煤礦機(jī)電一體化在煤礦開采中的應(yīng)用

曹培榮

（國家能源集團(tuán)神東煤炭集團(tuán)布爾臺(tái)煤礦，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017000）

一、機(jī)電一體化技術(shù)概述

從宏觀角度分析，機(jī)電一體化是機(jī)電工程學(xué)中的一個(gè)概念，其和很多學(xué)科之間都存在緊密的聯(lián)系，如自動(dòng)化控制、機(jī)械自動(dòng)化及機(jī)械原理等，可見該項(xiàng)技術(shù)是在多種學(xué)科基礎(chǔ)融合之上的建立的綜合技術(shù)。[1]近些年來，隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在煤礦機(jī)械領(lǐng)域中的推廣應(yīng)用，機(jī)電一體化技術(shù)逐漸在煤礦開采工作中得到普及，其涉及到的主要工作內(nèi)容主要有：生產(chǎn)節(jié)能控制、作業(yè)環(huán)境安全檢測及安全監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)等，大大提升了煤礦生產(chǎn)的安全性及經(jīng)濟(jì)性。除此之外，機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用還在很大程度上提高了煤礦開采作業(yè)的自動(dòng)化水平。

機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦機(jī)械領(lǐng)域中的應(yīng)用優(yōu)勢主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：第一，全面提高了煤礦開采的作業(yè)效率，在很大程度上緩解了作業(yè)人員的工作負(fù)荷；第二，進(jìn)一步提升了煤礦開采行業(yè)的經(jīng)濟(jì)收益，所以通過該項(xiàng)技術(shù)能提高采煤總量，減少單位產(chǎn)量的煤礦開采費(fèi)用；第三，有效保護(hù)了在一線作業(yè)工作人員的人身安全，大大降低了煤礦安全事故的發(fā)生率。

二、煤礦機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦開采中的應(yīng)用

（一）提升機(jī)方面的應(yīng)用

礦井提升機(jī)是現(xiàn)階段煤礦機(jī)械一體化的典型代表，其自動(dòng)化水平很高。當(dāng)前普遍使用的都是數(shù)字化的直流提升機(jī)，特別是以內(nèi)裝結(jié)構(gòu)為主的提升的應(yīng)用。提升機(jī)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面建設(shè)工程驅(qū)動(dòng)與滾筒有效的結(jié)合起來，從而在一定程度上簡化了其結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度。不僅如此，由于礦井提升機(jī)為總線設(shè)計(jì)，這就能夠使安裝電器時(shí)方便操作，所有具備很高的安全性。[2]除此之外，礦井提升機(jī)在硬件配置方面也十分簡單，其兼容性良好。我國當(dāng)前研發(fā)出來并投入使用的提升機(jī)重要組件ASCS采用2個(gè)CPU構(gòu)成的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其主要的應(yīng)用優(yōu)勢就是安全可靠、操作便捷、性能穩(wěn)定。

（二）煤礦掘進(jìn)作業(yè)方面的應(yīng)用

可以將煤礦生產(chǎn)作業(yè)的基本過程劃分為掘進(jìn)、采礦、裝運(yùn)及提升等不同的環(huán)節(jié)。煤礦開采的基礎(chǔ)也是最初的環(huán)節(jié)就是掘進(jìn)，這一環(huán)節(jié)的效率會(huì)對采煤工作效率產(chǎn)生最為直接的影響，因此將機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用在這一環(huán)節(jié)十分必要。[3]掘進(jìn)機(jī)在煤礦中的使用已經(jīng)較為頻繁，其獨(dú)有的液壓系統(tǒng)與安全電氣系統(tǒng)相互協(xié)同合作，從而將很多高難度的作業(yè)變得簡單便捷。在充分保障掘進(jìn)作業(yè)過程安全性的前提下，還大大提高了掘進(jìn)作業(yè)的工作效率。

