芻議煤礦機(jī)械工程智能化的發(fā)展與應(yīng)用

摘要：煤炭作為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展能源支柱的局面短時(shí)間內(nèi)是不會(huì)改變的，因此研究煤礦機(jī)械工程的智能化發(fā)展與應(yīng)用有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。文章通過對(duì)煤礦機(jī)械工程發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行分析，指出當(dāng)前我國(guó)煤礦機(jī)械工程智能化過程中存在的問題，闡述了煤礦機(jī)械工程自動(dòng)化的相關(guān)應(yīng)用，并對(duì)煤礦機(jī)械智能化的發(fā)展趨勢(shì)和前景進(jìn)行了預(yù)測(cè)和展望。

關(guān)鍵詞：煤礦機(jī)械工程；智能化；煤炭開采；工程設(shè)備；煤炭采掘 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TH165 文章編號(hào)：1009-2374（2017）02-0147-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.02.071

21世紀(jì)是信息化時(shí)代，隨著經(jīng)濟(jì)全球化的不斷發(fā)展，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)面臨著前所未有的發(fā)展機(jī)遇，煤炭行業(yè)可以說是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的動(dòng)力，在推動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面有著十分重要的作用。當(dāng)前我國(guó)煤炭行業(yè)的發(fā)展已經(jīng)相對(duì)比較成熟，而且已經(jīng)形成了相當(dāng)?shù)囊?guī)模，并有逐漸擴(kuò)大的趨勢(shì)，這就為煤礦機(jī)械工程的智能化發(fā)展奠定了一定的基礎(chǔ)。在以科學(xué)技術(shù)作為第一生產(chǎn)力的時(shí)代，煤炭行業(yè)的發(fā)展情況并不能僅僅以煤炭開采量作為衡量標(biāo)準(zhǔn)，需要將自動(dòng)化智能化程度納入到衡量的范疇內(nèi)，從而保證煤炭行業(yè)的快速健康發(fā)展。但是就目前形勢(shì)來看，我國(guó)煤礦機(jī)械工程在智能化發(fā)展的過程中，遇到了一些問題，需要我們努力去克服，才能保證煤礦機(jī)械工程智能化的順利發(fā)展。下面筆者將針對(duì)相關(guān)問題展開論述：

1 煤礦機(jī)械工程發(fā)展現(xiàn)狀分析

煤礦機(jī)械工程經(jīng)過了半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，到目前已經(jīng)取得了相當(dāng)大的進(jìn)步，逐漸形成了比較完整的生產(chǎn)體系，生產(chǎn)能力在一定程度上有了很大的提高，但是與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，還有著諸多方面的不足。發(fā)達(dá)國(guó)家經(jīng)過工業(yè)革命的改革和洗禮，不論是在生產(chǎn)設(shè)備的技術(shù)層面還是管理體系層面都遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于我國(guó)，而且這種局面將仍然會(huì)長(zhǎng)期存在。雖然我國(guó)煤礦機(jī)械工程的整個(gè)發(fā)展過程都是在與發(fā)達(dá)國(guó)家縮小差距，始終是一種趕超的狀態(tài)，但是在短時(shí)間內(nèi)仍然處于相對(duì)落后的狀態(tài)。盡管已經(jīng)取得了較大的發(fā)展成就，但是仍然暴露出了一定的不足，尤其是隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展進(jìn)步，我國(guó)對(duì)煤炭能源的需求量不斷增多，對(duì)于煤礦的開采技術(shù)和硬件配置方面提出了更高的要求，煤礦機(jī)械工程方面所暴露出的問題也逐漸增多。當(dāng)前我國(guó)煤礦機(jī)械工程的落后主要包括煤炭核心技術(shù)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計(jì)理論、產(chǎn)品質(zhì)量、檢測(cè)手段等方面，幾乎涵蓋了煤礦機(jī)械工程的所有相關(guān)領(lǐng)域，煤礦機(jī)械工程的智能化發(fā)展障礙重重，需要我們解決的問題有很多。

2 煤礦機(jī)械工程智能化過程中存在的問題

2.1 煤炭機(jī)械工程設(shè)備比較笨重，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，靈活適應(yīng)生產(chǎn)環(huán)境的能力較差

