淺談機(jī)電一體化在煤礦開采領(lǐng)域的發(fā)展

（山西華禧建筑安裝有限公司 山西 030024）

機(jī)電一體化技術(shù)是一種將電氣技術(shù)、信息技術(shù)等融入到機(jī)械設(shè)備中的綜合性技術(shù)，將其應(yīng)用到煤礦開采中表現(xiàn)出較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)煤礦開采信息的實(shí)時(shí)監(jiān)控，并將采集到的信息傳輸?shù)斤@示設(shè)備，通過對(duì)采集信息的綜合性分析，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)煤礦開采過程中的不良因素，從而促進(jìn)煤礦開采效率和安全性提升[1]。也正是機(jī)電一體化技術(shù)在應(yīng)用中表現(xiàn)出來的眾多優(yōu)勢(shì)，使得其在煤礦開采領(lǐng)域得到較為廣泛的應(yīng)用，當(dāng)前在煤礦采掘生產(chǎn)、煤礦支護(hù)、安全生產(chǎn)監(jiān)測(cè)等方面都有著較多的應(yīng)用。

1.機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用于煤礦開采領(lǐng)域的積極意義

從當(dāng)前機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦開采領(lǐng)域中的實(shí)際應(yīng)用來看，其表現(xiàn)出較為積極的意義，從具體來看，其主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：有助于提升生產(chǎn)效率、有助于提升作業(yè)安全性、有助于提升經(jīng)濟(jì)效益。下面對(duì)之做具體分析：

(1)有助于提升生產(chǎn)效率

在以往傳統(tǒng)的煤礦開采生產(chǎn)中，所使用的機(jī)械設(shè)備相對(duì)較為落后，對(duì)人力資源的需求相對(duì)較高，且實(shí)際作業(yè)生產(chǎn)效率較為低下。而在將機(jī)電一體化技術(shù)融入到各種機(jī)械設(shè)備之中后，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)各類機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)化控制、遠(yuǎn)程控制，同時(shí)能夠?qū)Ω黝悪C(jī)械設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和故障診斷，有效保證機(jī)械設(shè)備的工作效率，不僅能夠有效降低煤礦工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且能夠促進(jìn)整體生產(chǎn)作業(yè)效率大幅提升[2]。

(2)有助于提升作業(yè)安全性

煤礦開采生產(chǎn)所處的工作環(huán)境較為惡劣，當(dāng)煤礦工人長(zhǎng)時(shí)間處于布滿煤塵、潮濕的工作環(huán)境中，必然會(huì)對(duì)其身體健康造成影響，同時(shí)在煤礦開采作業(yè)中還時(shí)常出現(xiàn)瓦斯爆炸、礦洞垮塌等危險(xiǎn)性事故，直接威脅到相關(guān)作業(yè)人員的生命安全。而在將機(jī)電一體化技術(shù)融入到機(jī)械設(shè)備中后，實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)控制、遠(yuǎn)程控制，能夠利用其完成一些較為危險(xiǎn)的作業(yè)工作，從而有效降低作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)[3]。同時(shí)在機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用下，能夠有效降低煤礦工人的工作強(qiáng)度，使之職業(yè)病發(fā)生率降低，有效保障煤礦工人身體健康。

(3)有助于提升經(jīng)濟(jì)效益

通過對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)進(jìn)行有效應(yīng)用，能夠在提升煤礦開采作業(yè)生產(chǎn)效率的同時(shí)，降低煤礦開采作業(yè)生產(chǎn)成本，使煤礦企業(yè)在開采作業(yè)過程中能夠獲得較高的經(jīng)濟(jì)收入。同時(shí)也有助于提升相關(guān)煤礦企業(yè)的綜合競(jìng)爭(zhēng)力，更好的適應(yīng)當(dāng)前社會(huì)發(fā)展所需。此外，在更為先進(jìn)的機(jī)電一體化設(shè)備支持下，促進(jìn)安全事故發(fā)生率降低，這也是保證煤礦企業(yè)健康持續(xù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)。

2.機(jī)電一體化在煤礦開采領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用

現(xiàn)階段機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦開采領(lǐng)域已取得較為廣泛的應(yīng)用，其主要體現(xiàn)在煤礦采掘作業(yè)、煤礦支護(hù)、安全生產(chǎn)監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域，且在應(yīng)用中發(fā)揮出較為顯著的優(yōu)勢(shì)，下面對(duì)其在這些領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用展開研究。

