礦山機械自動化的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)及發(fā)展趨勢分析

馮 浩

能源開采行業(yè)是我國國民經(jīng)濟體系中的重要構(gòu)成，每年為國家提供了足夠的能源資源，但由于礦產(chǎn)資源開采難度的增大，傳統(tǒng)的開采工藝和技術(shù)無法克服現(xiàn)場的作業(yè)難題，為保障生產(chǎn)作業(yè)的高效、安全實施，各個礦企的生產(chǎn)作業(yè)實施中，都應(yīng)該嚴格根據(jù)現(xiàn)場的具體條件，配備各種專業(yè)的機械設(shè)備。信息技術(shù)不斷發(fā)展的過程中，自動化技術(shù)在礦山機械設(shè)備中得到了普遍的應(yīng)用，使得機械設(shè)備兼具自動化控制的特點，功能更為完善，可大大發(fā)揮礦山機械自動化在生產(chǎn)領(lǐng)域的突出作用。

1 礦山機械自動化技術(shù)

1.1 智慧礦區(qū)基礎(chǔ)下的自動化技術(shù)體系

現(xiàn)階段，我國的能源開采行業(yè)邁入了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的新階段，傳統(tǒng)的發(fā)展模式顯然已經(jīng)被摒棄，越來越多的礦企，都開始進入了智慧礦山建設(shè)，為達到這一目標(biāo)，在礦企內(nèi)需配備各種的自動化機械設(shè)備，從而發(fā)揮在礦區(qū)生產(chǎn)、管理方面這些機械設(shè)備的自動化功能。就我國礦山機械自動化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀來看，很多的智慧礦區(qū)中構(gòu)建了自動化技術(shù)體系，比如，一些大型的礦企內(nèi)，采用了以太網(wǎng)、無線通信和液壓控制等技術(shù)，構(gòu)建了自動化控制體系，在該體系的應(yīng)用中，不同系統(tǒng)、模塊之間的聯(lián)系更為高效與便捷。

1.2 液壓支架電液控制技術(shù)

液壓支架電液控制也是自動化的一大表現(xiàn)，當(dāng)在礦企的生產(chǎn)過程中采用了這一技術(shù)以后，就可實現(xiàn)對支架升降的自動化控制，甚至達到遠程控制的效果。隨著這一技術(shù)在礦山生產(chǎn)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，關(guān)于該項技術(shù)已經(jīng)形成了相對完善的技術(shù)體系，市場上出現(xiàn)了很多的國產(chǎn)液壓支架電液控制系統(tǒng)產(chǎn)品，尤其是北京天瑪公司所生產(chǎn)的相應(yīng)產(chǎn)品，在礦企生產(chǎn)中的應(yīng)用范圍相對較大。對于薄礦層、中厚礦層和放頂?shù)V三種礦層條件，都有與之相適應(yīng)的液壓支架電液控制系統(tǒng)。

1.3 智能采礦設(shè)備自動控制技術(shù)

自動化技術(shù)在機械設(shè)備中的深入應(yīng)用，使得越來越多的機械設(shè)備都呈現(xiàn)出了智能化的特征，尤其是在采礦設(shè)備中，為實現(xiàn)智能化目標(biāo)，需以自動控制技術(shù)作為前提，使得所構(gòu)建的自動化系統(tǒng)具備自動控制的功能，比如，市場上的智能采礦設(shè)備，兼具記憶開采、位置檢測、機身姿態(tài)調(diào)整等多重功能。

1.4 刮板運輸機自動控制技術(shù)

在礦山開采作業(yè)的進行中，刮板運輸機同樣也是不可或缺的設(shè)備，該設(shè)備中的自動控制技術(shù)應(yīng)用，可使得刮板運輸機具備更為完善的功能，如不僅可實現(xiàn)對減速器的自動控制，更能夠?qū)崟r監(jiān)測電動機的溫度，與其他設(shè)備保持高度的配合與協(xié)調(diào)，確保其能夠在礦企生產(chǎn)中發(fā)揮其應(yīng)有的作用。

1.5 井下機器人自動控制技術(shù)

隨著各個礦企生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大，所面臨的開采環(huán)境越來越復(fù)雜，在惡劣的開采環(huán)境下，單純依賴傳統(tǒng)的人工作業(yè)，不僅會面臨開采效率低下的問題，更會在開采作業(yè)的進行中出現(xiàn)各種的安全事故。在自動控制技術(shù)不斷發(fā)展的過程中，關(guān)于礦山開采作業(yè)，已經(jīng)研發(fā)出了智能機器人，因為在該機器人中采用了多種的自動和智能技術(shù)，也就是由機器人來完成井下作業(yè)。但就當(dāng)下我國礦領(lǐng)域的機器人技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀來看，其技術(shù)發(fā)展尚不成熟，未來還有著巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

