煤礦機械工程智能化的發(fā)展與應(yīng)用分析

通訊作者：鄧鵬，1984年11月，男，漢族，湖北大悟人，現(xiàn)任大地工程開發(fā)（集團）有限公司天津分公司采購部副部長，中級工程師，本科。研究方向：選煤廠機械工程設(shè)計。

摘要：在社會與科技神速發(fā)展的背景下，煤礦行業(yè)的發(fā)展日漸成熟，也在逐步的朝著智能化的方向發(fā)展。在現(xiàn)今這個以科技為第一生產(chǎn)力的時代下，對于煤炭行業(yè)的發(fā)展情況，已經(jīng)不能單純的依據(jù)煤炭開采量來對其進行衡量了，還需要順應(yīng)時代的發(fā)展趨勢，將智能化程度納入煤炭行業(yè)的衡量范疇中，為煤炭行業(yè)的轉(zhuǎn)型發(fā)展提供動力。然而，從現(xiàn)階段煤礦機械工程智能化的程度來看，還存在一些限制因素需要突破，才能推動煤礦機械工程的智能化。

關(guān)鍵詞：煤礦;機械工程;智能化;應(yīng)用

一、前言

從國家經(jīng)濟建設(shè)的角度來看，煤炭行業(yè)作為重要的經(jīng)濟支柱，在社會經(jīng)濟的建設(shè)和發(fā)展中起到了重要的推動作用。科學(xué)技術(shù)以及智能化應(yīng)用在生活中的各個方面，將機械工程智能化應(yīng)用在煤礦生產(chǎn)中，不僅可以減輕工人的勞動負擔(dān)，還可以大幅度地提高生產(chǎn)的工作效率，也可以提高生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量。而若想在最大程度上發(fā)揮煤炭行業(yè)的推動作用，則必須對煤礦生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)進行改進，加快煤礦機械工程的智能化建設(shè)，實現(xiàn)煤礦機械行業(yè)的穩(wěn)健發(fā)展[1]。對此，文章分析了煤礦機械工程智能化的發(fā)展情況，并對煤礦機械智能化的應(yīng)用進行了探究。

二、煤礦機械工程智能化的發(fā)展問題

（一）機械設(shè)備缺少靈活性

從煤礦開采的角度來看，一般情況下，煤炭開采的規(guī)模都相對的較大，并且在煤炭開采的過程中，使用到的機械設(shè)備也具有體積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特點，這也為煤炭的開采帶來了不便。在煤炭實際開采的過程中，由于煤礦的礦井空間比較小，若是使用的機械設(shè)備體積過大，則很難靈活的進行作業(yè)，這在一定程度上影響了煤炭開采的效率，難以有效地發(fā)揮機械設(shè)備的價值[2]。另外，在煤炭開采期間，開采的環(huán)境也是極為復(fù)雜的，這對于機械設(shè)備的使用也造成了一定的不便，還會加大機械設(shè)備的磨損程度，縮短機械設(shè)備的使用壽命，加大煤炭企業(yè)發(fā)展的負擔(dān)。

（二）機械設(shè)備智能化水平低

在社會神速發(fā)展基礎(chǔ)上，科技的應(yīng)用范圍越來越大，逐漸地拓展到了煤礦領(lǐng)域。然而，盡管科學(xué)技術(shù)的更新?lián)Q代，為煤礦機械設(shè)備提供了有力的技術(shù)支撐，卻在煤炭智能化生產(chǎn)方面，依舊處于初級水平，同發(fā)達國家相比，還相差很遠的距離[3]。雖然在一些小型的機械設(shè)備上實現(xiàn)了一定程度的智能化建設(shè)，但是還有很多方面的生產(chǎn)機械還沒有實現(xiàn)智能化建設(shè)，甚至是通過人工操作來實現(xiàn)的，這不僅嚴(yán)重的造成了資源浪費，還加大了煤炭企業(yè)的生產(chǎn)成本。

（三）機械設(shè)備環(huán)保程度低

從環(huán)保的角度來看，煤礦產(chǎn)業(yè)具有一定的特殊性，在生產(chǎn)的過程中，存在很大的污染性，對于土壤、植被、水系等方面具有較大的破壞力，并且需要使用大量的能源，若是在實現(xiàn)智能化的過程中，沒有協(xié)調(diào)好生產(chǎn)與自然的關(guān)系，既會破壞生態(tài)環(huán)境，還會影響煤炭企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[4]。在現(xiàn)代的煤炭企業(yè)生產(chǎn)過程中，使用的機械設(shè)備科技含量較低，在廢棄物的處理上存在很大的不足，這也是智能化發(fā)展的薄弱環(huán)節(jié)。

