淺談機電一體化在煤礦開采領域的發展

（山西華禧建筑安裝有限公司 山西 030024）

機電一體化技術是一種將電氣技術、信息技術等融入到機械設備中的綜合性技術，將其應用到煤礦開采中表現出較強的優勢，能夠實現對煤礦開采信息的實時監控，并將采集到的信息傳輸到顯示設備，通過對采集信息的綜合性分析，能夠及時發現煤礦開采過程中的不良因素，從而促進煤礦開采效率和安全性提升[1]。也正是機電一體化技術在應用中表現出來的眾多優勢，使得其在煤礦開采領域得到較為廣泛的應用，當前在煤礦采掘生產、煤礦支護、安全生產監測等方面都有著較多的應用。

1.機電一體化技術應用于煤礦開采領域的積極意義

從當前機電一體化技術在煤礦開采領域中的實際應用來看，其表現出較為積極的意義，從具體來看，其主要體現在三個方面：有助于提升生產效率、有助于提升作業安全性、有助于提升經濟效益。下面對之做具體分析：

(1)有助于提升生產效率

在以往傳統的煤礦開采生產中，所使用的機械設備相對較為落后，對人力資源的需求相對較高，且實際作業生產效率較為低下。而在將機電一體化技術融入到各種機械設備之中后，能夠實現對各類機械設備的自動化控制、遠程控制，同時能夠對各類機械設備運行狀態的實時監控和故障診斷，有效保證機械設備的工作效率，不僅能夠有效降低煤礦工人的勞動強度，而且能夠促進整體生產作業效率大幅提升[2]。

(2)有助于提升作業安全性

煤礦開采生產所處的工作環境較為惡劣，當煤礦工人長時間處于布滿煤塵、潮濕的工作環境中，必然會對其身體健康造成影響，同時在煤礦開采作業中還時常出現瓦斯爆炸、礦洞垮塌等危險性事故，直接威脅到相關作業人員的生命安全。而在將機電一體化技術融入到機械設備中后，實現對機械設備的自動控制、遠程控制，能夠利用其完成一些較為危險的作業工作，從而有效降低作業風險[3]。同時在機電一體化技術應用下，能夠有效降低煤礦工人的工作強度，使之職業病發生率降低，有效保障煤礦工人身體健康。

(3)有助于提升經濟效益

通過對機電一體化技術進行有效應用，能夠在提升煤礦開采作業生產效率的同時，降低煤礦開采作業生產成本，使煤礦企業在開采作業過程中能夠獲得較高的經濟收入。同時也有助于提升相關煤礦企業的綜合競爭力，更好的適應當前社會發展所需。此外，在更為先進的機電一體化設備支持下，促進安全事故發生率降低，這也是保證煤礦企業健康持續發展的重要基礎。

2.機電一體化在煤礦開采領域的實際應用

現階段機電一體化技術在煤礦開采領域已取得較為廣泛的應用，其主要體現在煤礦采掘作業、煤礦支護、安全生產監測等領域，且在應用中發揮出較為顯著的優勢，下面對其在這些領域的實際應用展開研究。

(1)應用于煤礦采掘作業中

在煤礦開采領域中，采掘作業屬于最為基礎的環節，同時也是工作環境最為復雜、危險度最高的工作環節，在該環節中有效應用機電一體化技術，將能夠產生巨大的經濟效益和安全作用[4]。如：當前實際生產中應用較為廣泛的電力牽引采煤機（如圖1所示），便屬于機電一體化技術融入采煤機的先進設備類型，在實際采煤作業中表現出運行可靠度、工作效率高等特點。

圖1 電力牽引采煤機

從電力牽引采煤機在煤礦采掘作業中的工作情況來看，其主要表現出以下幾點優勢：①有著較高的運行可靠性，設備在采掘作業中故障率較低，設備整體結構相對簡單，重量相較于傳統液壓牽引采煤機更小，在牽引特性、能量轉換效率等方面都表現出更為良好的性能。當電力牽引采煤機處于下滑狀態時，能夠實現發電制動，處于前進狀態時，能夠提供足夠的牽引力；②能被應用到較大傾角的煤層開采作業中，依靠其較大的牽引功率以及牽引電動機軸端安裝的制動器，能夠使之在傾角40-50°的煤層中開采作業，且不需依靠其它防滑裝置；③設備配備性能較為完善的電控系統，能夠及時根據采煤機的實際作業狀態調整工作參數，避免采煤機超負荷運轉工作，確保設備開采作業的可靠性、安全性；④設備能夠較為容易的實現遙控操作，且其在工作過程中的截割電機功率、牽引給定速度、截割電機溫度等參數都會統一顯示，在操作上簡單方便[5]。電力牽引采煤機在采掘作業中表現出來的這些優勢，都充分證明機電一體化技術應用的價值和意義。