1.6 安全監(jiān)控自動化技術(shù)

對任何礦企生產(chǎn)而言，特殊的礦產(chǎn)資源分布條件，決定了在礦山生產(chǎn)作業(yè)的進行中，時常會遇到各種的安全風(fēng)險，如果在生產(chǎn)作業(yè)的進行中缺乏有效的安全管理和控制，必將導(dǎo)致生產(chǎn)事故的頻繁出現(xiàn)，引發(fā)嚴重的經(jīng)濟損失。面對這種情況，很多礦企都將自動控制技術(shù)應(yīng)用到了生產(chǎn)中，實現(xiàn)了安全監(jiān)控，經(jīng)由安全監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)建，可對礦井生產(chǎn)作業(yè)中的一切流程和要素都加以全面監(jiān)控，及時識別安全隱患，實現(xiàn)安全預(yù)警和控制。

1.7 機電一體化技術(shù)

能源開采領(lǐng)域的機電一體化技術(shù)，是自動控制技術(shù)深入發(fā)展的重要表現(xiàn)，隨著各個礦企現(xiàn)代化生產(chǎn)的凸顯，越來越多的礦企都意識到了機電一體化技術(shù)的重要性，增大了這一技術(shù)應(yīng)用方面的投入，在技術(shù)深入應(yīng)用的今天，機電一體化技術(shù)表現(xiàn)出了智能化、人性化的突出特點。就當(dāng)下機電一體化技術(shù)的發(fā)展情況來看，在該技術(shù)的應(yīng)用過程中，計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)必不可少，經(jīng)由該技術(shù)的靈活應(yīng)用，可根據(jù)生產(chǎn)的實際需求，對機械生產(chǎn)流程、控制都加以科學(xué)調(diào)節(jié)，保障在生產(chǎn)的過程中，機械設(shè)備可保持高效、穩(wěn)定的運行狀態(tài)。

2 礦山機械自動化的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)

2.1 應(yīng)可提高機械運行效率

礦山機械自動化的實現(xiàn)過程中，為有效發(fā)揮各種機械設(shè)備的功能優(yōu)勢，提升自動化水平，在機械自動化的應(yīng)用過程中，應(yīng)確保所配備的機械設(shè)備有較高的運行效率，因為當(dāng)機械設(shè)備時刻處于高運行狀態(tài)下，現(xiàn)場人員就能夠與機械設(shè)備保持高度的配合與協(xié)調(diào)，按照礦層特點來進行相應(yīng)的作業(yè)，保障整體的作業(yè)效率，避免因為機械設(shè)備低效運行而引起的產(chǎn)能偏低。經(jīng)由自動化技術(shù)在機械設(shè)備中的應(yīng)用，可實現(xiàn)機械設(shè)備的性能和功能更新，比如，可使得控制系統(tǒng)能夠在生產(chǎn)的過程中實現(xiàn)動態(tài)監(jiān)測，并及時將相應(yīng)的設(shè)備參數(shù)和狀態(tài)信息等傳輸?shù)胶笈_管理系統(tǒng)內(nèi)，以便設(shè)備管理人員對機械設(shè)備開展相應(yīng)的調(diào)控。

2.2 應(yīng)符合安全性要求

對礦企這類特殊的生產(chǎn)作業(yè)而言，在各項生產(chǎn)任務(wù)的實施過程中，往往會面臨各種的安全風(fēng)險，即使所配備的機械設(shè)備可提高生產(chǎn)安全性，卻無法徹底消除在礦山開采作業(yè)過程中所存在的安全隱患。對于很多礦企而言，其在生產(chǎn)作業(yè)的進行中，一部分安全隱患是由機械設(shè)備問題所導(dǎo)致，比如，機械設(shè)備的性能不達標(biāo)、故障處理不及時、操作錯誤，都會引發(fā)現(xiàn)場的安全事故。因此，在礦山機械自動化的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)中，也應(yīng)該有關(guān)于安全性方面的硬性規(guī)定，確保在礦企的機械設(shè)備采購、使用過程中，都能夠遵循相應(yīng)的安全標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 應(yīng)符合作業(yè)科學(xué)性的要求

