤層的軟硬度，克服較硬的煤層，同時(shí)能夠?qū)﹄姞恳讲擅涸O(shè)備的突然下陷作出快速響應(yīng)，確保煤礦開采作業(yè)的安全性。通常情況下，電牽引式采煤設(shè)備每小時(shí)煤礦開采量可達(dá)到1100-1300t，綜合機(jī)械化煤礦開采方式顯著提升煤礦開采量，是煤礦開采行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。

2.3 裝卸

利用綜合機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工煤礦裝卸方式，不但節(jié)約大量人力、物力和財(cái)力，較低煤礦裝卸環(huán)節(jié)人工成本，而且有效加快煤礦的中轉(zhuǎn)速度，提升整體煤礦生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)提高開采人員在裝卸環(huán)節(jié)的安全作業(yè)系數(shù)，使煤礦開采順利運(yùn)行。

3 機(jī)電一體化在煤礦開采中的應(yīng)用

3.1 在礦井提升機(jī)中的應(yīng)用

煤礦井下作業(yè)應(yīng)用機(jī)電一體化能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)升降機(jī)的自動(dòng)化控制，盡量避免人工操作環(huán)節(jié)，通過(guò)機(jī)電數(shù)字化控制確保煤礦升降機(jī)平穩(wěn)可靠地運(yùn)轉(zhuǎn)，內(nèi)裝型礦井升降機(jī)可以通過(guò)簡(jiǎn)化安裝機(jī)械設(shè)備與電子元部件，有效融合電機(jī)設(shè)備和采煤機(jī)滾筒，使機(jī)電一體化在煤礦開采中得到很好的應(yīng)用。機(jī)電數(shù)字化控制模式下的礦井升降機(jī)可以及時(shí)準(zhǔn)確地反饋升降作業(yè)狀況，并便于啟動(dòng)制動(dòng)，升降機(jī)作業(yè)效率得到顯著提高。

3.2 在礦井輸送機(jī)中的應(yīng)用

礦井輸送機(jī)由兩端滾筒和傳送帶構(gòu)成，通過(guò)電氣自動(dòng)控制技術(shù)對(duì)滾筒進(jìn)行自動(dòng)控制，輸送機(jī)根據(jù)載運(yùn)量自動(dòng)變換速度，實(shí)現(xiàn)礦井下長(zhǎng)距離、大批量的煤炭傳輸作業(yè)方式，使機(jī)電一體化在礦井傳輸機(jī)中得到很好的應(yīng)用。

3.3 在礦井的全生產(chǎn)檢測(cè)和監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

現(xiàn)代煤礦開采利用機(jī)電一體化技術(shù)形成全方位的煤礦開采監(jiān)控系統(tǒng)，基本實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)警、故障分析、故障排除等智能控制功能。礦井安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由液壓裝置、機(jī)械電動(dòng)裝置以及制動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)裝置構(gòu)成，通過(guò)電氣自動(dòng)化控制程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)各運(yùn)行環(huán)節(jié)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制，自動(dòng)報(bào)警及故障分析功能是當(dāng)?shù)V井內(nèi)機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)報(bào)警和故障分析程序，機(jī)械設(shè)備發(fā)出報(bào)警信號(hào)同時(shí)進(jìn)行故障分析排除，并反饋相應(yīng)的故障信息，有助于設(shè)備技術(shù)人員快速精準(zhǔn)地查找故障源，提高技術(shù)人員的工作效率，簡(jiǎn)化設(shè)備維修的工作量，降低礦井機(jī)械設(shè)備的維護(hù)成本，增加設(shè)備使用壽命，提高礦井整體的經(jīng)濟(jì)效益。

4 總結(jié)

煤礦開采中的綜合機(jī)械化使得機(jī)電一體化技術(shù)得到長(zhǎng)足發(fā)展，未來(lái)應(yīng)不斷完善機(jī)電一體在煤礦開采領(lǐng)域的應(yīng)用，可利用先進(jìn)的信息定位技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)煤礦開采的遠(yuǎn)程機(jī)械自動(dòng)化控制，并在煤礦開采前運(yùn)用模擬軟件系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模擬煤礦開采主要節(jié)點(diǎn)，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)代替人工在很大程度上降低技術(shù)人員的工作量，在提高工作效率的同時(shí)保障煤礦開采工程的安全性，使煤礦開采整體風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)降到最低，以此提升煤礦開采的經(jīng)濟(jì)效益，從而實(shí)現(xiàn)煤礦開采行業(yè)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。