煤礦機(jī)電技術(shù)中的一體化應(yīng)用研究

李軍，韓永亮，張波

（寧夏寧魯煤電有限責(zé)任公司任家莊煤礦，寧夏 銀川 750409）

機(jī)電一體化技術(shù)具有跨學(xué)科性，將計(jì)算機(jī)技術(shù)、軟件編程技術(shù)、機(jī)械控制技術(shù)等集中在一起，促進(jìn)了生產(chǎn)力的提升，改進(jìn)了機(jī)械自動(dòng)化的應(yīng)用效果，煤礦企業(yè)的生產(chǎn)、運(yùn)行效率均有所提高，借助先進(jìn)的一體化技術(shù)的支持，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)、高效生產(chǎn)、清潔生產(chǎn)的目標(biāo)。

1 煤礦機(jī)電技術(shù)的一體化應(yīng)用的重要性分析（如圖1）

圖1

1.1 有利于提高生產(chǎn)安全

煤礦機(jī)電技術(shù)的一體化應(yīng)用下，人力作業(yè)被機(jī)械作業(yè)所代替，安全事故的發(fā)生概率降低，實(shí)現(xiàn)了對(duì)煤礦企業(yè)生產(chǎn)安全管理，尤其是在我國(guó)的工業(yè)生產(chǎn)中，煤礦資源的利用是必不可少的，煤礦的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)是具有較強(qiáng)危險(xiǎn)性的高危行業(yè)，每年在全世界范圍內(nèi)都有不計(jì)其數(shù)的安全生產(chǎn)事故發(fā)生。在煤礦作業(yè)的各個(gè)環(huán)節(jié)，借助煤礦機(jī)電一體化技術(shù)，可以減輕人工的任務(wù)量，控制人工作業(yè)的占比，控制安全風(fēng)險(xiǎn)，防范巨大的人員傷亡、財(cái)產(chǎn)損失，即使有安全隱患因素或是發(fā)生了一定的安全生產(chǎn)事故，也不會(huì)引發(fā)人員受到嚴(yán)重的損傷。煤礦生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)中都存在著環(huán)境復(fù)雜的特點(diǎn)，開(kāi)采環(huán)境較差，在煤礦井下有著大量的污染物，包括瓦斯、粉塵等，工作人員長(zhǎng)期在不佳的環(huán)境下工作和生產(chǎn)，身體健康受到了威脅，例如，在挖井開(kāi)采環(huán)節(jié)，巷道的空間是十分狹小的，工作人員處于光線差、濕度大的環(huán)境中，面臨著粉塵的侵襲和較強(qiáng)的勞動(dòng)強(qiáng)度，生產(chǎn)效率有限，員工的疲勞作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)高，難以保證作業(yè)安全和身體健康水平。這一問(wèn)題在煤礦機(jī)電一體化的技術(shù)中有效改進(jìn)，人工長(zhǎng)期作業(yè)的現(xiàn)象得到了緩解，利用機(jī)械自動(dòng)化的作業(yè)，提升了煤礦生產(chǎn)的安全性，降低了安全事故問(wèn)題的發(fā)生概率。