礦山生產(chǎn)中的機械自動化應(yīng)用，也對科學(xué)性有著較高的要求，因為每個礦企所面臨的生產(chǎn)環(huán)境都有所區(qū)別，在生產(chǎn)過程中面臨的難度系數(shù)也各有不同，為保障開采作業(yè)的順利進行，一般需立足于采礦作業(yè)現(xiàn)場的具體情況，遵循科學(xué)性的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，來進行機械設(shè)備的選購、配置和使用。在礦產(chǎn)資源開采快速發(fā)展的過程中，各個礦企的生產(chǎn)作業(yè)進行中，越來越依賴于各種機械設(shè)備，但由于市場上同類型機械設(shè)備的種類繁多，在配備的過程中必須要嚴格遵循科學(xué)性的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，只有這樣，才能夠保障所機械自動化能夠礦山生產(chǎn)的實際情況保持高度的一致性。

3 礦山機械自動化應(yīng)用方面所存在的問題

3.1 工藝、設(shè)備問題

近年來，幾乎全部的礦企中都有關(guān)于機械自動化的環(huán)節(jié)，這使得在我國能源開采行業(yè)中，機械自動化取得了顯著的成效，但因為存在固有思路的限制，再加上技術(shù)發(fā)展的不成熟，我國的礦山機械自動化與國外相比還有較大的差距，為縮小這一差距，需從工藝和設(shè)備的更新方面來實現(xiàn)。但我國礦山機械自動化的應(yīng)用過程中，還存在著來自工藝和設(shè)備方面的問題，企業(yè)中的有關(guān)作業(yè)人員，并未在自身的工作崗位上掌握關(guān)于機械自動化的有關(guān)工藝流程，對一些工藝的操作要點不熟悉，對各種機械設(shè)備類型、性能、功能、操作等也沒有清晰的了解，導(dǎo)致在礦山機械自動化的應(yīng)用過程中，存在著工藝的不規(guī)范應(yīng)用，設(shè)備配置不當(dāng)?shù)那闆r，給生產(chǎn)造成了巨大的危害。比如，針對礦山采掘的機械設(shè)備，我國的市場上存在著一些國產(chǎn)設(shè)備，這些國產(chǎn)設(shè)備在設(shè)計制造的過程中，常常因為工藝技術(shù)的限制而使得設(shè)備本身存在一定的缺陷，在后續(xù)將該機械設(shè)備投入使用時，可能會因為設(shè)備本身的問題而影響正常的生產(chǎn)作業(yè)。

3.2 工人文化程度低

礦山機械自動化的應(yīng)用過程中，涉及了很多的專業(yè)化技術(shù)，為保障機械自動化能夠在礦山生產(chǎn)的過程中發(fā)揮其應(yīng)有的作用，就需要確保參與到礦山生產(chǎn)作業(yè)中的全部人員，都有極高的專業(yè)素質(zhì)，能夠積極立足于礦企本身的情況，來進行機械自動化技術(shù)的規(guī)范化應(yīng)用。但顯然，礦產(chǎn)資源開采作為我國的傳統(tǒng)行業(yè)，在長期發(fā)展的過程中形成了一套獨有的發(fā)展體系，對于絕大多數(shù)的礦企而言，其在生產(chǎn)的過程中都更為關(guān)注自身經(jīng)濟效益的實現(xiàn)，在礦山開采過程中，參與到作業(yè)中礦井作業(yè)人員，很多都為非專業(yè)人才，大多為農(nóng)民工，這些人員的文化水平偏低，很難掌握自動化機械設(shè)備的操作要點，在這種情況下，機械自動化在礦山生產(chǎn)中無法得到有效的利用。在很多礦企的長期生產(chǎn)作業(yè)中，很多的礦井工人都積累了豐富的經(jīng)驗，但礦企卻忽略了對工人的日常培訓(xùn)，導(dǎo)致礦井工人的工作理念、技術(shù)等都長期保持在一個較低的水平上，沒有根據(jù)行業(yè)發(fā)展的趨勢來進行相應(yīng)的更新。

3.3 資金短缺

礦山生產(chǎn)中的各種機械設(shè)備，很多都為大型設(shè)備，在設(shè)備配備、使用和維修方面，往往需耗費比較大的資金。我國的能源開采行業(yè)中，包含了大大小小的很多企業(yè)，這些礦企的發(fā)展水平參差不齊，部分礦企的發(fā)展規(guī)模有限，其利潤水平偏低，能夠應(yīng)用到機械自動化方面的資金量非常有限，因此，礦山機械自動化應(yīng)用常常會受到資金的影響，對于一些小規(guī)模的礦企而言，即使他們已經(jīng)意識到了機械自動化的優(yōu)勢，但在具體的實現(xiàn)過程中，卻存在著資金不足的困境。

