煤礦生產中機電一體化技術應用現狀探討

文/王宗祥,淮滬煤電有限公司丁集煤礦

煤礦生產中機電一體化技術應用現狀探討

文/王宗祥,淮滬煤電有限公司丁集煤礦

隨著微電子、計算機、網絡、光纖、人工智能等高新技術的發展，機電一體化已成為高新技術融為一體的代名詞。機電一體化技術在煤礦中的應用，大大改善了煤礦的勞動強度、工作環境及安全系數，同時實現了高效、安全、機械化采煤。文章介紹了煤礦機電一體化技術的應用，分析了我國煤礦機電一體化技術的現狀，指出其發展趨勢，并提出了相關對策。

機電一體化；煤礦生產；監測監控；礦井運輸；采煤機

引言

機電一體化技術是在機械的主功能、動力功能、信息處理功能和控制功能上引進電子技術，同時，將機械裝置和電子設備以及軟件有機結合起來。機電一體化是將機械和微電子技術緊密集合，并融計算機技術、信息技術為一體的新興綜合技術[1]。

煤礦機電一體化技術是礦山綜合自動化的基礎，為煤礦企業信息化提供了重要的科技支撐。為了提升我國煤礦生產的綜合實力，全面提高煤礦企業效率，達到煤礦生產的安全、高效、綠色的目的，必須加大煤礦機電一體化技術在煤礦采、掘、運當中的應用和推廣。

1 煤礦機電一體化技術的發展現狀

從1970年我國自行設計制造和裝備的第一套綜合機械化采煤工作面在大同礦務局試驗起，我國的機電一體化技術開始萌芽。到上世紀80年代后期，我國綜合機械化采煤取得了空前的發展，大大推動了我國的煤礦機電一體化技術的進程，采煤機已由液壓牽引向電牽引發展。到了上個世紀90 年代中期，在原有的研究成果上，又開展了采運支機械微機監控、故障診斷的研究和支架電液微機技術應用的研究，并研發了大功率電牽引采煤機。而進入21 世紀后，我國煤礦機電一體化技術的研究和應用領域均有重大突破，在煤礦安全生產監控、大型固定設備的后備保護等方面已取得了喜人的成績。然而，與國外的先進采煤國家相比，我國的煤礦機電一體化技術發展尚有一定差距，并且煤炭工業相對機械、電子、航天、輕紡、

化工、鐵道、冶金等行業起步晚基礎薄弱，在開發水平、應用范圍、投資規模、技術人才和管理水平方面均有較大差距。

3 機電一體化技術在煤礦生產中的應用狀況

3.1 機電一體化技術在煤礦掘進中的應用

煤炭生產過程主要包括“掘進、采煤、裝、運輸、提升”等幾大系統[2]。掘進作為煤礦開采的基礎工作影響著后期煤炭開采及運輸的效率，對于高效礦井有必要將機電一體化技術引入到掘進機械中，實現煤礦巷道的高效率掘進。目前掘進機的電氣部分普遍采用了由礦用隔爆兼本質安全性開關箱、操作箱、壓扣控制按鈕、照明燈、三相異步電動機等組成的掘進機電氣系統，與液壓系統配合操作可實現整機的各種生產作業。

3.2 在礦井運輸提升產品中的應用

煤炭的輸送方式有礦車式、皮帶式[3]。帶式輸送機相對于礦車運輸具有長距離連續運輸、輸送量大、運行可靠、效率高和易于實現自動化等優點，已經在我國煤礦井下運輸中大量使用。目前煤礦主要推廣使用的CST可控軟啟動裝置，是專門為煤礦長距離皮帶運輸機設計的集機、電、液為一體化的啟動裝置，不僅解決了帶式輸送機的大運量、長距離的驅動難題，而且兼具平滑啟動運送大慣性載荷的特點。

礦井提升是將煤炭運送至地面的過程，提升效率及其安全性與煤礦效益密切相關。為了使煤炭效益最大化，礦井采用的專用提升機整合了煤礦電機一體化和自動化技術，其中全數字化交直流提升機在結構上進行了簡化，將滾筒和驅動合為一體，同時具有硬件配置簡單、互相兼容的特點，在各個技術環節均體現了機電一體化技術的應用。

