采礦過程中機(jī)電設(shè)備的應(yīng)用探討

＊張存志

（山東能源棗莊礦業(yè)柴里煤礦 山東 277519）

1.機(jī)電設(shè)備概述

電動(dòng)機(jī)械裝置，簡而言之，就是電力和機(jī)械的結(jié)合體。所謂的機(jī)電裝置，其實(shí)就是將電力裝置與機(jī)械裝置結(jié)合在一起，使電力轉(zhuǎn)化為其它能源的過程。機(jī)械裝備是指將電子和信息技術(shù)與已有機(jī)械相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)機(jī)械智能化與自動(dòng)化運(yùn)行。在當(dāng)前形勢下，礦山機(jī)械與電氣集成技術(shù)已逐漸成為礦山工業(yè)發(fā)展的新方向。因?yàn)榇蟛糠謾C(jī)電設(shè)備的IC規(guī)模較為龐大，大部分已經(jīng)做到了自動(dòng)化系統(tǒng)自檢、儀器傳感和自動(dòng)控制等性能運(yùn)用，因此，機(jī)電一體化能夠達(dá)到如下目的[1]。

一是通過對機(jī)械設(shè)備的集成，能夠?qū)崿F(xiàn)對設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)測。由于采礦工作一般都是在地下進(jìn)行的，所以這里的地形和環(huán)境很容易導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)故障。利用機(jī)電一體化技術(shù)，就可以對機(jī)械的使用狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，從而發(fā)現(xiàn)問題，為裝備的維護(hù)提供一個(gè)可靠的基礎(chǔ)，幫助提高裝備的壽命。

二是機(jī)械與電氣相結(jié)合，提高了裝備的自動(dòng)化程度，可以進(jìn)行手動(dòng)遙控，既能減輕工作的勞動(dòng)量和難度，又能最大程度的節(jié)省公司的投資，還能自動(dòng)調(diào)節(jié)裝備的安裝精度，將由于人為失誤造成的損耗降到最低[2]。

2.機(jī)電設(shè)備的發(fā)展現(xiàn)狀

(1)礦業(yè)在設(shè)備上的要求

目前，在煤礦開采過程中，因?yàn)榻?jīng)常出現(xiàn)安全事故，所以，采用和改造機(jī)械等裝備是非常必要的。采礦業(yè)對機(jī)械裝備的要求是：機(jī)械裝備應(yīng)該具有優(yōu)良的性能，耐腐蝕，可以在復(fù)雜的地下環(huán)境中工作。在采礦行業(yè)中，機(jī)電設(shè)備不允許超載，而且在運(yùn)行和維護(hù)方面也比較簡單，在運(yùn)用機(jī)電設(shè)備的時(shí)候，要保證它的可靠性，不僅僅是因?yàn)樗墓ぷ鳡顟B(tài)很好，還需要監(jiān)測井下工作的狀況，及時(shí)解決其中的問題，在對設(shè)備進(jìn)行的自檢測中，也要保證它的可靠性，小型機(jī)電設(shè)備在建設(shè)中的應(yīng)用時(shí)間要夠持久，并且在進(jìn)行維護(hù)的時(shí)候，耗時(shí)短，保證其性能價(jià)格比較高，機(jī)電設(shè)備的設(shè)計(jì)要做到簡單快捷，要具備完整的功能，便于工作人員更好的應(yīng)用[3]。

(2)機(jī)電設(shè)備應(yīng)用于采礦過程當(dāng)中的具體實(shí)踐

目前，在采礦業(yè)中，機(jī)電設(shè)備應(yīng)用較為廣泛，并且其更新速度快，運(yùn)用的領(lǐng)域也是日益拓展，在具體的運(yùn)用過程中，主要內(nèi)容有以下幾個(gè)方面：在采礦業(yè)中，對于公司的資金和實(shí)力有著相當(dāng)高的需求，因此，政府一直都在鼓勵(lì)企業(yè)規(guī)模及業(yè)務(wù)類型持續(xù)廣泛。因此，目前情況下，傳統(tǒng)的人工和半人工的控制系統(tǒng)中，很難滿足當(dāng)今時(shí)代發(fā)展的需要。因此，出現(xiàn)了一種智能的控制系統(tǒng)，它可以很好地解決采礦行業(yè)中的大規(guī)?？刂茊栴}。隨著國家在電力行業(yè)的發(fā)展，對采礦業(yè)發(fā)展來講也多有助益[4]。