4 機械自動化在礦山開采中的應(yīng)用

4.1 采掘自動化

目前，傳統(tǒng)綜掘仍占全部掘進工作面的70%左右，炮掘工藝占到20%以上。這些工藝僅在設(shè)備上實現(xiàn)機械化、半機械化，其他工藝大量依靠人工。自2006年以來，采掘比始終在1：3以上，說明隨著礦產(chǎn)資源的深度開發(fā)和綜采發(fā)展，采掘矛盾較為突出。采掘失衡是重大安全風(fēng)險源，是制約安全高效生產(chǎn)的主要因素。雖然在新能源戰(zhàn)略實施以后，各種新能源的開發(fā)和利用有效取代了礦產(chǎn)資源，但礦產(chǎn)資源依舊是能源領(lǐng)域的主要類型，社會經(jīng)濟的很多方面，對礦產(chǎn)資源的需求是非常大的，為滿足這種需求，很多礦企都在積極擴大其生產(chǎn)規(guī)模。構(gòu)建一個安全、高效、綠色、智能的現(xiàn)代化礦山掘進新體系，想方設(shè)法把掘進的工效、單進和開機率提上去，才能實現(xiàn)采掘均衡。高效不僅是效率快，還要質(zhì)量好。注重掘進整體系統(tǒng)的質(zhì)量和效率提升，背后依賴先進的技術(shù)裝備和管理水平。在礦產(chǎn)資源生產(chǎn)的過程中，為保持高效、安全生產(chǎn)，擴大產(chǎn)能和效益，需引入機械自動化，經(jīng)由自動化技術(shù)在采礦環(huán)節(jié)的應(yīng)用，來發(fā)揮采礦機的自動化優(yōu)勢。在我國能源開采行業(yè)穩(wěn)步發(fā)展的過程中，液壓支架、采礦設(shè)備、轉(zhuǎn)載機、刮板輸送機等設(shè)備中，自動化技術(shù)都有了顯著的應(yīng)用，有效發(fā)揮了機械自動化在生產(chǎn)中的作用。雖然在多年的發(fā)展過程中，我國采掘機械自動化取得了一定的發(fā)展成果，但在未來還存在有很大的發(fā)展?jié)摿?，相關(guān)人員在開展采掘設(shè)備的研發(fā)時，可加大對自動、智能等相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用，以全面提高采礦設(shè)備的智能化水平。

4.2 安全監(jiān)控自動化

隨著能源開采行業(yè)的轉(zhuǎn)型，在各個礦企的生產(chǎn)過程中，為推進生產(chǎn)目標(biāo)的實現(xiàn)，相關(guān)生產(chǎn)和管理人員，不僅需重視工藝和設(shè)備的更新，更需要注重生產(chǎn)中的安全管理，以通過安全生產(chǎn)管理來消除現(xiàn)場的諸多安全隱患。信息時代到來后，信息技術(shù)被應(yīng)用到了生產(chǎn)作業(yè)中，部分礦企內(nèi)構(gòu)建了完善的安全監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)可在礦山生產(chǎn)的過程中，對全部的生產(chǎn)流程和要素都加以監(jiān)控，及時識別出潛在的安全風(fēng)險，將系統(tǒng)所監(jiān)測到的數(shù)據(jù)和信息作為礦企安全管理的依據(jù)。對礦企的生產(chǎn)而言，為加快可持續(xù)發(fā)展的總體步伐，應(yīng)將安全工作作為重點性的工作來抓，主要是由于對采礦作業(yè)這類比較特殊的生產(chǎn)作業(yè)而言，一旦出現(xiàn)了安全事故，勢必是重大事故，在社會上將引起巨大的反響，為通過機械自動化來實現(xiàn)礦企的安全目標(biāo)，就需要加強自動化技術(shù)在礦山生產(chǎn)中的應(yīng)用，以構(gòu)建完善的安全監(jiān)控系統(tǒng)，利用該系統(tǒng)來對礦山生產(chǎn)的安全風(fēng)險和隱患實現(xiàn)動態(tài)化監(jiān)測。就我國礦企的安全工作來看，很多礦企都設(shè)計了安全監(jiān)控系統(tǒng)，但在該系統(tǒng)中的傳感器種類相對有限，導(dǎo)致在生產(chǎn)過程中，安全監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性不夠，很難保障礦山安全生產(chǎn)工作的全面推進。未來隨著自動化技術(shù)的深入發(fā)展，安全監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計中，應(yīng)重視現(xiàn)代化技術(shù)和設(shè)備的配置，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。