煤炭開采行業(yè)作為一種自然資源開采行業(yè)，通常具有十分龐大的規(guī)模，煤炭機(jī)械設(shè)備的體積龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜是其共同的特點(diǎn)，這樣在礦井中相對(duì)狹小的空間內(nèi)，巨大的機(jī)械設(shè)備很難靈活使用，影響其正常功能的發(fā)揮，這樣就會(huì)造成生產(chǎn)效率和設(shè)備利用率的降低，而且設(shè)備搬遷的難度也很大。同時(shí)機(jī)械設(shè)備在適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境能力方面還存在著一定的不足，復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境往往會(huì)對(duì)設(shè)備造成嚴(yán)重的影響，縮短其使用壽命，無形中增加生產(chǎn)成本。有些特殊地質(zhì)環(huán)境則不能夠使用機(jī)械設(shè)備，這樣就降低了煤礦機(jī)械工程的機(jī)械化水平，阻礙了煤礦的正常生產(chǎn)。

2.2 煤礦機(jī)械工程設(shè)備的科技含量較低，數(shù)字化智能化程度偏低

21世紀(jì)，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展給我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域所帶來的變化是十分巨大的，但是在煤礦機(jī)械工程中，我國(guó)的現(xiàn)代化水平與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有著很大的差距，不論是設(shè)備的科技含量還是數(shù)字化智能化程度都相對(duì)偏低。在我國(guó)，大多數(shù)的接卸設(shè)備都是用人工操控的，不僅浪費(fèi)了大量的人力，而且容易出現(xiàn)操作失誤，給生產(chǎn)帶來極大的損失。初步實(shí)現(xiàn)數(shù)字化和智能化的只是小部分的小型儀器，而且正處于起步階段，發(fā)展十分不成熟。在信息科技更新?lián)Q代十分迅速的今天，競(jìng)爭(zhēng)也十分激烈，如果不能夠充分把握好智能化技術(shù)的發(fā)展，將會(huì)制約煤礦生產(chǎn)的發(fā)展。

2.3 煤礦機(jī)械工程設(shè)備的材料質(zhì)量較差，設(shè)備使用壽命較短

煤礦機(jī)械工程設(shè)備的生產(chǎn)離不開鋼鐵，鋼鐵質(zhì)量的好壞往往決定著機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行情況和使用壽命，受到煉鋼技術(shù)等因素的約束，我國(guó)的鋼材生產(chǎn)主要以中低端鋼材為主，高端鋼材生產(chǎn)一直是短板。要生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的煤礦機(jī)械設(shè)備，就需要大量進(jìn)口高端鋼材，這樣就增加了生產(chǎn)成本，而且在市場(chǎng)上也缺乏足夠的競(jìng)爭(zhēng)力，很難承受國(guó)外市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)沖擊，從而在市場(chǎng)份額占有方面處于劣勢(shì)。降低生產(chǎn)成本就需要采用質(zhì)量一般的鋼材，雖然價(jià)格比較適中，但是往往存在一定的質(zhì)量缺陷，設(shè)備的使用壽命會(huì)相對(duì)縮短，而且容易出現(xiàn)故障，給煤礦開采生產(chǎn)帶來一定的障礙，嚴(yán)重的甚至?xí)l(fā)安全生產(chǎn)事故，威脅工作人員的人身安全。

2.4 煤礦機(jī)械工程設(shè)備環(huán)保程度較低，嚴(yán)重破壞環(huán)境，浪費(fèi)資源

煤炭產(chǎn)業(yè)是一門污染十分嚴(yán)重的產(chǎn)業(yè)，對(duì)于自然環(huán)境的破壞很大，涵蓋土壤、水系、植被等方面，而且耗能十分巨大，如果在智能化發(fā)展過程中不處理好與自然的和諧關(guān)系，破壞生態(tài)平衡，將阻礙煤礦生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展。當(dāng)前我國(guó)煤礦機(jī)械工程設(shè)備綠色環(huán)?？萍己枯^低，在有害物質(zhì)和廢棄物的處理方面存在著較大的缺陷。煤礦開采的同時(shí)也伴隨著水開采、瓦斯開采、采空區(qū)充填等，這樣能夠提高資源的利用率，還能夠減少對(duì)環(huán)境的污染破壞，實(shí)現(xiàn)采礦的綠色可持續(xù)發(fā)展，這也是智能化發(fā)展的薄弱環(huán)節(jié)。