在采礦過程中，傳輸技術(shù)的應(yīng)用是十分關(guān)鍵的，直接影響到了能否最大限度地保證生產(chǎn)的效率和安全性。目前，在大部分種類與容量的機(jī)電設(shè)備中都采用了這種傳輸技術(shù)，其可以讓采礦的工作效率得到更好的提升，同時(shí)還可以減少設(shè)備損耗。目前，國內(nèi)大部分煤炭企業(yè)都已經(jīng)采用了電牽式采煤機(jī)來取代傳統(tǒng)的水力采煤機(jī)，與目前使用的水力采煤機(jī)相比，電力采煤機(jī)可以有效提高聯(lián)合作業(yè)的效率，并且在工作的穩(wěn)定性上也得到了很大的改善，這對于工采礦業(yè)中的機(jī)械電動(dòng)提升來說，無疑是一種很好的補(bǔ)充[5]。

(3)機(jī)電設(shè)備對于應(yīng)用過程的要求

關(guān)于工作人員的需求：在機(jī)電設(shè)備，特別是在機(jī)電一體化的操作中，對工作人員的專業(yè)技術(shù)和職業(yè)素養(yǎng)有著比較高的要求。因此，有關(guān)公司一定要持續(xù)地強(qiáng)化對工作人員的技術(shù)培訓(xùn)，避免因?yàn)楦鞣N錯(cuò)誤而造成安全事故。對于硬件設(shè)備所具備的要求：因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)中，對機(jī)電一體化相關(guān)設(shè)備的要求較為細(xì)化與嚴(yán)苛，所以對于材料也有較高的標(biāo)準(zhǔn)，因此，一定要強(qiáng)化對機(jī)電設(shè)備材料的使用與選擇，以此來保證機(jī)電設(shè)備智能化與自動(dòng)化水平得到有效提升[6]。

在采煤產(chǎn)業(yè)中，最常用的是電牽引采煤機(jī)設(shè)備，通過IC控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)智能化控制。與常規(guī)裝置比較，電動(dòng)拖曳式采煤裝置有以下優(yōu)勢和劣勢：一是電力驅(qū)動(dòng)采煤機(jī)裝備的特點(diǎn)是具有優(yōu)良的拖曳特性，電力驅(qū)動(dòng)采煤機(jī)在工作時(shí)可以持續(xù)地向其輸出拖曳力。二是電驅(qū)式采煤機(jī)可確保在開采中滑動(dòng)時(shí)產(chǎn)生動(dòng)力剎車，并在其主軸末端設(shè)置剎車以阻止機(jī)械滑落，在大傾角開采中具有明顯的優(yōu)越性，可用于50°±10°的傾角開采。

礦山企業(yè)在生產(chǎn)過程中，所使用的各種機(jī)械、電氣等機(jī)械產(chǎn)品的使用，其各自的特點(diǎn)也各不相同。針對目前我國礦山建設(shè)項(xiàng)目中，礦山機(jī)械裝備的安全管理現(xiàn)狀，可以看出，大部分的機(jī)電設(shè)備管理部門都是以機(jī)電生產(chǎn)為主，利用機(jī)械生產(chǎn)來獲取更高的利潤，這就造成了對機(jī)械設(shè)備安全管理工作的忽視，從而對機(jī)械設(shè)備的安全使用產(chǎn)生了不利的影響。目前，礦山項(xiàng)目中所使用的各種機(jī)電裝置種類較多，對其運(yùn)作的品質(zhì)沒有統(tǒng)一的評判標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)，相關(guān)的安全管理者也缺乏對其進(jìn)行規(guī)范化的管理以及對其進(jìn)行安全管理的認(rèn)識，這就極易造成其運(yùn)作過程中的一些安全問題。另外，一些開采項(xiàng)目因?yàn)槿狈ψ銐虻馁Y本和經(jīng)濟(jì)費(fèi)用，無法對其進(jìn)行快速的升級，加之沒有健全的機(jī)電設(shè)備安全防護(hù)裝置和設(shè)施，一方面，會造成在使用過程中出現(xiàn)較大的磨損和腐蝕，從而降低設(shè)備的工作效率和工作品質(zhì)。同時(shí)，由于設(shè)備故障和短路等原因，也會給設(shè)備帶來潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)，從而增加各種安全事件的可能性。