（四）機械設(shè)備材質(zhì)較差

在現(xiàn)階段煤炭企業(yè)生產(chǎn)過程中，使用到的機械設(shè)備，大多數(shù)是以鋼鐵為主要的材料，這也導(dǎo)致煤礦機械設(shè)備的質(zhì)量不高。并且，在我國的鋼材生產(chǎn)中，很多企業(yè)主要是以生產(chǎn)低中端鋼材為主，這就不能確保鋼材的質(zhì)量，最終影響煤礦機械設(shè)備的質(zhì)量。而若是進口高端的鋼材來生產(chǎn)機械設(shè)備，則會增強煤礦生產(chǎn)的成本，不利于煤礦企業(yè)的持續(xù)發(fā)展[5]。若是長期使用材質(zhì)較差的機械設(shè)備，不僅會縮短機械設(shè)備的壽命，還很容易出現(xiàn)故障問題，不利于企業(yè)的持續(xù)發(fā)展。

三、煤礦機械工程智能化的應(yīng)用

（一）管理系統(tǒng)智能化

隨著科技的更新?lián)Q代，煤礦機械工程實現(xiàn)智能化建設(shè)，則能夠有效地提升企業(yè)的管理水平。在煤礦企業(yè)管理工程中，管理人員能夠通過智能化建設(shè)，實現(xiàn)煤礦機械工程的信息化管理，利用計算機收集、分析、處理、傳遞信息，將整個管理系統(tǒng)的各個部門實現(xiàn)信息化管理，提升煤炭企業(yè)的決策水平[6]。

1. 從管理層的角度來看，實現(xiàn)管理系統(tǒng)的智能化（如圖1），領(lǐng)導(dǎo)們能夠?qū)Ω鱾€部門反饋的信息及時地進行整理和分析，依據(jù)企業(yè)的運營情況和生產(chǎn)目標(biāo)，對礦山生產(chǎn)進行合理規(guī)劃，制定強有力的后續(xù)發(fā)展規(guī)劃，提升企業(yè)的管理效率。

2. 從工作人員的角度來看，在應(yīng)用智能化設(shè)備后，工作人員能夠?qū)γ旱V設(shè)備生產(chǎn)的信息實時進行收集，并利用計算機對這些數(shù)據(jù)進行分析，對礦井中的情況進行實時監(jiān)測，確保能夠在出現(xiàn)緊急情況時，能夠及時地采取救援措施。

（二）定位工作智能化

在煤礦開采的過程中，為了有效地實現(xiàn)企業(yè)制定的生產(chǎn)計劃，實現(xiàn)煤炭的安全開采，則需要工作人員做好定位工作[7]。從礦山開采的角度來看，由于礦山開采的現(xiàn)場環(huán)境比較復(fù)雜，限制了電磁信號的傳遞，在這種情況下，為定位工作的實施造成了不利的影響。而實現(xiàn)定位工作的智能化建設(shè)，則能夠在GIS信息定位系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)各種先進定位技術(shù)的結(jié)合，確保礦山開采工作能夠順利地進行。比如，在定位工作中，應(yīng)用復(fù)雜磁場環(huán)境的導(dǎo)航技術(shù)、井下高速無線通信技術(shù)等，實現(xiàn)定位技術(shù)的準(zhǔn)確性。

（三）煤炭采掘智能化

隨著煤礦產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，煤炭采掘方面發(fā)生了很大的變化，在當(dāng)下的煤炭采掘中，以牽引驅(qū)動系統(tǒng)作為采掘力的采掘機已經(jīng)成為重要的發(fā)展方向，并獲得了理想的應(yīng)用效果，還有一些煤炭企業(yè)應(yīng)用了多點驅(qū)動系統(tǒng)，不斷地提升裝機功率，在確保動力充足的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了機器工作效率的提升[8]。隨著交流電機在煤炭采掘中的應(yīng)用，不僅增強了機械設(shè)備的可靠性，并且維修工作也實現(xiàn)了簡化。從采掘技術(shù)的角度看，對于智能技術(shù)的應(yīng)用，還體現(xiàn)在計算機技術(shù)和故障診斷方面，在具體應(yīng)用的過程中，以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，以傳感器及故障診斷系統(tǒng)為輔助，實現(xiàn)了煤炭采掘的智能化，能夠及時地將采掘情況反映到管理系統(tǒng)中，通過故障診斷系統(tǒng)對故障實現(xiàn)精準(zhǔn)的診斷，有效地提升煤炭采掘的工作效率。

（四）煤炭運輸智能化

隨著煤礦生產(chǎn)智能化的建設(shè)，大大地提升了煤礦的開采效率，這對于煤炭運輸工作也提出了新的要求，實現(xiàn)煤炭運輸智能化（如圖2）建設(shè)勢在必行。在以往的煤礦開采過程中，一般會使用膠帶運輸機來進行煤炭的運輸。所以，為了有效地提升帶式運輸機的連續(xù)性和可調(diào)節(jié)性，則需要科學(xué)的應(yīng)用中壓變頻驅(qū)動技術(shù)，設(shè)置液壓自控緊張裝置，確保機械設(shè)備能夠平穩(wěn)的啟動和運行，在運行的過程中，還能夠依據(jù)生產(chǎn)的實際情況以及自身承受的壓力實現(xiàn)自動的調(diào)節(jié)。另外，在煤炭運輸?shù)倪^程中，對于刮板運輸機的使用也是比較常見的，對于機頭的布置則是使用交叉?zhèn)刃兜姆绞?，對于機尾則是安裝自動伸縮裝置，在最大程度上避免機械故障的問題，延長機械設(shè)備的使用壽命。

