煤礦采掘設備的自動化設計與應用

孟鵬 史軍偉

摘 要：煤炭作為重要的生活、生產能源，在我國國民經濟發展中地位突出，煤炭開采業發展離不開先進的開采設備支持。現代科技技術為煤礦采掘設備的設計與研發奠定了基礎，在此基礎上，本文對我國煤礦開采設備的使用現狀作出分析，研究設備自動化發展的方向與趨勢，為煤礦采掘設備的自動化設計與應用提供參考。

關鍵詞：煤礦；采掘設備；自動化設計

中圖分類號：TD421 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2017）03-0094-02

Abstract： As an important energy of life and production， coal plays an important role in the development of national economy in our country. Modern science and technology has laid the foundation for the design and development of coal mining equipment， on this basis， this paper analyzed the current situation of the use of coal mining equipment in China， researched the direction and trend of development of automation equipment， to provide reference for automatic design and application of coal mining equipment.

Keywords： coal mine；mining equipment；automation design

設備制造是行業發展的基礎條件，煤礦開采在工業發展中具有重要的地位，提高找煤、采煤水平是提高煤礦礦采效率的前提。煤礦采掘設備自動化設計與應用是煤礦業安全生產的保障，基于此，針對我國煤礦采掘設備應用問題現作出以下分析，探討設備自動化設計與生產要點[1]。

1 煤礦采掘設備應用現狀

我國煤炭資源豐富，煤礦開采和生產在工業發展中占據重要地位，煤礦采掘設備和技術應用水平直接關系煤礦業的發展層次。社會主義經濟發展以來，我國煤礦采掘技術和設備應用水平有所提高，但與發達國家之間的差距仍然存在。我國煤炭開采工作量大，但自動化設備應用普及率并不高，應用技術也有待提高。尤其是在一些中小型煤礦開采中，自動化設備使用頻率不高，一方面是由于中小煤礦開采量有限，運營資金有限，自動化設備購進需要花費大量資金，增加生產成本，從經濟效益方面來說，使用自動化采掘設備效用不突出。另外，在一些偏遠地區，小型的鄉鎮煤礦開采，自動化設備使用也較少。這主要是因為在偏遠山區，煤礦開采技術水平不高，缺少專業的設備操作人員，實踐經驗與技能知識不足都導致煤礦采掘自動化技術應用不成熟。同時，鄉鎮煤礦開采規模較小，山區煤礦交通通達度不夠，一些大型的煤礦采掘自動化設備難以投入使用，因而人工作業比率較大。

煤礦采掘自動化技術的應用主要是利用信息科技和網絡技術，結合現代機械生產特點，實現煤炭開采過程自動化控制，其生產管理全程均實現跨學科的自動化運行，提高開采效率的同時減少人工作業量，促進安全生產與科學管理。我國煤礦資源豐富，煤炭開采量大，但是對于自動化采掘設備的研究設計相較于發達國家并不完善。我國煤礦采掘自動化設備與技術應用水平不高、發展程度不深，但我國煤炭市場廣闊、煤礦開采和利用需求大，因而自動化采掘設備與技術發展前景良好[2]。

2 煤礦采掘設備的自動化設計

2.1 智能設計

煤礦采掘工作中需要運用到的自動化設備的設計和使用上要保證智能化，礦井勘測等自動化發展利用計算機智能系統能夠促進煤礦開采作業的高科技發展。煤礦自動化設備設計中需要使智能操作制定與人員操作模塊相適應，設備內部環境設計要符合人體工學、美學和力學，滿足人基本的生存需要，符合作業環境與采煤環境設計要求。例如設備機器設計中，可以設置自動診斷、自動調整和自動檢測等內容，方便作業人員操作和控制。對于礦井內采掘、輸送等，當深度達到100m以上、1 000m以下，需要保證設備與地面的垂直狀態，設計好作業距離，利用雷達、遙感探測，結合物料輸送負荷與承載指標計算升降機的施工標準，實現設備智能定位、傳輸和承重。

2.2 一體化設計

自動化設備的設計需要不斷更新和完善調控方案，采用一體化工作機制將人的指導控制作用與設備運行速率結合起來，提高作業效率。煤礦采掘的開拓內容豐富，煤礦通道主要分為主井和副井，主井用來運輸煤，副井則用來運送設備、矸石和作業人員。井下通風、運輸和開采設備可以通過一體化設計，將作業流程連貫起來，根據煤層分布直接劃分開采區域。礦山地下巖層、地層屬性不同，不同開采區鑿井、采掘和巷道開挖方式均不同，要提高工作效率，可以在人機一體工作模式基礎化，分類、統一實行設備一體化生產。