3.采礦工程中機(jī)電設(shè)備投入使用的意義

(1)機(jī)電設(shè)備現(xiàn)狀及發(fā)展方向

如今，智能化、自動(dòng)化、國產(chǎn)化是目前我國機(jī)械工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。當(dāng)前，礦山機(jī)械裝備的發(fā)展速度很快，但與國際先進(jìn)水平的差距還很大。一是自主研發(fā)水平不高，國內(nèi)大部分機(jī)械裝備都能自主研發(fā)，但國內(nèi)裝備的安全性、可靠性與國際先進(jìn)水平相差甚遠(yuǎn)，關(guān)鍵裝備的自主研發(fā)水平也不高。二是國內(nèi)裝備的智能程度不高。所以在發(fā)展機(jī)電裝備的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)著重于兩個(gè)方面：一是為了滿足現(xiàn)代自動(dòng)化的要求，使礦業(yè)裝備系統(tǒng)機(jī)器化。二是對關(guān)鍵裝備進(jìn)行國內(nèi)制造，并研制出擁有自己知識產(chǎn)權(quán)的裝備。

(2)機(jī)電設(shè)備的應(yīng)用意義

在采礦行業(yè)中，實(shí)行機(jī)電一體化是一項(xiàng)十分重要的工作，也是一項(xiàng)與社會發(fā)展相適應(yīng)的工作。完成對采礦業(yè)機(jī)械裝備的升級與推廣，對提高開采工業(yè)的生產(chǎn)效率，提高開采的成本效益具有重要意義。在采礦業(yè)中得到了普遍的應(yīng)用，這種應(yīng)用不但讓傳統(tǒng)落后的采礦生產(chǎn)方式發(fā)生了變化，還可以在減少工作人員的工作時(shí)間和工作強(qiáng)度的同時(shí)，有效地提高生產(chǎn)產(chǎn)量，從而大大地提高開采行業(yè)整體的經(jīng)濟(jì)效率。二是礦山企業(yè)的經(jīng)營管理，減少了企業(yè)經(jīng)營的風(fēng)險(xiǎn)。機(jī)電設(shè)備最明顯的特點(diǎn)就是它能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化和智能化，替代工作人員從事具有高風(fēng)險(xiǎn)的工作，有效地減少事故的發(fā)生[7]。

4.采礦過程中機(jī)電設(shè)備的具體應(yīng)用分析

(1)現(xiàn)代采礦業(yè)對設(shè)備的要求

當(dāng)今煤礦生產(chǎn)中經(jīng)常發(fā)生安全事件，對煤礦機(jī)械的應(yīng)用以及對煤礦機(jī)械的技術(shù)改造已是刻不容緩。現(xiàn)代采礦行業(yè)對機(jī)電裝備提出了如下要求。

一是機(jī)電裝備本身應(yīng)該具備良好的耐腐蝕性能，能夠在井下的復(fù)雜環(huán)境中工作。

二是采礦行業(yè)的機(jī)械、電氣等產(chǎn)品、電子設(shè)備的自重不能太大，維護(hù)、使用方便。

三是機(jī)械系統(tǒng)要有一定的可靠性，不但要保證機(jī)械系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性，還要保證對井下環(huán)境監(jiān)測對數(shù)據(jù)的及時(shí)反饋，以及對儀器的自我檢測。

四是要保證機(jī)械、電氣的壽命周期較長、維護(hù)周期較短、性能價(jià)格比較高。五是機(jī)械和電氣裝置結(jié)構(gòu)簡潔，使用方便，易于工作人員使用。

(2)機(jī)電設(shè)備在采礦過程中具體應(yīng)用實(shí)踐

當(dāng)前，采礦業(yè)機(jī)電設(shè)備的普及率已經(jīng)很高了，而且設(shè)備的更新速度也很快，由于涉及的領(lǐng)域越來越廣，僅對其中四項(xiàng)技術(shù)的具體運(yùn)用進(jìn)行介紹。