(2)應用于煤礦支護設備中

在煤礦開采作業中，支護設備是有效保證作業安全性、高效性的重要設備，其中液壓支架是應用較為常見的一種設備類型，隨著機電一體化技術的快速發展，并不斷融入到液壓支架設備之中，使得液壓支架的綜合性能得到較大的提升，液壓支架設備逐漸朝著更具先進性的電液控制發展。而液壓支架設備中的高壓液體，則主要通過乳化液泵站進行供給，且為保證液壓支架設備性能穩定可靠，要求乳化液泵站具有較強的高壓液體供給能力，且面對存在的一些供液問題能夠自動識別和處理，也就是保證高壓液體供給流量和壓力滿足現場液壓支架設備的實際應用所需[6]。在這種技術應用之下，不僅能夠有效保證支護的穩定可靠，而且能夠實現成組設備的移動和定壓雙向鄰架，使得煤礦開采支護作業對頂板產生較小的載荷，避免對頂板結構造成損壞，提升煤礦開采作業的安全性。

(3)應用于安全生產監測中

煤礦開采作業現場有著較多的不安全性因素，在這些因素作用下較容易引發安全事故發生，以往現場開采作業生產主要通過專門的技術人員在現場進行監管，但這種監管模式往往存在著較強的局限性，難以及時有效的發現現場生產中存在的安全隱患，使得煤礦開采生產過程中仍存在著較大的安全事故發生率。在此背景之下，基于機電一體化技術的安全生產監測系統逐漸被應用到煤礦安全生產管理中，通過在整個作業現場布置監控設施，并及時將監測到的數據信息傳輸到安全管理系統之中，并基于實際作業過程中的安全風險因素，設置對應的報警指標，能夠更為全面的監督管理煤礦開采生產現場，提升整個作業過程的安全性。此外，現場生產作業中的各類機械設備參數信息，也能夠實時傳出到監管系統之中，從而實現現場生產作業的統一化管理，通過這種方式不僅能夠有效提升監督管理效率，而且能夠降低現場監督管理的人員需求，使得整個生產作業過程更具有經濟性[7]。

(4)應用于煤礦運輸提升作業中

煤礦運輸提升作業是煤礦生產過程中十分重要的環節，在作業過程中應用較多的方式為帶式運輸。在該種運輸方式中，運輸機設備與機電一體化技術之間的結合較為容易，且表現出運輸量大、連續性高、運輸距離較長等優勢。在以往的煤礦運輸機中主要應用的是TKD系列交流提升機電控系統，該系統主要由繼電器、接觸器等較為常規的觸點器件進行控制，但面對煤礦生產作業中較為復雜的環境，常常表現出故障率高、穩定性差、控制精度較低等問題，使得煤礦運輸提升作業的安全性受到較大的影響。在此背景之下，對煤礦運輸提升機控制系統進行改造已成為一種必然，也因此出現了基于現代機電一體化技術的全數字變頻控制系統，在該控制系統之中有效融入數字化技術、自動化技術、網絡信息化技術等先進技術，對原有觸點式控制模式進行全面改造，轉變為交流同步電機、可控硅變流、數字調節控制、PLC控制、局域網信息傳輸、運行數據監控診斷為一體的智能化控制模式，使得煤礦運輸提升機的控制精度和運行可靠性都有較大程度的提升。

此外，還可將機電一體化技術應用到煤礦開采領域中的其它方面，如：應用到煤礦生產現場的供電系統之中，可有效提升供電系統的穩定性；應用到現場鋼絲繩的損傷檢測中，可有效提升鋼絲繩損傷檢測準確率，當前應用較多的有TCK鋼絲繩損傷定量檢測系統。

3.機電一體化在煤礦開采領域的發展展望

從當前機電一體化技術在煤礦開采領域的應用現狀來看，對煤礦開采生產作業帶來的效果十分明顯，整體作業更具效率和安全性。而從其發展來看，在后期煤礦開采領域中對機電一體化技術的應用必然會越來越趨于智能化、無人化，通過對當前大數據技術、信息技術、集成控制技術的有效融合，各種煤礦開采作業設備的智能性將得到較大幅度提升，能夠更好的適應煤礦開采作業的復雜環境。而伴隨著機械設備與機電一體化技術的充分結合，自動化屬性、智能屬性的全面提升，未來煤礦開采領域對人力方面的需求將會大幅降低，無人化生產作業將成為一種發展趨勢。

4.結語

綜上所述，面對快速發展的科學技術，煤礦工業也應當跟上時代發展的步伐，認識到傳統生產作業存在的弊端和不足，并在生產作業方面做出改革創新，引入更多先進的機電一體化技術，改變傳統煤礦開采作業形式，提升整體作業的安全性、經濟性，以促進煤礦工業的持續健康發展。