機(jī)械自動化技術(shù)在煤礦機(jī)械制造中的應(yīng)用

蔣振國

（河南龍宇能源股份有限公司裝備制造分公司， 河南 永城 476600）

引言

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，機(jī)械化的設(shè)備已經(jīng)逐漸代替人工開展煤炭開采、運輸?shù)裙ぷ?。在煤礦機(jī)械制造中，主要使用到的是機(jī)械自動化技術(shù)。由此可見，加大對機(jī)械自動化技術(shù)在煤礦機(jī)械制造中的應(yīng)用研究，有助于推動煤礦機(jī)械化的推進(jìn)和普及。

1 機(jī)械自動化技術(shù)對煤炭生產(chǎn)的意義

1.1 減少資源成本

煤礦機(jī)械自動化設(shè)備的使用需要大量的前期資金投入，但采購之后只要做好日常的檢修和維護(hù)，設(shè)備能夠供給煤礦使用多年。并且，從人力的角度考慮，煤礦機(jī)械自動化設(shè)備的使用能夠有效地減少煤礦工人數(shù)量，一方面使人員工資方面的支出有所減少，另一方面井下人員的減少也能提高整體的安全性。從煤炭開采的角度考慮，機(jī)械自動化設(shè)備能夠很大程度上提高煤炭的開采量，進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率，并且能夠促進(jìn)煤礦經(jīng)濟(jì)效益的提升[1]。綜合而言，雖然在設(shè)備采購方面需要部分資金投入，但是機(jī)械自動化設(shè)備的使用一方面能夠在人力方面節(jié)省開銷，另一方面煤炭開采量的增加能夠創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)效益，在很大程度上可以減少生產(chǎn)資源成本。

1.2 優(yōu)化機(jī)械使用

煤礦機(jī)械自動化設(shè)備的使用能夠輔助煤炭掘進(jìn)、開采和后續(xù)的運輸，對煤礦生產(chǎn)有著積極的意義。從生產(chǎn)運輸?shù)慕嵌戎v，目前社會發(fā)展對煤炭的需求逐年增加，煤炭的開采量必須隨之提高，否則難以供應(yīng)工業(yè)發(fā)展的需求，而自動化機(jī)械設(shè)備的使用不僅能提高生產(chǎn)效率，還能作為監(jiān)控起到礦井內(nèi)部情況探查的作用。從勞動力角度講，設(shè)備、工具使用的目的就是解放勞動力，煤礦機(jī)械自動化設(shè)備的使用能夠解放井下的勞動力，使其轉(zhuǎn)移到更加安全的監(jiān)控中心工作，兼顧人員安全和生產(chǎn)效率。

1.3 提升生產(chǎn)效率

煤炭一般是井下開采作業(yè)，在傳統(tǒng)的煤礦中，由于人力的生產(chǎn)能力有限，所產(chǎn)生的不確定因素也比較多，因此開采量一直得不到很大的提升，但煤礦機(jī)械自動化設(shè)備的使用，能夠在很大程度上解決這方面的問題，在減少人力資源使用的同時增加開采量。同時，煤礦機(jī)械自動化設(shè)備需要配備自動化管理，自動化管理能夠提高煤礦工作人員的工作效率，優(yōu)化整體的管理工作，從而促進(jìn)整體生產(chǎn)效率的提高。

2 煤礦機(jī)械制造中機(jī)械自動化技術(shù)的切入點

2.1 融合機(jī)械設(shè)備設(shè)計

在制造煤礦機(jī)械自動化設(shè)備時，由于其制造工藝通常比較繁復(fù)，并且容易受到各種因素影響，尤其是需要考慮煤礦開采區(qū)的具體情況，保證井下生產(chǎn)的安全，因此，必須注重對煤礦機(jī)械自動化設(shè)備制造的前期設(shè)計。在設(shè)備設(shè)計初始，必須保證全程貫穿機(jī)械自動化的設(shè)計理念，在實際的設(shè)計工作中將機(jī)械自動化技術(shù)應(yīng)用到整個設(shè)計中；在設(shè)備設(shè)計的過程中，結(jié)合機(jī)械自動化技術(shù)的應(yīng)用，將其與煤礦機(jī)械制造融合，根據(jù)設(shè)備使用功能的要求，對設(shè)備設(shè)計進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化，對煤礦機(jī)械自動化設(shè)備的動力傳輸系統(tǒng)做進(jìn)一步的調(diào)節(jié)，使其能夠在煤礦機(jī)械制造中發(fā)揮更好的作用；在設(shè)備的制造中，結(jié)合煤礦機(jī)械自動化設(shè)備的相關(guān)設(shè)計要點，根據(jù)煤礦開采區(qū)的實際情況，開展合理、有序的制造工作，同時可以結(jié)合制造中的相關(guān)問題適當(dāng)修正設(shè)計方案，使機(jī)械自動化技術(shù)在煤礦機(jī)械自動化設(shè)備中得到更充分的應(yīng)用。

