煤礦機電運輸系統技術創新與應用研究

（西山煤電馬蘭礦 山西 030205）

煤礦機電運輸作為煤礦生產的重要組成部分，對于煤礦的安全生產起著至關重要的作用，煤礦機電運輸貫穿了煤礦生產的整個過程，其中煤炭的開采、提升、運輸、供電等諸多環節都需要機電設備來完成，煤礦機電運輸系統技術涉及到煤礦運輸的各個環節，涉及到的特殊工種比較多，技術性比較強，并且煤礦生產的安全性直接與機電運輸設備狀態的好壞有關，因此在煤礦的開采工作中一定要給予煤礦運輸工作足夠的重視。我國的煤礦企業在1970年后期才開始進行了運輸系統機械化的研制，因此我國煤礦運輸的機械化相較于發達國家是比較晚的，并且輔助運輸的發展過程是非常不平衡的，但是隨著高科技技術的不斷發展，技術的進步與裝備的應用為礦井下距離長、噸位大、變坡多、傾角大的運輸情況提供了有效的技術保障與設備的支持。隨著運輸機電系統的不斷創新與研究工作的不斷深入，我國的機電運輸技術逐漸朝著可靠性、安全性、工藝技術與設備的多樣化、污染的最小化發展，并且對于礦山復雜多變的地質條件有了更強的適應能力，礦井下的運輸車也更加趨向于人性化和自動化，并隨著智能技術的出現實現了智能化的設計，進一步提高了機電運輸的自動化和信息化的程度，為促進機電運輸的發展提供了新的思路與動力，保證機電運輸的安全性與可行性，實現煤礦運輸的高效性。

1.煤礦機電運輸系統的特點

煤礦機電運輸系統的特點主要有以下幾點，如圖1。

(1)多變且復雜

煤礦機電運輸系統做包括的范圍非常的廣泛，與此同時煤礦運輸系統包含許多井下設備，并且彼此之間相互影響，非常的復雜，除此室外煤礦運輸系統的工作環境非常的惡劣，容易受到多種因素的影響，并且還容易發生一些不可預知的變化，隨著科技的不斷發展，運輸設備正在朝著大型化的方向發展，并且各個大的運輸系統之間還存在著自己的子系統，各個系統之間相互聯系，相互影響，形成了一個比較復雜的層次。一般來說主網絡是由掘進、回采、運輸和提升四個環節組成，煤礦還可以分為很多采區，各個采區之間的排水、通風、運輸、供電系統都有很多個子系統構成，不同的系統之間相互影響，相互作用，從而形成了一個復雜的網絡系統。

圖1 煤礦機電運輸的特點

這個復雜的煤礦系統具有整體聯動的特點，以此其中某一個部分的變化都可能導致整體的變化。隨著礦井開采工作的不斷深入，其中某一個電氣設備的變化都會引起整個系統的聯動，外界的因素也會對于機電運輸系統造成一定的影響，像通風條件，瓦斯的含量都能夠引起機電運輸系統的變化。機電運輸系統的內部因素同樣也會對于機電運輸系統造成影響，像裝備的磨損，老化等也會影響到系統的穩定性和性能。

(2)大量的安全隱患

煤礦的開采環境比較復雜，尤其是具有大型機電設備的時候，大型機電設備本身的使用就具有一定的危險性，更何況是在煤礦井下這么復雜的環境中。在進行煤礦采掘的時候，如果煤塵與瓦斯的含量到達某一個值的時候，電氣設備就會受到影響發生電火花，對于工作人員的人身健康安全構成了極大的威脅，除此之外，在巷道內的濕度比較高的時候，機電設備及其容易受到腐蝕，從而降低了機電設備的絕緣性，再加上井下的環境比較惡劣，空間狹窄，因此在進行設備的調試、搬運、安裝的時候非常容易發生觸電的事件。大型設備的運轉一般會需要很大的電量，因此這就加重了供電系統的壓力，供電系統的負荷太高就使得供電電壓逐漸增高，增大了短路情況出現的概率，并且井下的空間狹窄，大型的機電設備沒有很好的安裝條件，因此需要頻繁的移動，這也加速了機電設備的損耗。