一是煤礦企業(yè)的安全監(jiān)測體系。因?yàn)椴傻V行業(yè)對公司的實(shí)力和資本都有很高的要求，所以政府一直都是鼓勵(lì)公司向大型規(guī)模發(fā)展。所以，目前采用的手動(dòng)或半手動(dòng)方式的控制方式，已不能滿足當(dāng)前的要求。智能控制技術(shù)的誕生為采礦行業(yè)如何實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)提供了良好的途徑。

二是采用了AC傳輸技術(shù)。近年來，由于國家對礦井、礦山等領(lǐng)域的積極推動(dòng)，使礦井調(diào)節(jié)技術(shù)得到了長足的發(fā)展。在煤礦企業(yè)中，傳輸技術(shù)的好壞直接影響著企業(yè)的安全與高效。當(dāng)前，大多數(shù)型號、功率大小的電動(dòng)機(jī)都采用了這種驅(qū)動(dòng)方式，極大地改善了采礦工作的工作效率，減少了設(shè)備的損失。

三是在煤礦工業(yè)中實(shí)現(xiàn)了采煤機(jī)械和電氣一體化。當(dāng)前，國內(nèi)大多數(shù)的礦井都使用了電牽采煤機(jī)來取代常規(guī)的液壓式，其中，與常規(guī)的液壓式相結(jié)合，使機(jī)電化的電牽采煤機(jī)的工作效率有了很大的提升，并且其工作穩(wěn)定性也更加出色。

四是煤礦井下提升機(jī)的電氣。在采礦行業(yè)中最具有機(jī)電代表意義具有機(jī)電水準(zhǔn)的就是提升機(jī)，現(xiàn)在國內(nèi)使用的提升機(jī)都是基于自動(dòng)控制、工程通信、電子、機(jī)械、電力等多方面技術(shù)而進(jìn)行的，具有較強(qiáng)的工作精度。采礦過程中機(jī)電設(shè)備運(yùn)行圖如圖1所示。

圖1 采礦過程中機(jī)電設(shè)備運(yùn)行圖

(3)機(jī)電設(shè)備應(yīng)用要求

一是人才素質(zhì)的問題。機(jī)電設(shè)備尤其是機(jī)電一體化，對工作人員的職業(yè)素養(yǎng)有很高的要求，所以有關(guān)的公司需要對上崗的工作人員進(jìn)行系統(tǒng)的訓(xùn)練，避免出現(xiàn)操作事故。二是應(yīng)該具備相應(yīng)的裝備和硬件條件。機(jī)電一體化裝備的設(shè)計(jì)較為精細(xì)，對所用材料有較高的需求，應(yīng)加大對機(jī)電設(shè)備材料的研發(fā)與升級力度，為提高我國機(jī)電設(shè)備的自動(dòng)化與智能化水平做出貢獻(xiàn)。

機(jī)電設(shè)備使用的是集成技術(shù)，因此對操作員的素質(zhì)有很高的要求。有關(guān)的公司工作人員在開始進(jìn)行機(jī)電操作前，一定要對操作員進(jìn)行嚴(yán)格的訓(xùn)練，防止出現(xiàn)操作方面的事故。使用機(jī)電設(shè)備在地下工作時(shí)，對設(shè)備的硬件有很大的需求，對設(shè)備所使用的材料也有很高的需求，因?yàn)樵O(shè)備比較緊湊，因此，對設(shè)備材料進(jìn)行更新及研發(fā)，仍是提升機(jī)電設(shè)備自動(dòng)化和智能化水平的重要環(huán)節(jié)[8]。

5.結(jié)束語

在開采過程中，大量地采用機(jī)電設(shè)備，是當(dāng)今世界發(fā)展的主要趨勢。在我國，機(jī)電設(shè)備發(fā)展時(shí)間較晚，發(fā)展速度相對緩慢，雖然近些年來，我國機(jī)電設(shè)備在采礦工業(yè)有較大發(fā)展，但是依然存在起步較晚，核心技術(shù)不足等問題，為此，應(yīng)該要把握當(dāng)前的發(fā)展機(jī)遇，大力培育機(jī)電設(shè)備高素質(zhì)人才，加大對機(jī)電設(shè)備的建設(shè)材料和自動(dòng)化、智能化研究，努力追趕世界上的機(jī)電設(shè)備，為社會主義經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展提供根本保障。