礦山機械自動化的應用標準及發展趨勢分析

馮 浩

能源開采行業是我國國民經濟體系中的重要構成，每年為國家提供了足夠的能源資源，但由于礦產資源開采難度的增大，傳統的開采工藝和技術無法克服現場的作業難題，為保障生產作業的高效、安全實施，各個礦企的生產作業實施中，都應該嚴格根據現場的具體條件，配備各種專業的機械設備。信息技術不斷發展的過程中，自動化技術在礦山機械設備中得到了普遍的應用，使得機械設備兼具自動化控制的特點，功能更為完善，可大大發揮礦山機械自動化在生產領域的突出作用。

1 礦山機械自動化技術

1.1 智慧礦區基礎下的自動化技術體系

現階段，我國的能源開采行業邁入了產業結構調整的新階段，傳統的發展模式顯然已經被摒棄，越來越多的礦企，都開始進入了智慧礦山建設，為達到這一目標，在礦企內需配備各種的自動化機械設備，從而發揮在礦區生產、管理方面這些機械設備的自動化功能。就我國礦山機械自動化技術的發展現狀來看，很多的智慧礦區中構建了自動化技術體系，比如，一些大型的礦企內，采用了以太網、無線通信和液壓控制等技術，構建了自動化控制體系，在該體系的應用中，不同系統、模塊之間的聯系更為高效與便捷。

1.2 液壓支架電液控制技術

液壓支架電液控制也是自動化的一大表現，當在礦企的生產過程中采用了這一技術以后，就可實現對支架升降的自動化控制，甚至達到遠程控制的效果。隨著這一技術在礦山生產領域的廣泛應用，關于該項技術已經形成了相對完善的技術體系，市場上出現了很多的國產液壓支架電液控制系統產品，尤其是北京天瑪公司所生產的相應產品，在礦企生產中的應用范圍相對較大。對于薄礦層、中厚礦層和放頂礦三種礦層條件，都有與之相適應的液壓支架電液控制系統。

1.3 智能采礦設備自動控制技術

自動化技術在機械設備中的深入應用，使得越來越多的機械設備都呈現出了智能化的特征，尤其是在采礦設備中，為實現智能化目標，需以自動控制技術作為前提，使得所構建的自動化系統具備自動控制的功能，比如，市場上的智能采礦設備，兼具記憶開采、位置檢測、機身姿態調整等多重功能。

1.4 刮板運輸機自動控制技術

在礦山開采作業的進行中，刮板運輸機同樣也是不可或缺的設備，該設備中的自動控制技術應用，可使得刮板運輸機具備更為完善的功能，如不僅可實現對減速器的自動控制，更能夠實時監測電動機的溫度，與其他設備保持高度的配合與協調，確保其能夠在礦企生產中發揮其應有的作用。

1.5 井下機器人自動控制技術

隨著各個礦企生產規模的不斷擴大，所面臨的開采環境越來越復雜，在惡劣的開采環境下，單純依賴傳統的人工作業，不僅會面臨開采效率低下的問題，更會在開采作業的進行中出現各種的安全事故。在自動控制技術不斷發展的過程中，關于礦山開采作業，已經研發出了智能機器人，因為在該機器人中采用了多種的自動和智能技術，也就是由機器人來完成井下作業。但就當下我國礦領域的機器人技術應用現狀來看，其技術發展尚不成熟，未來還有著巨大的發展潛力。

1.6 安全監控自動化技術

對任何礦企生產而言，特殊的礦產資源分布條件，決定了在礦山生產作業的進行中，時常會遇到各種的安全風險，如果在生產作業的進行中缺乏有效的安全管理和控制，必將導致生產事故的頻繁出現，引發嚴重的經濟損失。面對這種情況，很多礦企都將自動控制技術應用到了生產中，實現了安全監控，經由安全監控系統的構建，可對礦井生產作業中的一切流程和要素都加以全面監控，及時識別安全隱患，實現安全預警和控制。