(3)對于人員的要求比較高

機電運輸的主體并不是機電設備，最主要的還是機電設備的操作人員，煤礦下的機電運輸工作在現階段還未實現完全的自動化，因此大部分操作仍然需要相關的工作人員通過手動的方式來進行，因此相關工作人員的操作意識與操作水平都會對運輸的結果造成一定的影響。為了保證工作的高效進行，這些設備通常需要長期持續的工作，因此相關的工作人員也必須一致保持緊張的工作狀態，以此來提高工作的質量。并且對于一些特殊崗位的工作人員來說，對于技術的要求就更高了，所以在實踐中這些職位的工作人員通常情況下是不能進行隨意的調動與調換的。

(4)老礦的維護難度比較大

隨著煤礦機電運輸系統的不斷發展，在技術層面對于人們的要求也越來越高。伴隨著開采深度的不斷增加，開采的條件也變得逐漸的惡劣，在一些老礦中對于機電運輸設備的使用、維護、管理等工作也變得越來越復雜，操作人員必須更加的認真與負責，才能保證運輸工作的安全性。

2.煤礦機電運輸系統技術創新與應用

(1)煤礦機電運輸系統技術的創新與應用可以從多方面入手(如圖2)

圖2 煤礦機電運輸系統技術的創新與應用

(2)原有運輸系統設備的升級改造

對于原有的運輸系統設備的升級與改造工作，就是在原有的運輸機上，全部采用節能型的電機、變頻裝置、液粘軟啟動等先進的節能設備，這樣可以提高系統的運行速度，減少能源的消耗，減少設備維護的工作量。在采煤設備方面，工作面的運輸機配套上采用了國內的開關磁阻調速系統，可以根據輸機中壓煤量的多少，來確定設備后續的運輸量，并以此來保證整個系統的穩定運轉。這樣的設計可以加快工作面的推進速度，提高生產率的同時還可以因為開關磁阻電機本身的原因實現軟啟動。系統中電機可以與減速機之間連接，節省產量的同時還可以節省修護的成本。運輸機是一種廣泛運用于礦產生產之中的連續運行設備，在實際的使用過程中可以對運輸機進行適當的改造工作，以此來改善礦石對運輸機造成的沖擊，來提高設備的使用壽命，提高生產的效率，保證有序的生產，取得較好的經濟效益。

(3)在窄軌機車運輸中交流變頻調速技術的應用

如今，在煤礦運輸系統中，窄軌機車也得到了廣泛的應用，其主要依靠直流電動機作為牽引動力源，借助恒定的直流電源進行供電，以此來確保機車操作平穩。在起動、制動和調速等環節中，需要選擇串接電阻給予控制，但是其會造成電能資源的浪費，且會對設備造成不同程度的損害。而交流變頻調速技術的應用能夠使上述問題得到有效解決，既可以輕松實現無級調速、平穩起動和再生制動，而且能源消耗大大降低。實際上，交流變頻調速窄軌電機車，不僅摒棄了以往陳舊的電阻調速器和直流電動機，而且采用了節電顯著的DSP系列變頻調速器和性能可靠的三相永磁同步交流牽引電動機。變頻調速技術達到了國際領先水平，其三相永磁同步交流牽引電動機超過直流電機的起動轉矩，既符合了低速時電機車的最大起動牽引力要求，而且具有十分優越的性能，可以有效提高窄軌機車運輸效率。

在窄軌機車運輸過程中，交流變頻調速技術的創新點如下：①直流架線調速電機車采用了以往的直流電動機；②斬波調速是通過無觸頭總的IGBT開斷，實現電機端電壓改變來實現調速功能。其中的變頻調速器選擇了國際最先進的DSP變頻調速技術，選擇了進口IGBT模塊元件和進口原裝全套控制電路，達到了比較理想的節能效果。電機車啟動平穩、降低能耗、無極調速。對變頻器設有過流、過負荷、過壓、欠壓和接地保護。對電機設有過熱、過流、短路、斷相、失壓等保護，同時也降低了電機車的維修成本。

3.小結

綜上所述，機電運輸所產生的安全影響重大，運輸機電系統的創新與研究工作的前提也應該是安全。現階段一些機電運輸系統已經不能滿足煤礦開采的需要，制約了煤礦運輸工作的發展，因此更應該將強對于機電運輸系統的研究與創新工作，在保證安全的同時提高機電運輸系統的效率。