2.2 融入機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)工藝

為了保證機(jī)械自動化技術(shù)能充分地融入到煤礦機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)中，通常需要對機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)工藝加以改進(jìn)?？梢酝ㄟ^生產(chǎn)方式入手，調(diào)整生產(chǎn)設(shè)備的作業(yè)模式，提高工人的制造水平，使機(jī)械自動化技術(shù)能與煤礦機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)相融合。改進(jìn)煤礦機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)工藝具體可以從以下幾方面入手，第一，優(yōu)化作業(yè)模式，傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝并不適用于新型的機(jī)械設(shè)備，因此，需要根據(jù)設(shè)備的技術(shù)方法，結(jié)合現(xiàn)有的技術(shù)改進(jìn)作業(yè)模式；第二，提高工人水平，工人作為機(jī)械制造的一線人員，在很大程度上會影響煤礦機(jī)械設(shè)備的質(zhì)量，因此，為更好融合機(jī)械自動化技術(shù)，必須對工人進(jìn)行相關(guān)的培訓(xùn)，提高工人的整體制造水平；第三，融入新型工藝，隨著科技的發(fā)展和進(jìn)步，機(jī)械制造方面也產(chǎn)生了新的工藝方法，煤礦機(jī)械設(shè)備的制造也可以融入其他機(jī)械制造工藝，使設(shè)備制造的水平有更大的提升[2]。

2.3 融合機(jī)械自動檢測技術(shù)

煤礦機(jī)械設(shè)備通常是大型設(shè)備，一旦出現(xiàn)質(zhì)量問題，檢修和維護(hù)都需要很大人力物力投入，因此，在設(shè)備制造時就必須加強(qiáng)對設(shè)備質(zhì)量的管理。在煤礦機(jī)械設(shè)備的制造中融入機(jī)械自動檢測技術(shù)，并且在設(shè)備的制造時期對各個階段的設(shè)備進(jìn)行自動檢測，提前預(yù)防某項工序問題導(dǎo)致的設(shè)備問題，同時，在設(shè)備制造完成之后，對設(shè)備進(jìn)行技術(shù)方面的檢測，從而提高煤礦機(jī)械設(shè)備的質(zhì)量。

3 煤礦機(jī)械制造中機(jī)械自動化技術(shù)的應(yīng)用

3.1 機(jī)械自動化技術(shù)在煤炭掘進(jìn)中的應(yīng)用

掘進(jìn)工作的效率決定了后續(xù)的煤炭開采和運輸工作的效率，在煤礦中，通常使用掘進(jìn)機(jī)和其他輔助設(shè)備進(jìn)行煤炭的掘進(jìn)工作。機(jī)械自動化技術(shù)在煤炭掘進(jìn)中主要有以下應(yīng)用：第一，應(yīng)用于掘進(jìn)機(jī)的操作箱、照明箱、卡扣控制按鈕等自動化系統(tǒng)，由于井下環(huán)境惡劣，此類自動化系統(tǒng)能夠更好地幫助工作人員適應(yīng)井下環(huán)境，處理井下掘進(jìn)工作的相關(guān)事宜[3]；第二，搭配液壓系統(tǒng)使用，液壓系統(tǒng)本身能夠改變壓強(qiáng)、增加作用力，當(dāng)其與機(jī)械自動化技術(shù)相搭配使用時，配合掘進(jìn)機(jī)的作業(yè)，能夠使掘進(jìn)機(jī)更好地發(fā)揮出各系統(tǒng)功能的作用，進(jìn)一步縮短作業(yè)時間，提高掘進(jìn)的速度，使煤炭采掘的效率有所提高。