1.7 機電一體化技術

能源開采領域的機電一體化技術，是自動控制技術深入發展的重要表現，隨著各個礦企現代化生產的凸顯，越來越多的礦企都意識到了機電一體化技術的重要性，增大了這一技術應用方面的投入，在技術深入應用的今天，機電一體化技術表現出了智能化、人性化的突出特點。就當下機電一體化技術的發展情況來看，在該技術的應用過程中，計算機網絡技術必不可少，經由該技術的靈活應用，可根據生產的實際需求，對機械生產流程、控制都加以科學調節，保障在生產的過程中，機械設備可保持高效、穩定的運行狀態。

2 礦山機械自動化的應用標準

2.1 應可提高機械運行效率

礦山機械自動化的實現過程中，為有效發揮各種機械設備的功能優勢，提升自動化水平，在機械自動化的應用過程中，應確保所配備的機械設備有較高的運行效率，因為當機械設備時刻處于高運行狀態下，現場人員就能夠與機械設備保持高度的配合與協調，按照礦層特點來進行相應的作業，保障整體的作業效率，避免因為機械設備低效運行而引起的產能偏低。經由自動化技術在機械設備中的應用，可實現機械設備的性能和功能更新，比如，可使得控制系統能夠在生產的過程中實現動態監測，并及時將相應的設備參數和狀態信息等傳輸到后臺管理系統內，以便設備管理人員對機械設備開展相應的調控。

2.2 應符合安全性要求

對礦企這類特殊的生產作業而言，在各項生產任務的實施過程中，往往會面臨各種的安全風險，即使所配備的機械設備可提高生產安全性，卻無法徹底消除在礦山開采作業過程中所存在的安全隱患。對于很多礦企而言，其在生產作業的進行中，一部分安全隱患是由機械設備問題所導致，比如，機械設備的性能不達標、故障處理不及時、操作錯誤，都會引發現場的安全事故。因此，在礦山機械自動化的應用標準中，也應該有關于安全性方面的硬性規定，確保在礦企的機械設備采購、使用過程中，都能夠遵循相應的安全標準。

2.3 應符合作業科學性的要求

礦山生產中的機械自動化應用，也對科學性有著較高的要求，因為每個礦企所面臨的生產環境都有所區別，在生產過程中面臨的難度系數也各有不同，為保障開采作業的順利進行，一般需立足于采礦作業現場的具體情況，遵循科學性的應用標準，來進行機械設備的選購、配置和使用。在礦產資源開采快速發展的過程中，各個礦企的生產作業進行中，越來越依賴于各種機械設備，但由于市場上同類型機械設備的種類繁多，在配備的過程中必須要嚴格遵循科學性的應用標準，只有這樣，才能夠保障所機械自動化能夠礦山生產的實際情況保持高度的一致性。

3 礦山機械自動化應用方面所存在的問題

3.1 工藝、設備問題

近年來，幾乎全部的礦企中都有關于機械自動化的環節，這使得在我國能源開采行業中，機械自動化取得了顯著的成效，但因為存在固有思路的限制，再加上技術發展的不成熟，我國的礦山機械自動化與國外相比還有較大的差距，為縮小這一差距，需從工藝和設備的更新方面來實現。但我國礦山機械自動化的應用過程中，還存在著來自工藝和設備方面的問題，企業中的有關作業人員，并未在自身的工作崗位上掌握關于機械自動化的有關工藝流程，對一些工藝的操作要點不熟悉，對各種機械設備類型、性能、功能、操作等也沒有清晰的了解，導致在礦山機械自動化的應用過程中，存在著工藝的不規范應用，設備配置不當的情況，給生產造成了巨大的危害。比如，針對礦山采掘的機械設備，我國的市場上存在著一些國產設備，這些國產設備在設計制造的過程中，常常因為工藝技術的限制而使得設備本身存在一定的缺陷，在后續將該機械設備投入使用時，可能會因為設備本身的問題而影響正常的生產作業。

