礦山工程施工中機械自動化設計及應用研究

薛麗芬

（甘肅財貿職業學院，甘肅 蘭州 730000）

礦山工程實現機械自動化需要掌握礦山工程的整體工作流程，礦區工作人員依照現有的礦山工程自動化情況對自動化情況作出調整。機械自動化最終目標是實現整個礦山工程的施工過程中沒有人員操控[1]。最終目標一旦實現就可以節省礦山工程中所需要的勞動力資源。將機械自動化理念融入到礦山工程當中，可以提高礦山工程的礦產資源生產的效率?，F階段礦山工程的自動化設備配置不夠先進，礦山工人對自動化設備操作也不熟練，礦山工程的機械自動化程度較低。針對以上狀況，對礦山工程施工中機械自動化進行重新設計，提高礦山工程的機械自動化程度。

機械自動化解放了人類的雙手，只要有足夠的動力就要可以一直進行高強度的工作。提高施工生產效率。礦山機械自動化的設計過程中不僅需要考慮工作效率的提高程度，更應該考慮礦工在工作時候的安全性，因此在進行機械自動化設計的時候第一要考慮的是員工的生命安全。

1 設計自動化礦山風門

礦井下的風門開關以往都是人工進行控制，但是風門開關控制是一項很危險的工作，而且人工控制風門的效率很低，如果可以設計自動化的礦山風門就可以避免曠工在風門控制的時候受傷木業可以提高風門控制的效率。將PLC電機安裝在礦井風門上，用于控制礦井風門的開啟和關閉。在礦井中作業很有可能會出現井內外氣壓差別過大的情況發生，為了保證礦工的生命安全，PLC風門在感知到氣壓差發生變化時就會自動開啟風門[2]，等礦井中的氣壓重新恢復平穩狀態，PLC風門自動關閉。礦工無需專門指派工人進行風門的開關，節省了人力，除此之外，人對氣壓的感應沒有機械敏感，極有可能出現氣壓差已經到了該開起風門的數值，礦工因為感知度不敏感或忙于工作忽略了此問題，造成安全事故的發生。因此設計自動化風門可以保證礦山工程的順利進行。

2 機電設備的自動化控制

礦山機電設備的控制以往也是由礦工來完成，但機電設備控制現階段也可以實現自動化，可將機電自動化控制裝備安裝在機電設備上，自動化控制裝備由電氣裝備、壓力機和機電自備器組成。機電自備器是整個自動化控制系統的動力來源[3]，主要依靠制動設備之間摩擦產生動力，動力經過壓力機進行放大，最后通過電氣裝備的調節將動力用于機電設備的控制。

在機電自動化控制裝備中設置礦山的機電設備正常運行時的動力數值，但控制裝備中監測系統監測到動力數值大于設定數值時候，會自動降低動力提供，減緩機器的運轉速度。當控制裝備中監測系統監測到動力數值小于設定數值的時候，控制裝備則會加大制動設備之間摩擦力度，使電流釋放的數值增高，以保證機電設備在工作時候可以正常運轉。礦山一般處于地理位置較高的地區，維修工人發生事故第一時間到達礦山進行維修的可能性很小，所以需要安裝機電設備遠程監控系統，確保隨時可以監控機電設備的狀態，并對故障進行調試。維修工人一旦不能及時進行機電設備修復，發生故障需要實現機電設備的自動化處理，自動化控制平臺應在第一時間將機電設備關閉，然后按照流程進行故障排查和故障維修，并將故障數據進行記錄和儲存，以便下次發生故障的時候及時識別并處理。

3 改造礦山提升機

礦山提升機主要依靠電力作為動力來源，但提升機的電力設備的穩定性一直不高。為了保障礦山提升機的工作穩定性需要將提升機的電力設備進行替換。礦山工程中使用最頻繁的就是連續式提升機，如下圖所示。

圖1 連續式提升機

在提升的電力設備中可連接兩個變壓器[4]，構建兩組電路同時供電的供電模式，將提升機電流調節系統中加入軟件處理器，增加數字電流調節的監控功能，避免提升機在工作過程中電流不穩造成機器損壞。提高電力設備的穩定性。

連續式提升機的操作臺要實現自動化操作需要將原有的操作臺一分為二，不一定是要將操作臺分為兩個，將原有的操作臺進行功能分區也可以，一個區域是提升機操作控制器、緊急按鈕、手動操作手柄和工作方式切換臺。另一個操作區域上安裝監控系統、信號接收器和表盤。自動化操作不能沒有人工監控來掌握提升機的實時狀態。當監控發現了提升機可能會出現操作失誤時候，可直接在控制臺上切換工作模式。進行人為操作時候，提升機的PLC控制器也會使提升機處于高精度狀態，減少人為操作造成的故障。在進行礦山提升機自動化改造的時候一定要對提升機進行反復試驗，確保提升機可以滿足礦山施工的條件。

4 優化礦資源自動化裝卸

礦石的重量一般都超過個人承重的生理極限，人工進行礦產資源額裝卸極容易造成礦山工程事故，運用電氣自動化設備進項礦產的裝卸可以有效的保障礦工的安全。傳送機是運送礦產資源的自動化裝置中比較好用的一種，傳統的礦資源裝卸中傳送機只能在礦山的平均高度處架設一臺傳送機，移動不夠靈活?，F將傳送機進行優化，將傳送機與計算機相連接，計算機對傳送機的工作狀態進行可編程控制[5]，實現礦產資源自動化裝卸。在傳送機上方安裝攝像頭，礦產資源的實時裝卸情況都可以通過監控進行全方位觀察。實現礦資源裝卸自動化和可視化。

5 對比實驗

5.1 實驗準備

以某礦山作為實驗試點，該礦山的施工面積為4.5萬平方米。礦山施工工期為5個月，對這五個月中的采礦流程進行實時監控。將期間發生的安全事故全部記錄下來。使用傳統的施工方式、文獻中提到的施工方式以及本文重新進行機械自動化設計的施工方式進行對比。對比5個月時間內安全事故發生的概率。

5.2 實驗結果分析

將基于上述實驗準備，將對比實驗中得到的安全事故發生的概率記錄，見下表。

表1 安全事故數據對比

由上表可知，傳統方式1在五個月工期內共發生安全事故14起，傳統方式2在五個月工期內工發生安全事故15起，而本文將礦山施工方式進行機械自動化改造之后僅發生3起安全事故，第1、2、5個沒有發生安全事故。機械自動化大大減少了施工過程人工作業的概率。因此工人安全事故的發生概率也大幅度下降，實驗證明將機械自動化與礦山工程施工進行融合有利于降低安全事故的發生概率。

6 結束語

本文基于礦山工程施工中機械自動化程度不高的情況對礦山工程的機械自動化展開深入研究，將機械自動化融入礦山工程的各個步驟中后生產效率進一步提升，人工工序的減少也最大程度上保障了礦工的生命安全。