3.2 機(jī)械自動化技術(shù)在煤炭開采中的應(yīng)用

在煤炭開采工作中，機(jī)械自動化技術(shù)主要應(yīng)用于煤炭開采設(shè)備中，比較典型的是電牽引采煤機(jī)。以電牽引采煤機(jī)為例討論機(jī)械自動化技術(shù)在煤炭開采中的應(yīng)用，電牽引采煤機(jī)的主要結(jié)構(gòu)包括傳感器、變頻器、遙控器等部分，牽引方式為機(jī)載式交流變頻無級調(diào)速消軌式無鏈牽引，目前功率可達(dá)1 200 kW，具有牽引特性好、反應(yīng)靈敏、運行可靠和效率高等優(yōu)點。根據(jù)電牽引采煤機(jī)使用前后的開采效率分析，電牽引采煤機(jī)的使用在很大程度上提高了煤炭的開采效率，其能很好地適應(yīng)井下復(fù)雜的地形和空氣狀況，極大地提高了煤炭開采的安全性[4]。

3.3 機(jī)械自動化技術(shù)在煤炭輸送中的應(yīng)用

隨著煤炭生產(chǎn)效率的提高，對煤炭輸送效率的需求也隨著提高，否則即便煤炭開采完成，但其未能及時輸送出去，也無法提升煤礦的經(jīng)濟(jì)效益，同時大量煤炭的堆積也可能導(dǎo)致井下的煤炭自然發(fā)火，使井下的安全隱患增加。因此，可以將機(jī)械自動化技術(shù)應(yīng)用到煤炭輸送中，采用PLC 技術(shù)（自動化運輸系統(tǒng)）與膠帶運輸相結(jié)合的方式，改變傳統(tǒng)膠帶運輸?shù)哪Ｊ剑噪娏槟茉垂芾砻禾窟\輸，減少因工作人員不當(dāng)操作和干預(yù)導(dǎo)致的安全事故，使運輸工作更加準(zhǔn)確可靠。同時，由于膠帶運輸由電力推動，可以自主調(diào)節(jié)運輸速度，在實際的煤礦輸送工作中能夠更好地配合其他工作流程使用，可以促進(jìn)煤炭輸送效率的提高。

3.4 機(jī)械自動化技術(shù)在煤炭安全監(jiān)控中的應(yīng)用

由于煤礦的掘進(jìn)、開采和輸送主要是井下作業(yè)，礦井中地形復(fù)雜、空氣質(zhì)量差，大量的煤炭、瓦斯氣體容易引起火災(zāi)和爆炸，因此，井下工作人員的安全是煤礦工作中的重點。機(jī)械自動化技術(shù)的使用能夠極大地解放井下的人工，但仍需要部分工作人員使用和管理井下設(shè)備，為保證井下人員的安全，以及保證井下設(shè)備的正常使用，可以將機(jī)械自動化技術(shù)應(yīng)用到煤礦安全監(jiān)控中。煤礦安全監(jiān)控通過在井下布置斷電儀、遙測儀、紅外自動噴淋儀等自動化監(jiān)控設(shè)備，安排工作人員進(jìn)行24 h 全天監(jiān)控，對井下情況進(jìn)行全天全方位的監(jiān)管，保證井下人員安全，避免井下火災(zāi)、爆炸等事故的發(fā)生，使煤礦工作人員能在自身安全有保障的情況下安心工作，創(chuàng)造更大的價值[5]。

4 我國煤炭機(jī)械制造自動化發(fā)展趨勢

4.1 機(jī)械化

近年，我國煤炭機(jī)械制造中采煤機(jī)械化在全國各地大中小型煤礦的覆蓋比例逐年遞增，預(yù)計2030 年之后可以基本實現(xiàn)采煤機(jī)械化的全覆蓋。機(jī)械化的覆蓋使得煤炭機(jī)械制造設(shè)備的整體質(zhì)量有進(jìn)一步的提升，能夠促進(jìn)煤炭開采事業(yè)的發(fā)展，提高煤炭采掘的經(jīng)濟(jì)效益。結(jié)合目前煤炭開采方面對設(shè)備機(jī)械化的需求，煤炭機(jī)械制造的機(jī)械化發(fā)展主要在設(shè)備的設(shè)計與制造方面，包括掘進(jìn)設(shè)備（掘進(jìn)機(jī)）、采煤設(shè)備（采煤機(jī)）、輸送設(shè)備（皮帶機(jī)、輸送機(jī)等）[6]。