（五）煤礦監(jiān)控智能化

隨著煤礦市場的發(fā)展，在煤礦安全生產(chǎn)檢測系統(tǒng)方面，涌現(xiàn)了種類繁多的傳感器，為煤礦監(jiān)測工作提供了更多的技術(shù)保障，監(jiān)控的覆蓋性越來越大。隨著煤炭企業(yè)對于傳感器的深入研究，傳感器的性能實現(xiàn)了一定的提升，能夠及時地發(fā)現(xiàn)故障，并將故障傳遞到終端監(jiān)控系統(tǒng)，并顯示出對應(yīng)的解決措施，為排除故障提供依據(jù)。另外，智能化的監(jiān)控系統(tǒng)（如圖3）還具備記錄功能，在監(jiān)控的過程中，能夠?qū)⒃O(shè)備的操作過程進行準(zhǔn)確的記錄，在發(fā)現(xiàn)故障的同時能夠準(zhǔn)確地判斷出錯誤操作，并及時地進行糾正，降低損失。

（六）綠色智能化生產(chǎn)

從環(huán)保的角度來看，煤炭行業(yè)則屬于重污染性行業(yè)，若是在煤炭開采的過程中，沒有合理地進行開采，這就很容易為生態(tài)環(huán)境帶來破壞，打破當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)平衡，影響煤炭企業(yè)的良性發(fā)展。隨著綠色發(fā)展理念的普及，煤礦企業(yè)站在環(huán)保的角度，逐漸地進行了礦山機械工程智能化建設(shè)，采用具有針對性的開采方式來進行作業(yè)，在最大程度上降低對周圍環(huán)境的影響，實現(xiàn)最大化的經(jīng)濟效益和生態(tài)效益[9]。因此，在煤礦開采的過程中，技術(shù)人員需要對礦山周圍的地質(zhì)構(gòu)造、水體情況等進行具體的分析，避免在開采過程中出現(xiàn)地面沉降、水體破壞等問題。另外，在開采的過程中，煤炭企業(yè)則需要強化瓦斯開采工作，使用安裝鉆孔瓦斯抽放管的方式，減少對能源的浪費，實現(xiàn)安全生產(chǎn)。

四、結(jié)語

總而言之，隨著時代的變更，科技的更新?lián)Q代，社會信息化的程度逐漸加深，智能化逐漸地成為各行各業(yè)的重要發(fā)展方向，這也是時代發(fā)展的必然趨勢。對于煤炭行業(yè)來說，實現(xiàn)機械工程智能化既是當(dāng)下轉(zhuǎn)型發(fā)展的必然舉措，也是今后煤炭企業(yè)的重要發(fā)展方向，這對于煤炭企業(yè)的持續(xù)發(fā)展具有積極的意義。因此，煤炭企業(yè)需要加大對這方面的投入，對智能化機械產(chǎn)品進行研究和開發(fā)，不斷地提升自身的競爭優(yōu)勢，做煤炭行業(yè)的引領(lǐng)者，實現(xiàn)企業(yè)的穩(wěn)健發(fā)展。

參考文獻：

[1]王翀，魏立科，張冬陽，徐志明.煤礦智能化建設(shè)目標(biāo)和總體框架的研究與設(shè)計[J].中國煤炭， 2020，46（04）：26-31.

[2]張富強.芻議煤礦機械工程智能化展望以及應(yīng)用[J].南方農(nóng)機， 2020，51（05）：110+113.

[3]張吉雄，屠世浩，曹亦俊，譚云亮，辛恒奇，龐繼祿.深部煤礦井下智能化分選及就地充填技術(shù)研究進展[J].采礦與安全工程學(xué)報， 2020，37（01）：1-10+22.

[4]劉峰，曹文君，張建明.持續(xù)推進煤礦智能化 ?促進我國煤炭工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展[J].中國煤炭， 2019，45（12）：32-36.

[5]本刊記者.謀劃煤炭科技未來發(fā)展 ?提升煤礦智能化技術(shù)水平——“十四五”煤炭科技戰(zhàn)略研究啟動暨煤礦智能化技術(shù)創(chuàng)新交流會在滬召開[J].中國煤炭工業(yè)， 2019（12）：21.

[6]李剛.試論煤礦機械工程智能化發(fā)展與應(yīng)用[J].石化技術(shù)， 2019，26（11）：348+340.

[7]劉學(xué)君，趙志志，楊長俊，朱明鎏.基于慣性導(dǎo)航技術(shù)的綜采智能化系統(tǒng)在紅柳煤礦的實踐應(yīng)用[J].神華科技， 2019，17（10）：17-21.

[8]王建楠，李曉華，鄭功勛，王曉東，王春華.智能化帶式輸送機系統(tǒng)在煤礦中的應(yīng)用研究[J].中國煤炭， 2019，45（10）：45-49.

[9]本刊編輯部.《工礦自動化》第一屆煤礦自動化、信息化、智能化技術(shù)與應(yīng)用高層論壇成功召開[J].工礦自動化， 2017，43（12）：69.