2.5 從事智能化煤礦機(jī)械操作的人員整體素質(zhì)偏低，很難完全掌握復(fù)雜的操作

雖然智能化在煤礦機(jī)械工程中有了一定的發(fā)展，但是從事相關(guān)工作的工作人員的綜合素質(zhì)總體不高，工作經(jīng)驗(yàn)相對(duì)薄弱，面對(duì)機(jī)械設(shè)備復(fù)雜的操作，很難熟練地掌握。煤礦開采往往伴隨著一些緊急情況的發(fā)生，具有很強(qiáng)的不確定性，在面對(duì)這些緊急情況的時(shí)候，工作人員往往很難采取正確有效的措施來應(yīng)對(duì)，難以憑借自己的操作來把損失降到最低。甚至?xí)蚯闆r緊急而采取錯(cuò)誤操作，不僅不能減少損失，還有可能造成更為嚴(yán)重的后果。

3 煤礦機(jī)械工程智能化的應(yīng)用

3.1 煤礦機(jī)械工程智能化在煤炭采掘方面的應(yīng)用

就目前形勢(shì)來看，煤炭采掘機(jī)以點(diǎn)牽引驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)作為采掘動(dòng)力已經(jīng)成為了發(fā)展主要趨勢(shì)，而且已經(jīng)取得了一定的成就，甚至有些采掘機(jī)已經(jīng)發(fā)展使用了多點(diǎn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，而且裝機(jī)功率越來越大，在保證充足動(dòng)力的同時(shí)大大提高了機(jī)器的工作效率。交流電機(jī)的使用不僅提高了機(jī)器的可靠度，且維修工作十分簡(jiǎn)單方便。采掘技術(shù)中的智能化體現(xiàn)在計(jì)算機(jī)技術(shù)和故障診斷技術(shù)等方面，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)核心，以傳感器及故障診斷系統(tǒng)為輔助，形成了采掘的智能化發(fā)展，傳感器能夠?qū)⒉删蚯闆r實(shí)時(shí)反映到管理系統(tǒng)中，故障診斷系統(tǒng)能夠?qū)收线M(jìn)行精確的診斷，大大提高了工作效率，采掘設(shè)備上的某些缺陷和不足得到了一定程度上的彌補(bǔ)。點(diǎn)牽引技術(shù)在我國(guó)煤炭采掘行業(yè)尚未得到普及，發(fā)展?jié)摿艽?，而在記憶割煤、機(jī)載視頻、遠(yuǎn)程遙控、煤巖識(shí)別等方面也有了長(zhǎng)足的發(fā)展。

3.2 煤礦機(jī)械工程智能化在煤炭運(yùn)輸方面的應(yīng)用

隨著采煤效率的提高，在煤炭運(yùn)輸方面也相應(yīng)地提出了新的要求，大型煤礦企業(yè)通常采用膠帶運(yùn)輸?shù)姆绞?，而在膠帶運(yùn)輸?shù)谋O(jiān)控系統(tǒng)研究取得了實(shí)質(zhì)性的成果，諸多高新技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。當(dāng)前帶式輸送機(jī)上普遍采用的中壓變頻驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)帶速的連續(xù)可調(diào)，在低速情況下能夠平穩(wěn)啟動(dòng)；平穩(wěn)運(yùn)行則靠液壓自控張緊裝置來保證，隨著輸送帶張力的變化能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)張力與張緊行程的平衡。此外刮板輸送機(jī)的使用也比較廣泛，機(jī)頭采用交叉?zhèn)刃恫贾玫姆绞?，機(jī)尾采用自動(dòng)伸縮裝置，搭配工況監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，從而延長(zhǎng)了設(shè)備使用壽命，減少了故障的發(fā)生，中部槽的焊接采用機(jī)器人自動(dòng)焊接工藝，提高了焊接的質(zhì)量，使之穩(wěn)定可靠。