3.2 工人文化程度低

礦山機械自動化的應用過程中，涉及了很多的專業化技術，為保障機械自動化能夠在礦山生產的過程中發揮其應有的作用，就需要確保參與到礦山生產作業中的全部人員，都有極高的專業素質，能夠積極立足于礦企本身的情況，來進行機械自動化技術的規范化應用。但顯然，礦產資源開采作為我國的傳統行業，在長期發展的過程中形成了一套獨有的發展體系，對于絕大多數的礦企而言，其在生產的過程中都更為關注自身經濟效益的實現，在礦山開采過程中，參與到作業中礦井作業人員，很多都為非專業人才，大多為農民工，這些人員的文化水平偏低，很難掌握自動化機械設備的操作要點，在這種情況下，機械自動化在礦山生產中無法得到有效的利用。在很多礦企的長期生產作業中，很多的礦井工人都積累了豐富的經驗，但礦企卻忽略了對工人的日常培訓，導致礦井工人的工作理念、技術等都長期保持在一個較低的水平上，沒有根據行業發展的趨勢來進行相應的更新。

3.3 資金短缺

礦山生產中的各種機械設備，很多都為大型設備，在設備配備、使用和維修方面，往往需耗費比較大的資金。我國的能源開采行業中，包含了大大小小的很多企業，這些礦企的發展水平參差不齊，部分礦企的發展規模有限，其利潤水平偏低，能夠應用到機械自動化方面的資金量非常有限，因此，礦山機械自動化應用常常會受到資金的影響，對于一些小規模的礦企而言，即使他們已經意識到了機械自動化的優勢，但在具體的實現過程中，卻存在著資金不足的困境。

4 機械自動化在礦山開采中的應用

4.1 采掘自動化

目前，傳統綜掘仍占全部掘進工作面的70%左右，炮掘工藝占到20%以上。這些工藝僅在設備上實現機械化、半機械化，其他工藝大量依靠人工。自2006年以來，采掘比始終在1：3以上，說明隨著礦產資源的深度開發和綜采發展，采掘矛盾較為突出。采掘失衡是重大安全風險源，是制約安全高效生產的主要因素。雖然在新能源戰略實施以后，各種新能源的開發和利用有效取代了礦產資源，但礦產資源依舊是能源領域的主要類型，社會經濟的很多方面，對礦產資源的需求是非常大的，為滿足這種需求，很多礦企都在積極擴大其生產規模。構建一個安全、高效、綠色、智能的現代化礦山掘進新體系，想方設法把掘進的工效、單進和開機率提上去，才能實現采掘均衡。高效不僅是效率快，還要質量好。注重掘進整體系統的質量和效率提升，背后依賴先進的技術裝備和管理水平。在礦產資源生產的過程中，為保持高效、安全生產，擴大產能和效益，需引入機械自動化，經由自動化技術在采礦環節的應用，來發揮采礦機的自動化優勢。在我國能源開采行業穩步發展的過程中，液壓支架、采礦設備、轉載機、刮板輸送機等設備中，自動化技術都有了顯著的應用，有效發揮了機械自動化在生產中的作用。雖然在多年的發展過程中，我國采掘機械自動化取得了一定的發展成果，但在未來還存在有很大的發展潛力，相關人員在開展采掘設備的研發時，可加大對自動、智能等相關技術的應用，以全面提高采礦設備的智能化水平。