（三）采煤機(jī)方面的應(yīng)用

電牽引采煤機(jī)是當(dāng)前煤礦機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用的典型案例，其對于煤礦開采行業(yè)有著十分重要的作用。電牽引采煤機(jī)與相比于液壓牽引機(jī)器的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：第一，牽引能力良好?？梢詾椴擅簷C(jī)前進(jìn)時(shí)的動(dòng)力需求提供充足的牽引力，從而使采煤機(jī)順利克服外界的阻力而移動(dòng)。第二，大傾角煤層中依然能使用。[4]由于在牽引電動(dòng)機(jī)軸側(cè)設(shè)置有靜止時(shí)防滑的制動(dòng)器，加上其制動(dòng)力矩設(shè)計(jì)大約是電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩的1.7倍，所以其能夠在將近45°傾斜角煤層中平穩(wěn)運(yùn)行與工作。第三，使用時(shí)間長，運(yùn)行穩(wěn)定安全。電動(dòng)牽引機(jī)與液壓牽引唯一的不通之處在于電牽引僅僅在電動(dòng)機(jī)上面的電刷及整流子方面會(huì)產(chǎn)生磨損現(xiàn)象，其他組件不存在磨損現(xiàn)象，所以運(yùn)行起來十分穩(wěn)定安全。第四，機(jī)械構(gòu)建簡單、工作效率高。電牽引采煤機(jī)通常只需要通過一次機(jī)械能與電能的轉(zhuǎn)化，其轉(zhuǎn)化效率幾乎達(dá)到100%，而液壓采煤機(jī)的轉(zhuǎn)化效率則相對降低。

三、未來煤礦機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展趨勢分析

由于煤礦機(jī)電一體化技術(shù)具有高效節(jié)能、安全穩(wěn)定等諸多優(yōu)點(diǎn)，因而其在煤礦開采行業(yè)中能夠得到十分廣泛的應(yīng)用。[6]煤礦機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用不但大大減少了勞動(dòng)投入，還有效降低了煤礦生產(chǎn)的實(shí)際成本，同時(shí)還能進(jìn)一步提高煤礦的生產(chǎn)水平與產(chǎn)能，從而為煤礦企業(yè)創(chuàng)造出更大的經(jīng)濟(jì)效益、企業(yè)效益及社會(huì)效益。現(xiàn)如今，我國經(jīng)過自主研發(fā)的煤礦機(jī)電一體化設(shè)備逐步實(shí)現(xiàn)了程序化、電子化及智能化的目標(biāo)，同時(shí)操作起來也十分簡單便捷，其安全性能良好。

值得注意的是，我國在煤礦機(jī)電一體化技術(shù)的研究與應(yīng)用方面，與多數(shù)發(fā)達(dá)國家之間還存在顯著的差異。鑒于此，國家相關(guān)部門應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對這方面的投入，自主研發(fā)出具有我國百分之百知識產(chǎn)權(quán)的機(jī)械組件，從而進(jìn)一步提升在機(jī)電一體化技術(shù)方面的話語權(quán)與主動(dòng)性。此外，研究部門還應(yīng)當(dāng)充分注重開發(fā)新的電腦系統(tǒng)，優(yōu)化與完善現(xiàn)有的系統(tǒng)功能，使其能充分滿足自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用的多方面需求?？紤]到煤礦生產(chǎn)作業(yè)的安全性，研究部門相關(guān)工作者依然需要對今后的機(jī)電一體化技術(shù)進(jìn)行整合，盡可能開發(fā)出專業(yè)用于礦井作業(yè)的機(jī)器人，從而更好地投入到煤礦開采行業(yè)中進(jìn)行使用。

結(jié)語

科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展對各行各業(yè)都產(chǎn)生了極大的影響，煤礦開采行業(yè)也在科技革命的浪潮中實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)方式的變革，并且享受著科學(xué)技術(shù)帶來的極大便捷與福利。隨著當(dāng)今微處理器技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，煤礦機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦開采行業(yè)中必將更加普及。煤礦機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦企業(yè)中的應(yīng)用不但大大提高了煤礦開采作業(yè)的工作效率，還使得作業(yè)安全性得到極大的提升，這使得煤礦工作人員的人身安全得到充分保障。由此可見，煤礦機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦開采中的應(yīng)用大大推動(dòng)煤礦行業(yè)的整體進(jìn)行與發(fā)展。