3.3 煤礦機(jī)械工程智能化在煤礦生產(chǎn)安全監(jiān)控方面的應(yīng)用

煤礦生產(chǎn)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中隨著使用的傳感器種類及數(shù)量越來越多，使得監(jiān)控也越來越全面，安全隱患死角等得到了有效的去除。企業(yè)通過對(duì)傳感器加大研究和開發(fā)的力度，使傳感器的性能得到了一定程度的提升，保證了監(jiān)控系統(tǒng)的正常運(yùn)行，對(duì)于出現(xiàn)的故障能夠準(zhǔn)確及時(shí)地發(fā)現(xiàn)并進(jìn)行傳遞，最終在監(jiān)控終端予以顯示，甚至能夠直接顯示出相應(yīng)的解決方法，為故障的排除提供一定的參考。此外監(jiān)控系統(tǒng)還具有一定的記錄功能，能夠?qū)⒃O(shè)備的操作過程進(jìn)行準(zhǔn)確記錄，一旦出現(xiàn)故障能夠直接找出錯(cuò)誤操作，及時(shí)糾正，避免造成更為嚴(yán)重的損失。

3.4 煤礦機(jī)械工程智能化在實(shí)現(xiàn)綠色生產(chǎn)方面的應(yīng)用

綠色生產(chǎn)是在煤礦機(jī)械工程智能化的基礎(chǔ)上，對(duì)煤炭開采生產(chǎn)提出的更高層次的要求，從更廣泛的資源角度出發(fā)，了解煤礦開采過程中所存在的瓦斯、水等其他可利用自然資源的情況，進(jìn)而采取適當(dāng)?shù)拈_采方法，減輕甚至避免災(zāi)害的發(fā)生，從而實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的最佳化。在煤礦開采過程中，水開采包括水資源利用、節(jié)約用水、水煤漿收集、水災(zāi)害防治等方面，針對(duì)不同的礦區(qū)，水資源保護(hù)和利用的側(cè)重點(diǎn)也有所不同。在煤炭開采過程中，要對(duì)開采區(qū)的水體進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，盡可能地避免破壞地下含水層的原始徑流，避免造成礦區(qū)地面的沉降，保證當(dāng)?shù)鼐用竦恼Ｉa(chǎn)和生活，減少對(duì)自然生態(tài)環(huán)境的破壞。瓦斯雖然在煤炭開采礦井中屬于有害氣體，但是也是一種清潔能源，礦井中的瓦斯氣體可以通過利用采礦巖體裂隙場(chǎng)分布及鉆孔瓦斯抽放管道安裝在礦井下的特點(diǎn)來封閉井口，從而將瓦斯氣體開采出來，避免資源的浪費(fèi)。

4 煤礦機(jī)械工程智能化的發(fā)展趨勢(shì)

4.1 智能化的煤礦機(jī)械工程適應(yīng)性更強(qiáng)

針對(duì)煤礦所處的地質(zhì)條件的不同或者煤礦開采難度的不同，可針對(duì)性地研究制造相應(yīng)的設(shè)備產(chǎn)品，從而保證采煤工作的順利進(jìn)行。煤礦機(jī)械設(shè)備能夠適應(yīng)各種各樣的復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境，保證煤礦的開采效率。

4.2 能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)煤礦機(jī)械工程的遠(yuǎn)程控制

使用電子計(jì)算機(jī)對(duì)煤礦機(jī)械的運(yùn)行進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，監(jiān)控測(cè)量相應(yīng)的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)地傳遞，通過控制器對(duì)設(shè)備發(fā)送指令，以完成操作，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過程的監(jiān)控。一旦出現(xiàn)問題故障能夠及時(shí)地發(fā)現(xiàn)并排除，將故障帶來的損失盡可能降到最低。

5 結(jié)語

綜上所述，煤炭機(jī)械工程智能化是煤炭行業(yè)今后發(fā)展的主要方向，也是信息化時(shí)代發(fā)展的必然趨勢(shì)，相關(guān)部門應(yīng)當(dāng)加大相關(guān)投入，積極開發(fā)智能產(chǎn)品，縮小與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距，提高產(chǎn)品設(shè)備的行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，努力做行業(yè)的引領(lǐng)者。

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作者簡(jiǎn)介：史國(guó)賓（1965-），男，河北撫寧人，開灤東歡坨礦業(yè)分公司工程師，研究方向：機(jī)電工程。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）