礦山工程施工中機(jī)械自動(dòng)化設(shè)計(jì)及應(yīng)用研究

薛麗芬

（甘肅財(cái)貿(mào)職業(yè)學(xué)院，甘肅 蘭州 730000）

礦山工程實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動(dòng)化需要掌握礦山工程的整體工作流程，礦區(qū)工作人員依照現(xiàn)有的礦山工程自動(dòng)化情況對(duì)自動(dòng)化情況作出調(diào)整。機(jī)械自動(dòng)化最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)整個(gè)礦山工程的施工過程中沒有人員操控[1]。最終目標(biāo)一旦實(shí)現(xiàn)就可以節(jié)省礦山工程中所需要的勞動(dòng)力資源。將機(jī)械自動(dòng)化理念融入到礦山工程當(dāng)中，可以提高礦山工程的礦產(chǎn)資源生產(chǎn)的效率?，F(xiàn)階段礦山工程的自動(dòng)化設(shè)備配置不夠先進(jìn)，礦山工人對(duì)自動(dòng)化設(shè)備操作也不熟練，礦山工程的機(jī)械自動(dòng)化程度較低。針對(duì)以上狀況，對(duì)礦山工程施工中機(jī)械自動(dòng)化進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，提高礦山工程的機(jī)械自動(dòng)化程度。

機(jī)械自動(dòng)化解放了人類的雙手，只要有足夠的動(dòng)力就要可以一直進(jìn)行高強(qiáng)度的工作。提高施工生產(chǎn)效率。礦山機(jī)械自動(dòng)化的設(shè)計(jì)過程中不僅需要考慮工作效率的提高程度，更應(yīng)該考慮礦工在工作時(shí)候的安全性，因此在進(jìn)行機(jī)械自動(dòng)化設(shè)計(jì)的時(shí)候第一要考慮的是員工的生命安全。

1 設(shè)計(jì)自動(dòng)化礦山風(fēng)門

礦井下的風(fēng)門開關(guān)以往都是人工進(jìn)行控制，但是風(fēng)門開關(guān)控制是一項(xiàng)很危險(xiǎn)的工作，而且人工控制風(fēng)門的效率很低，如果可以設(shè)計(jì)自動(dòng)化的礦山風(fēng)門就可以避免曠工在風(fēng)門控制的時(shí)候受傷木業(yè)可以提高風(fēng)門控制的效率。將PLC電機(jī)安裝在礦井風(fēng)門上，用于控制礦井風(fēng)門的開啟和關(guān)閉。在礦井中作業(yè)很有可能會(huì)出現(xiàn)井內(nèi)外氣壓差別過大的情況發(fā)生，為了保證礦工的生命安全，PLC風(fēng)門在感知到氣壓差發(fā)生變化時(shí)就會(huì)自動(dòng)開啟風(fēng)門[2]，等礦井中的氣壓重新恢復(fù)平穩(wěn)狀態(tài)，PLC風(fēng)門自動(dòng)關(guān)閉。礦工無需專門指派工人進(jìn)行風(fēng)門的開關(guān)，節(jié)省了人力，除此之外，人對(duì)氣壓的感應(yīng)沒有機(jī)械敏感，極有可能出現(xiàn)氣壓差已經(jīng)到了該開起風(fēng)門的數(shù)值，礦工因?yàn)楦兄炔幻舾谢蛎τ诠ぷ骱雎粤舜藛栴}，造成安全事故的發(fā)生。因此設(shè)計(jì)自動(dòng)化風(fēng)門可以保證礦山工程的順利進(jìn)行。

2 機(jī)電設(shè)備的自動(dòng)化控制

礦山機(jī)電設(shè)備的控制以往也是由礦工來完成，但機(jī)電設(shè)備控制現(xiàn)階段也可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，可將機(jī)電自動(dòng)化控制裝備安裝在機(jī)電設(shè)備上，自動(dòng)化控制裝備由電氣裝備、壓力機(jī)和機(jī)電自備器組成。機(jī)電自備器是整個(gè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)的動(dòng)力來源[3]，主要依靠制動(dòng)設(shè)備之間摩擦產(chǎn)生動(dòng)力，動(dòng)力經(jīng)過壓力機(jī)進(jìn)行放大，最后通過電氣裝備的調(diào)節(jié)將動(dòng)力用于機(jī)電設(shè)備的控制。

在機(jī)電自動(dòng)化控制裝備中設(shè)置礦山的機(jī)電設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)的動(dòng)力數(shù)值，但控制裝備中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到動(dòng)力數(shù)值大于設(shè)定數(shù)值時(shí)候，會(huì)自動(dòng)降低動(dòng)力提供，減緩機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)速度。當(dāng)控制裝備中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到動(dòng)力數(shù)值小于設(shè)定數(shù)值的時(shí)候，控制裝備則會(huì)加大制動(dòng)設(shè)備之間摩擦力度，使電流釋放的數(shù)值增高，以保證機(jī)電設(shè)備在工作時(shí)候可以正常運(yùn)轉(zhuǎn)。礦山一般處于地理位置較高的地區(qū)，維修工人發(fā)生事故第一時(shí)間到達(dá)礦山進(jìn)行維修的可能性很小，所以需要安裝機(jī)電設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，確保隨時(shí)可以監(jiān)控機(jī)電設(shè)備的狀態(tài)，并對(duì)故障進(jìn)行調(diào)試。維修工人一旦不能及時(shí)進(jìn)行機(jī)電設(shè)備修復(fù)，發(fā)生故障需要實(shí)現(xiàn)機(jī)電設(shè)備的自動(dòng)化處理，自動(dòng)化控制平臺(tái)應(yīng)在第一時(shí)間將機(jī)電設(shè)備關(guān)閉，然后按照流程進(jìn)行故障排查和故障維修，并將故障數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄和儲(chǔ)存，以便下次發(fā)生故障的時(shí)候及時(shí)識(shí)別并處理。