(1)應(yīng)用于煤礦采掘作業(yè)中

在煤礦開采領(lǐng)域中，采掘作業(yè)屬于最為基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)，同時(shí)也是工作環(huán)境最為復(fù)雜、危險(xiǎn)度最高的工作環(huán)節(jié)，在該環(huán)節(jié)中有效應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)，將能夠產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和安全作用[4]。如：當(dāng)前實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用較為廣泛的電力牽引采煤機(jī)（如圖1所示），便屬于機(jī)電一體化技術(shù)融入采煤機(jī)的先進(jìn)設(shè)備類型，在實(shí)際采煤作業(yè)中表現(xiàn)出運(yùn)行可靠度、工作效率高等特點(diǎn)。

圖1 電力牽引采煤機(jī)

從電力牽引采煤機(jī)在煤礦采掘作業(yè)中的工作情況來看，其主要表現(xiàn)出以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：①有著較高的運(yùn)行可靠性，設(shè)備在采掘作業(yè)中故障率較低，設(shè)備整體結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，重量相較于傳統(tǒng)液壓牽引采煤機(jī)更小，在牽引特性、能量轉(zhuǎn)換效率等方面都表現(xiàn)出更為良好的性能。當(dāng)電力牽引采煤機(jī)處于下滑狀態(tài)時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)電制動(dòng)，處于前進(jìn)狀態(tài)時(shí)，能夠提供足夠的牽引力；②能被應(yīng)用到較大傾角的煤層開采作業(yè)中，依靠其較大的牽引功率以及牽引電動(dòng)機(jī)軸端安裝的制動(dòng)器，能夠使之在傾角40-50°的煤層中開采作業(yè)，且不需依靠其它防滑裝置；③設(shè)備配備性能較為完善的電控系統(tǒng)，能夠及時(shí)根據(jù)采煤機(jī)的實(shí)際作業(yè)狀態(tài)調(diào)整工作參數(shù)，避免采煤機(jī)超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)工作，確保設(shè)備開采作業(yè)的可靠性、安全性；④設(shè)備能夠較為容易的實(shí)現(xiàn)遙控操作，且其在工作過程中的截割電機(jī)功率、牽引給定速度、截割電機(jī)溫度等參數(shù)都會(huì)統(tǒng)一顯示，在操作上簡(jiǎn)單方便[5]。電力牽引采煤機(jī)在采掘作業(yè)中表現(xiàn)出來的這些優(yōu)勢(shì)，都充分證明機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用的價(jià)值和意義。

(2)應(yīng)用于煤礦支護(hù)設(shè)備中

在煤礦開采作業(yè)中，支護(hù)設(shè)備是有效保證作業(yè)安全性、高效性的重要設(shè)備，其中液壓支架是應(yīng)用較為常見的一種設(shè)備類型，隨著機(jī)電一體化技術(shù)的快速發(fā)展，并不斷融入到液壓支架設(shè)備之中，使得液壓支架的綜合性能得到較大的提升，液壓支架設(shè)備逐漸朝著更具先進(jìn)性的電液控制發(fā)展。而液壓支架設(shè)備中的高壓液體，則主要通過乳化液泵站進(jìn)行供給，且為保證液壓支架設(shè)備性能穩(wěn)定可靠，要求乳化液泵站具有較強(qiáng)的高壓液體供給能力，且面對(duì)存在的一些供液?jiǎn)栴}能夠自動(dòng)識(shí)別和處理，也就是保證高壓液體供給流量和壓力滿足現(xiàn)場(chǎng)液壓支架設(shè)備的實(shí)際應(yīng)用所需[6]。在這種技術(shù)應(yīng)用之下，不僅能夠有效保證支護(hù)的穩(wěn)定可靠，而且能夠?qū)崿F(xiàn)成組設(shè)備的移動(dòng)和定壓雙向鄰架，使得煤礦開采支護(hù)作業(yè)對(duì)頂板產(chǎn)生較小的載荷，避免對(duì)頂板結(jié)構(gòu)造成損壞，提升煤礦開采作業(yè)的安全性。

(3)應(yīng)用于安全生產(chǎn)監(jiān)測(cè)中

煤礦開采作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)有著較多的不安全性因素，在這些因素作用下較容易引發(fā)安全事故發(fā)生，以往現(xiàn)場(chǎng)開采作業(yè)生產(chǎn)主要通過專門的技術(shù)人員在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)管，但這種監(jiān)管模式往往存在著較強(qiáng)的局限性，難以及時(shí)有效的發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)中存在的安全隱患，使得煤礦開采生產(chǎn)過程中仍存在著較大的安全事故發(fā)生率。在此背景之下，基于機(jī)電一體化技術(shù)的安全生產(chǎn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)逐漸被應(yīng)用到煤礦安全生產(chǎn)管理中，通過在整個(gè)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)布置監(jiān)控設(shè)施，并及時(shí)將監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)桨踩芾硐到y(tǒng)之中，并基于實(shí)際作業(yè)過程中的安全風(fēng)險(xiǎn)因素，設(shè)置對(duì)應(yīng)的報(bào)警指標(biāo)，能夠更為全面的監(jiān)督管理煤礦開采生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，提升整個(gè)作業(yè)過程的安全性。此外，現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)作業(yè)中的各類機(jī)械設(shè)備參數(shù)信息，也能夠?qū)崟r(shí)傳出到監(jiān)管系統(tǒng)之中，從而實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)作業(yè)的統(tǒng)一化管理，通過這種方式不僅能夠有效提升監(jiān)督管理效率，而且能夠降低現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督管理的人員需求，使得整個(gè)生產(chǎn)作業(yè)過程更具有經(jīng)濟(jì)性[7]。