2.3 傳送全自動設計

煤礦采掘中井下傳送工作很重要，一般要求煤礦挖掘采集后由傳送帶運出。因此，在傳送設備設計中要求保證傳送工作的連續性，保障煤炭運輸不中斷，運輸機的工作效率直接影響傳送效率和采掘效益，可以設計全自動帶式運輸機，增加單位面積和時間上的煤炭運運送量，也提高傳送速度。煤礦采掘設備機電一體化設計實現煤炭采掘、傳送全自動，不僅需要提高工作量，還要保證作業安全。礦井地下環境復雜，安全隱患較多，作業人員井下作業難度大、危險系數高，全人工作業形式難以提高工作效率，生命財產安全也難以保障。在此基礎上，實現煤礦開采傳送全自動，方便電牽引采煤機更好地適應井下環境，節省人工成本。煤礦采掘屬于地下深井工作，實現煤礦挖采、傳送作業全自動化，有利于完善設備和技術的設計與應用推廣工作。

3 煤礦采掘設備的自動化應用

3.1 檢測應用

開采煤炭需要進入地下工作，礦井下環境復雜，工作條件惡劣，由于不同地區地質構造不同，巖層巖性與穩定性也不同，井下潛在風險較多，因而在煤炭開采前和工人下礦作業前都要做好井下探測、檢查工作，及時發現事故隱患。人工探測能力有限，可以利用先進的探測自動化技術對井下個位置，如壓風機房和變電所等，了解內部瓦斯、濕度和溫度等情況。自動化監測裝置可以利用光纖網絡與上位機連接，方便數據采集。礦井監測數據由傳感器完成，一旦工況數據出現明顯變動后，會及時出發報警感應系統。煤礦采掘對礦下作業安全要求系數高，實現境況自動化監測，減少人工感應時間，提高報警速率，保證礦工安全。煤礦采掘總利用自動化設備與技術實現井礦實時監測，體現礦采智能化要求。

3.2 采掘應用

我國煤炭資源豐富，工業生產對煤炭需求不斷擴大，由于開采技術限制，深層煤開采量不多，而表層煤和淺層煤開采殆盡。要更好地滿足工業生產對煤炭資源的需求，就要不斷創新煤礦采掘設備設計和技術應用，增加深層煤開采力度。礦山深層地質條件更為復雜，煤礦資源等開采難度大，對設備和技術使用要求高。電牽引采煤機的使用更能滿足深層煤開采要求，能夠在礦下設備調運和下滑中實現制動，及時調整綜采設備姿態，為采掘機械正常工作提供動力和安全保障。礦山采煤經常會遇到地下斜坡傾度大而影響采煤和運輸，煤炭機等綜采設備在斜坡度達40°～50°時仍能保持正常作業姿態。采礦自動化設備和技術在煤炭采掘中主要應用作用就是減少人工作業量，保障礦工生命安全。

3.3 電氣應用

煤礦采掘地下環境惡劣，需要提供必要的礦下電氣設備，輔助地下采礦工作。煤礦開采中常用的電能供給設備有排水機和風機等。采用自動化電氣設備完善井下排水、排風工作，有利于工作條件的改善和工作效率的提高。現代煤礦采掘設備實現自動化設計和應用，再結合運用自動化監測技術，不僅可以在運行過程中完成實時檢修，還能夠及時獲取機器作業數據，科學管理礦下開采工作。自動化電氣設備在煤礦采掘中運用，改變了傳統作業方式，并且在利用現代信息技術的基礎上，設備安裝和使用簡單，能夠實現全程數據監控，減少人工操作誤差，提高煤炭產量。礦井自動化電氣設備對地下水、溫情況進行探測，數據采集后通過計算機運算，樣本可參考度更高。

4 結語

煤炭資源是我國工業生產所需的重要能源，工業化進程不斷推進，煤炭需求度和開采度增大，通過采掘自動化設備和技術的應用，不僅能夠有效減少人工作業成本，還能進一步保障煤礦開采效率，提升經濟效益的同時保證礦工生命財產安全，體現人本管理思想和科學生產要求。煤炭開采過程中使用到的電氣自動化設別和地下探測設備都是煤礦采掘自動化生產和管理的體現，產生經濟效益的同時保證環境效益，減少盲目開采產生的況下安全事故。對煤礦采掘自動化設備設計和技術應用的分析，有利于提升我國煤炭開采工藝和水平。

參考文獻：

[1]買耀東.煤礦機械設備電氣自動化技術的應用[J].科技展望，2016（33）：114.

[2]程亞帥.煤礦機電設備自動化技術的現狀及應用[J].機械管理開發，2016（11）：129-130.