3 改造礦山提升機(jī)

礦山提升機(jī)主要依靠電力作為動(dòng)力來源，但提升機(jī)的電力設(shè)備的穩(wěn)定性一直不高。為了保障礦山提升機(jī)的工作穩(wěn)定性需要將提升機(jī)的電力設(shè)備進(jìn)行替換。礦山工程中使用最頻繁的就是連續(xù)式提升機(jī)，如下圖所示。

圖1 連續(xù)式提升機(jī)

在提升的電力設(shè)備中可連接兩個(gè)變壓器[4]，構(gòu)建兩組電路同時(shí)供電的供電模式，將提升機(jī)電流調(diào)節(jié)系統(tǒng)中加入軟件處理器，增加數(shù)字電流調(diào)節(jié)的監(jiān)控功能，避免提升機(jī)在工作過程中電流不穩(wěn)造成機(jī)器損壞。提高電力設(shè)備的穩(wěn)定性。

連續(xù)式提升機(jī)的操作臺(tái)要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作需要將原有的操作臺(tái)一分為二，不一定是要將操作臺(tái)分為兩個(gè)，將原有的操作臺(tái)進(jìn)行功能分區(qū)也可以，一個(gè)區(qū)域是提升機(jī)操作控制器、緊急按鈕、手動(dòng)操作手柄和工作方式切換臺(tái)。另一個(gè)操作區(qū)域上安裝監(jiān)控系統(tǒng)、信號(hào)接收器和表盤。自動(dòng)化操作不能沒有人工監(jiān)控來掌握提升機(jī)的實(shí)時(shí)狀態(tài)。當(dāng)監(jiān)控發(fā)現(xiàn)了提升機(jī)可能會(huì)出現(xiàn)操作失誤時(shí)候，可直接在控制臺(tái)上切換工作模式。進(jìn)行人為操作時(shí)候，提升機(jī)的PLC控制器也會(huì)使提升機(jī)處于高精度狀態(tài)，減少人為操作造成的故障。在進(jìn)行礦山提升機(jī)自動(dòng)化改造的時(shí)候一定要對(duì)提升機(jī)進(jìn)行反復(fù)試驗(yàn)，確保提升機(jī)可以滿足礦山施工的條件。

4 優(yōu)化礦資源自動(dòng)化裝卸

礦石的重量一般都超過個(gè)人承重的生理極限，人工進(jìn)行礦產(chǎn)資源額裝卸極容易造成礦山工程事故，運(yùn)用電氣自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)項(xiàng)礦產(chǎn)的裝卸可以有效的保障礦工的安全。傳送機(jī)是運(yùn)送礦產(chǎn)資源的自動(dòng)化裝置中比較好用的一種，傳統(tǒng)的礦資源裝卸中傳送機(jī)只能在礦山的平均高度處架設(shè)一臺(tái)傳送機(jī)，移動(dòng)不夠靈活。現(xiàn)將傳送機(jī)進(jìn)行優(yōu)化，將傳送機(jī)與計(jì)算機(jī)相連接，計(jì)算機(jī)對(duì)傳送機(jī)的工作狀態(tài)進(jìn)行可編程控制[5]，實(shí)現(xiàn)礦產(chǎn)資源自動(dòng)化裝卸。在傳送機(jī)上方安裝攝像頭，礦產(chǎn)資源的實(shí)時(shí)裝卸情況都可以通過監(jiān)控進(jìn)行全方位觀察。實(shí)現(xiàn)礦資源裝卸自動(dòng)化和可視化。

5 對(duì)比實(shí)驗(yàn)

5.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

以某礦山作為實(shí)驗(yàn)試點(diǎn)，該礦山的施工面積為4.5萬平方米。礦山施工工期為5個(gè)月，對(duì)這五個(gè)月中的采礦流程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。將期間發(fā)生的安全事故全部記錄下來。使用傳統(tǒng)的施工方式、文獻(xiàn)中提到的施工方式以及本文重新進(jìn)行機(jī)械自動(dòng)化設(shè)計(jì)的施工方式進(jìn)行對(duì)比。對(duì)比5個(gè)月時(shí)間內(nèi)安全事故發(fā)生的概率。

5.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

將基于上述實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備，將對(duì)比實(shí)驗(yàn)中得到的安全事故發(fā)生的概率記錄，見下表。

表1 安全事故數(shù)據(jù)對(duì)比

由上表可知，傳統(tǒng)方式1在五個(gè)月工期內(nèi)共發(fā)生安全事故14起，傳統(tǒng)方式2在五個(gè)月工期內(nèi)工發(fā)生安全事故15起，而本文將礦山施工方式進(jìn)行機(jī)械自動(dòng)化改造之后僅發(fā)生3起安全事故，第1、2、5個(gè)沒有發(fā)生安全事故。機(jī)械自動(dòng)化大大減少了施工過程人工作業(yè)的概率。因此工人安全事故的發(fā)生概率也大幅度下降，實(shí)驗(yàn)證明將機(jī)械自動(dòng)化與礦山工程施工進(jìn)行融合有利于降低安全事故的發(fā)生概率。

6 結(jié)束語

本文基于礦山工程施工中機(jī)械自動(dòng)化程度不高的情況對(duì)礦山工程的機(jī)械自動(dòng)化展開深入研究，將機(jī)械自動(dòng)化融入礦山工程的各個(gè)步驟中后生產(chǎn)效率進(jìn)一步提升，人工工序的減少也最大程度上保障了礦工的生命安全。