(4)應(yīng)用于煤礦運(yùn)輸提升作業(yè)中

煤礦運(yùn)輸提升作業(yè)是煤礦生產(chǎn)過程中十分重要的環(huán)節(jié)，在作業(yè)過程中應(yīng)用較多的方式為帶式運(yùn)輸。在該種運(yùn)輸方式中，運(yùn)輸機(jī)設(shè)備與機(jī)電一體化技術(shù)之間的結(jié)合較為容易，且表現(xiàn)出運(yùn)輸量大、連續(xù)性高、運(yùn)輸距離較長(zhǎng)等優(yōu)勢(shì)。在以往的煤礦運(yùn)輸機(jī)中主要應(yīng)用的是TKD系列交流提升機(jī)電控系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由繼電器、接觸器等較為常規(guī)的觸點(diǎn)器件進(jìn)行控制，但面對(duì)煤礦生產(chǎn)作業(yè)中較為復(fù)雜的環(huán)境，常常表現(xiàn)出故障率高、穩(wěn)定性差、控制精度較低等問題，使得煤礦運(yùn)輸提升作業(yè)的安全性受到較大的影響。在此背景之下，對(duì)煤礦運(yùn)輸提升機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行改造已成為一種必然，也因此出現(xiàn)了基于現(xiàn)代機(jī)電一體化技術(shù)的全數(shù)字變頻控制系統(tǒng)，在該控制系統(tǒng)之中有效融入數(shù)字化技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)信息化技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，對(duì)原有觸點(diǎn)式控制模式進(jìn)行全面改造，轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣魍诫姍C(jī)、可控硅變流、數(shù)字調(diào)節(jié)控制、PLC控制、局域網(wǎng)信息傳輸、運(yùn)行數(shù)據(jù)監(jiān)控診斷為一體的智能化控制模式，使得煤礦運(yùn)輸提升機(jī)的控制精度和運(yùn)行可靠性都有較大程度的提升。

此外，還可將機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用到煤礦開采領(lǐng)域中的其它方面，如：應(yīng)用到煤礦生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的供電系統(tǒng)之中，可有效提升供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性；應(yīng)用到現(xiàn)場(chǎng)鋼絲繩的損傷檢測(cè)中，可有效提升鋼絲繩損傷檢測(cè)準(zhǔn)確率，當(dāng)前應(yīng)用較多的有TCK鋼絲繩損傷定量檢測(cè)系統(tǒng)。

3.機(jī)電一體化在煤礦開采領(lǐng)域的發(fā)展展望

從當(dāng)前機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦開采領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀來看，對(duì)煤礦開采生產(chǎn)作業(yè)帶來的效果十分明顯，整體作業(yè)更具效率和安全性。而從其發(fā)展來看，在后期煤礦開采領(lǐng)域中對(duì)機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用必然會(huì)越來越趨于智能化、無人化，通過對(duì)當(dāng)前大數(shù)據(jù)技術(shù)、信息技術(shù)、集成控制技術(shù)的有效融合，各種煤礦開采作業(yè)設(shè)備的智能性將得到較大幅度提升，能夠更好的適應(yīng)煤礦開采作業(yè)的復(fù)雜環(huán)境。而伴隨著機(jī)械設(shè)備與機(jī)電一體化技術(shù)的充分結(jié)合，自動(dòng)化屬性、智能屬性的全面提升，未來煤礦開采領(lǐng)域?qū)θ肆Ψ矫娴男枨髮?huì)大幅降低，無人化生產(chǎn)作業(yè)將成為一種發(fā)展趨勢(shì)。

4.結(jié)語

綜上所述，面對(duì)快速發(fā)展的科學(xué)技術(shù)，煤礦工業(yè)也應(yīng)當(dāng)跟上時(shí)代發(fā)展的步伐，認(rèn)識(shí)到傳統(tǒng)生產(chǎn)作業(yè)存在的弊端和不足，并在生產(chǎn)作業(yè)方面做出改革創(chuàng)新，引入更多先進(jìn)的機(jī)電一體化技術(shù)，改變傳統(tǒng)煤礦開采作業(yè)形式，提升整體作業(yè)的安全性、經(jīng)濟(jì)性，以促進(jìn)煤礦工業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。