3.3 在采煤設備上的應用

我國的電牽引采煤機在消化吸收國外引進采煤機技術的基礎上，進行了相關的科技創新，擁有了許多具有自主只是產權的產品，取得了長足的進步。在我國煤礦綜合機械化采煤工作面，國產采煤機已經占據了主導地位，完全采用國產裝備的高產高效工作面不斷涌現[4]。

機電一體化技術與采煤機的相關技能相結合能使采煤機的牽引、控制性能得到提升，同時能達到更好地發揮采煤機控制阻力的目的。具體表現在一下幾點：第一，在結合機電一體化技術的基礎上，在采煤機運行下滑的過程中，采煤機的制動性能能得到更好的發揮，在煤層是大傾角的情況下，這一優勢更為明顯；第二，在機電一體化技術的控制體系下，通過對各類參數進行優化與調整，能實現對采場的綜合控制，實行有效的實時監測，提高采煤機采煤過程中的安全性；第三，機電一體化技術的應用能提高采煤機作業可靠性，能有效地減少故障的發生，尤其是提高采煤機在煤層賦存條件惡劣條件下的采煤效率；第四，通過對工作面刮板輸送機裝配監控裝置，能夠實現對采煤機整體的監控監測，完全實現自動化控制，大大提高了采煤作業的安全性、可靠性，大幅地提高了采煤效率，給企業的經濟效益帶來了實質性的提高。

3.4 在礦井安全生產監測

通過礦井的生產監測系統，如在線監控、自動報警及故障自診等，可完成對煤礦機械的電動機、傳動系統、工作裝置、制動系統和液壓系統等的在線運行狀態的監控任務，能及時準確地找出故障部位并自動報警。我國監測監控技術應用較晚,20世紀 80年代初,我國引進了一批安全監控系統,如∶DAN6400等在部分煤礦中應用,并在引進的同時自行研制出KJ2、KJ4等系統并通過了鑒定。同時在“以風定產,先抽后采,監測監控”12字方針和煤礦安全規程有關條款指導下,規定了我國大、中、小煤礦的高瓦斯或瓦斯突出礦井必須裝備礦井監測監控系統。煤礦監測監控系統的應用大大改善了礦井的工作環境和安全狀況，比如，提高了機器的工作效率簡化了設備的維護檢查工作，降低了使用維修費用，延長了設備的使用年限等。實踐證明，安全監測系統為煤礦安全生產和管理起到了重要作用。

4 煤礦機械中機電一體化技術應用的意義

4.1 提高勞動效率

機電一體化在煤礦各個生產環節的應用，不僅改善了設備的使用性能，延長了其使用壽命，更是在很大程度上提高了工人的勞動效率，降低了勞動強度，減少了同一時間段的作業人數，這對于高產高效礦井的實現具有重大意義。

4.2 提高了礦山開采的經濟效益

機電一體化不僅是機械設備上的一次全新的進步，同時也給煤礦帶來了前所未有的進步，一方面采煤量有了很大程度的提高；其次，機電一體化在煤礦中的應用，降低了礦山的開采費用，使煤礦的經濟效益得到了增加，同時還帶動了相關產業的發展，在很大程度上推進了地方經濟的進步。

4.3 提高了安全的煤礦開采工作環境

機電一體化技術在煤礦中的廣泛應用，極大地改善了井下的安全狀況，監測監控技術的應用能及時準確地將各個設備、巷道硐室的動態信息完整地呈現出來，如有設備故障或災害事故能做出及時的報警，從而能為相關工作人員提供充足的時間做出準備工作，減少災害的發生或降低事故的波及范圍，為煤礦開采提供一個較為安全的環境。

[1]孫長春.煤礦機電一體化技術研究進展[J].現代礦業，2009，（4）：11-14.

[2]米軍學.淺談煤炭機電一體化技術在我國的應用[J].實用科技，2008（5）：246.