4.2 安全監控自動化

隨著能源開采行業的轉型，在各個礦企的生產過程中，為推進生產目標的實現，相關生產和管理人員，不僅需重視工藝和設備的更新，更需要注重生產中的安全管理，以通過安全生產管理來消除現場的諸多安全隱患。信息時代到來后，信息技術被應用到了生產作業中，部分礦企內構建了完善的安全監控系統，該系統可在礦山生產的過程中，對全部的生產流程和要素都加以監控，及時識別出潛在的安全風險，將系統所監測到的數據和信息作為礦企安全管理的依據。對礦企的生產而言，為加快可持續發展的總體步伐，應將安全工作作為重點性的工作來抓，主要是由于對采礦作業這類比較特殊的生產作業而言，一旦出現了安全事故，勢必是重大事故，在社會上將引起巨大的反響，為通過機械自動化來實現礦企的安全目標，就需要加強自動化技術在礦山生產中的應用，以構建完善的安全監控系統，利用該系統來對礦山生產的安全風險和隱患實現動態化監測。就我國礦企的安全工作來看，很多礦企都設計了安全監控系統，但在該系統中的傳感器種類相對有限，導致在生產過程中，安全監控系統的穩定性不夠，很難保障礦山安全生產工作的全面推進。未來隨著自動化技術的深入發展，安全監控系統的設計中，應重視現代化技術和設備的配置，提高系統穩定性。

4.3 運輸提升機械中的應用

礦山機械自動化的應用還體現在運輸提升機械中，經由自動化技術的科學使用，可使得在礦產資源開采過程中，運輸效率顯著提高。現階段的很多礦企，其產能較高，為將生產出來的礦產資源快速運送出來，一般會配備帶式輸送機，避免人工運輸的不便，但為保障帶式輸送機的運輸效率，應根據現場條件來進行監控設備的配置，通過完善的監控系統，來對運輸的全過程加以監控，確保運輸工作可高效開展。一些新型的監控系統中都采用了PLC技術，此技術與其他技術的結合，可使得監控系統的功能更為完善，性能更為穩定，滿足在礦山開采作業中的各種工況條件。在利用PLC監控系統時，一般可采用分布式控制的方式，同步完成對多個設備的監控。

5 礦山機械自動化的發展趨勢

5.1 全面貫徹創新發展的理念

因為技術是不斷進步的，在礦山機械自動化的應用過程中，每個礦企都需要立足于自身的實際情況，不斷在機械自動化的應用過程中，遵循創新性要求，緊跟行業最新的發展趨勢，采用新的理念和技術，提高機械自動化水平。每個礦企都需要積極參與到行業交流中，通過各種的培訓交流活動參與，來掌握關于行業中最新的機械自動化理念和技術，并要在企業內部組織各種的培訓活動，針對機械自動化的相關技術和標準加以專業化培訓，使得有關管理人員、技術人員可在這些培訓活動的參與過程中，掌握更多的新理念和新技術，立足于礦山生產的實際情況，將自身在培訓中所學到的新理念、新方法和新技術，都應用到礦山生產中。

5.2 積極引入新型自動化技術

信息時代到來以后，我國的市場上，出現了越來越多的信息技術、自動化技術，以計算機信息技術為基礎的智能化技術，給礦山機械的智能化發展提供了新的方向。因此，各個礦企的機械自動化應用過程中，也需根據自身的發展情況，在有條件的情況下積極引入新型自動化技術，確保礦山機械自動化能夠與行業總體發展、企業本身的情況保持一致。國外關于礦山機械自動化的發展成效相對顯著，我國的各個礦企，需借鑒國外的技術經驗，不斷在原有的技術基礎上加以創新和改進。

5.3 做好自動化技術的資金支撐

隨著能源開采行業的全面進步，在礦山機械自動化的發展過程中，需有足夠的資金支持，不論是技術引進與創新、設備更新，都需要有充足的資金保障。因此，每個礦企都要結合自身的資金情況，預留足夠的資金用于機械自動化技術的研發，并給予技術研發和創新提供足夠的人才支持，經由專業化團隊的配置，來發揮團隊人員在技術創新方面的作用。

6 結語

礦產資源開采作為我國國民經濟體系中的一大產業，每年為國家創造了巨大的效益和產值，但在當下行業轉型發展的過程中，機械自動化已然引起了人們的關注，各個礦企都需增大在機械自動化方面的投入，提高機械自動化水平。