4.3 運輸提升機械中的應(yīng)用

礦山機械自動化的應(yīng)用還體現(xiàn)在運輸提升機械中，經(jīng)由自動化技術(shù)的科學(xué)使用，可使得在礦產(chǎn)資源開采過程中，運輸效率顯著提高?，F(xiàn)階段的很多礦企，其產(chǎn)能較高，為將生產(chǎn)出來的礦產(chǎn)資源快速運送出來，一般會配備帶式輸送機，避免人工運輸?shù)牟槐?，但為保障帶式輸送機的運輸效率，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場條件來進行監(jiān)控設(shè)備的配置，通過完善的監(jiān)控系統(tǒng)，來對運輸?shù)娜^程加以監(jiān)控，確保運輸工作可高效開展。一些新型的監(jiān)控系統(tǒng)中都采用了PLC技術(shù)，此技術(shù)與其他技術(shù)的結(jié)合，可使得監(jiān)控系統(tǒng)的功能更為完善，性能更為穩(wěn)定，滿足在礦山開采作業(yè)中的各種工況條件。在利用PLC監(jiān)控系統(tǒng)時，一般可采用分布式控制的方式，同步完成對多個設(shè)備的監(jiān)控。

5 礦山機械自動化的發(fā)展趨勢

5.1 全面貫徹創(chuàng)新發(fā)展的理念

因為技術(shù)是不斷進步的，在礦山機械自動化的應(yīng)用過程中，每個礦企都需要立足于自身的實際情況，不斷在機械自動化的應(yīng)用過程中，遵循創(chuàng)新性要求，緊跟行業(yè)最新的發(fā)展趨勢，采用新的理念和技術(shù)，提高機械自動化水平。每個礦企都需要積極參與到行業(yè)交流中，通過各種的培訓(xùn)交流活動參與，來掌握關(guān)于行業(yè)中最新的機械自動化理念和技術(shù)，并要在企業(yè)內(nèi)部組織各種的培訓(xùn)活動，針對機械自動化的相關(guān)技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)加以專業(yè)化培訓(xùn)，使得有關(guān)管理人員、技術(shù)人員可在這些培訓(xùn)活動的參與過程中，掌握更多的新理念和新技術(shù)，立足于礦山生產(chǎn)的實際情況，將自身在培訓(xùn)中所學(xué)到的新理念、新方法和新技術(shù)，都應(yīng)用到礦山生產(chǎn)中。

5.2 積極引入新型自動化技術(shù)

信息時代到來以后，我國的市場上，出現(xiàn)了越來越多的信息技術(shù)、自動化技術(shù)，以計算機信息技術(shù)為基礎(chǔ)的智能化技術(shù)，給礦山機械的智能化發(fā)展提供了新的方向。因此，各個礦企的機械自動化應(yīng)用過程中，也需根據(jù)自身的發(fā)展情況，在有條件的情況下積極引入新型自動化技術(shù)，確保礦山機械自動化能夠與行業(yè)總體發(fā)展、企業(yè)本身的情況保持一致。國外關(guān)于礦山機械自動化的發(fā)展成效相對顯著，我國的各個礦企，需借鑒國外的技術(shù)經(jīng)驗，不斷在原有的技術(shù)基礎(chǔ)上加以創(chuàng)新和改進。

5.3 做好自動化技術(shù)的資金支撐

隨著能源開采行業(yè)的全面進步，在礦山機械自動化的發(fā)展過程中，需有足夠的資金支持，不論是技術(shù)引進與創(chuàng)新、設(shè)備更新，都需要有充足的資金保障。因此，每個礦企都要結(jié)合自身的資金情況，預(yù)留足夠的資金用于機械自動化技術(shù)的研發(fā)，并給予技術(shù)研發(fā)和創(chuàng)新提供足夠的人才支持，經(jīng)由專業(yè)化團隊的配置，來發(fā)揮團隊人員在技術(shù)創(chuàng)新方面的作用。

6 結(jié)語

礦產(chǎn)資源開采作為我國國民經(jīng)濟體系中的一大產(chǎn)業(yè)，每年為國家創(chuàng)造了巨大的效益和產(chǎn)值，但在當(dāng)下行業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的過程中，機械自動化已然引起了人們的關(guān)注，各個礦企都需增大在機械自動化方面的投入，提高機械自動化水平。