4.2 集成化

集成制造技術(shù)是機(jī)械制造行業(yè)中的重要技術(shù)手段，其能有效地提高機(jī)械生產(chǎn)制造的水平。集成制造技術(shù)能夠通過計算機(jī)整合機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)車間的工作面，使整個機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)制造系統(tǒng)形成一個整體，在系統(tǒng)的運行的過程中，集成化技術(shù)可以利用計算機(jī)對系統(tǒng)的各個分系統(tǒng)進(jìn)行任務(wù)指派和調(diào)整，使各系統(tǒng)之間既能獨立完成工作，又能相互之間產(chǎn)生聯(lián)系，在某些生產(chǎn)制造工序中能夠配合進(jìn)行工作。同時，具備高度集成化的制造系統(tǒng)能夠與其他質(zhì)量更好的系統(tǒng)相融合，從而進(jìn)一步促進(jìn)機(jī)械制造的發(fā)展和機(jī)械自動化的應(yīng)用。

4.3 智能化

智能化是當(dāng)前煤礦機(jī)械制造的重點發(fā)展方向之一，智能化的發(fā)展使得在機(jī)械制造過程中人工與機(jī)器能產(chǎn)生雙向的互動，促進(jìn)機(jī)械制造系統(tǒng)與行業(yè)之間的融合。智能化主要是應(yīng)用計算機(jī)技術(shù)、編程技術(shù)等先進(jìn)的手段，通過對機(jī)械制造的調(diào)控實現(xiàn)智能化應(yīng)用。智能化的優(yōu)勢在于能夠在很大程度上利用機(jī)械替代人工解決問題，同時，由于智能化設(shè)備能夠模擬設(shè)備工作的流程和各種突發(fā)情況，可以通過智能化監(jiān)控設(shè)備運轉(zhuǎn)，減少人力資源的浪費以及因人為導(dǎo)致的設(shè)備運轉(zhuǎn)等方面的問題，提高生產(chǎn)效率[7]。

4.4 全球化

隨著機(jī)械自動化技術(shù)的發(fā)展，煤礦機(jī)械設(shè)備市場的競爭愈發(fā)激烈，我國對煤礦機(jī)械制造的研究也逐漸增加，越來越多的制造企業(yè)隨之進(jìn)入國際市場。從國際機(jī)械自動化發(fā)展環(huán)境來看，雖然我國煤炭機(jī)械設(shè)備市場一直處于迅猛上升的趨勢，但國際競爭激烈，并且目前煤炭的需求量巨大，急需生產(chǎn)效率高、性能穩(wěn)定、安全性強(qiáng)的煤礦機(jī)械設(shè)備。因此，必須加大對煤礦機(jī)械制造的研究力度，使我國在國際競爭上具有更大的優(yōu)勢。

5 結(jié)語

在煤礦機(jī)械設(shè)備制造中，機(jī)械自動化技術(shù)的融入使得設(shè)備的功能更加完善、使用方向愈加繁多。通過在煤礦機(jī)械制造中加強(qiáng)機(jī)械設(shè)備設(shè)計、優(yōu)化生產(chǎn)工藝和融入自動檢測技術(shù)，能夠有效地提高設(shè)備本身的質(zhì)量，結(jié)合當(dāng)前融入機(jī)械自動化技術(shù)的煤礦機(jī)械設(shè)備在煤炭掘進(jìn)、開采、運輸和監(jiān)控中的應(yīng)用，為了提高煤礦開采量，提升煤礦的經(jīng)濟(jì)效益，應(yīng)當(dāng)結(jié)合機(jī)械自動化技術(shù)的發(fā)展，從機(jī)械化、集成化、智能化、全球化的角度，進(jìn)一步探究我國煤炭機(jī)械制造自動化的發(fā)展趨勢，從而使煤炭的采掘更加智能，創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)價值。