1.2 增強(qiáng)了煤炭生產(chǎn)效率

在過(guò)去一段時(shí)間內(nèi)，煤炭企業(yè)的生產(chǎn)主要是以人力

方式進(jìn)行的，借助煤礦機(jī)電一體化技術(shù)，改變了人力生產(chǎn)的方式，向著機(jī)械化、自動(dòng)化的方向轉(zhuǎn)型，大大提高了煤礦的生產(chǎn)效率，形成了跨越式的進(jìn)步。在煤礦機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用下，人工生產(chǎn)的方式被機(jī)械所取代，使人們解放了雙手，不再成為繁重的機(jī)械勞動(dòng)中的“螺絲釘”，而是合理的配置了人力資源，機(jī)械取代人力，降低了人工生產(chǎn)方式下的作業(yè)壓力，因?yàn)闄C(jī)械自動(dòng)化不同于人力操作，需要長(zhǎng)時(shí)間、規(guī)律的休息，只需要按照維修和養(yǎng)護(hù)的計(jì)劃做好維護(hù)保養(yǎng)即可，保證機(jī)械穩(wěn)定長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)轉(zhuǎn)，增強(qiáng)了生產(chǎn)力，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)人力生產(chǎn)產(chǎn)值，煤礦企業(yè)的生產(chǎn)效率、經(jīng)濟(jì)效益均有所提高，在機(jī)電一體化的技術(shù)應(yīng)用中，大量的人力資源應(yīng)用情況得到了改善，節(jié)約了成本投入，前期投入一定的機(jī)械購(gòu)置成本，就可以為后續(xù)的人力成本提到節(jié)約的效果，后續(xù)的人力成本是企業(yè)生產(chǎn)和發(fā)展中占比較高的成本構(gòu)成，企業(yè)通過(guò)前期投入獲取長(zhǎng)遠(yuǎn)的效益，節(jié)約了人力成本的資源，生產(chǎn)質(zhì)量，生產(chǎn)效率得到提升，隨之而來(lái)的是煤礦企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的提升。

2 煤礦機(jī)電技術(shù)中具體的一體化應(yīng)用（如圖2）

圖2

2.1 運(yùn)輸技術(shù)

開(kāi)采和運(yùn)輸是煤礦生產(chǎn)的2大環(huán)節(jié)，實(shí)際的運(yùn)行效率影響著煤礦的生產(chǎn)效率、經(jīng)濟(jì)效益，在我國(guó)的煤炭企業(yè)中利用煤礦機(jī)電一體化技術(shù)，有利于提高煤炭生產(chǎn)的效率，雖然和國(guó)外的發(fā)達(dá)國(guó)家水平相比，我國(guó)的煤炭生產(chǎn)運(yùn)輸系統(tǒng)、提升系統(tǒng)、開(kāi)采系統(tǒng)均存在著一定的差距，無(wú)法達(dá)到發(fā)達(dá)國(guó)家的先進(jìn)程度，但是在借鑒先進(jìn)國(guó)家技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)的前提條件下，我國(guó)煤炭生產(chǎn)逐漸對(duì)技術(shù)進(jìn)行了創(chuàng)新，利用內(nèi)裝式提升機(jī)和皮帶式強(qiáng)力運(yùn)輸機(jī)，有效提高了煤礦的生產(chǎn)效率、運(yùn)輸效率。

在遠(yuǎn)距離的傳輸任務(wù)中，利用成熟的煤礦運(yùn)輸機(jī)械設(shè)備，可以完成大量的運(yùn)輸任務(wù)，安全性能高，具備自動(dòng)化控制的功能和條件，整體的生產(chǎn)效率、運(yùn)輸效率均達(dá)到了理想的目標(biāo)。煤礦運(yùn)輸機(jī)作為煤礦機(jī)電一體化技術(shù)的典型代表，通過(guò)簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)更加穩(wěn)定，安全運(yùn)行加快，處于穩(wěn)定的狀態(tài)下，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、修復(fù)問(wèn)題。在自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用中，運(yùn)輸機(jī)能夠進(jìn)行自我診斷、自我保護(hù)，及時(shí)地進(jìn)行修復(fù)，投入到煤礦的開(kāi)采和運(yùn)輸中，為煤礦生產(chǎn)提供保障。值得關(guān)注的是，在運(yùn)輸環(huán)節(jié)應(yīng)用到的帶式輸送機(jī)，也是煤礦機(jī)電一體化技術(shù)下的產(chǎn)物，帶式輸送機(jī)具有長(zhǎng)距離連續(xù)運(yùn)送的功能，具有較高的可靠性、安全性，因?yàn)樵诿旱V生產(chǎn)中，開(kāi)采煤礦必然會(huì)面臨著巷道延長(zhǎng)的問(wèn)題，長(zhǎng)距離的運(yùn)輸作業(yè)下，帶式運(yùn)輸機(jī)成為主要的機(jī)械設(shè)備。

2.2 采煤技術(shù)

煤礦機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用下，煤礦開(kāi)采活動(dòng)已經(jīng)逐漸更新了設(shè)備設(shè)施，將綜合機(jī)械化的采煤系統(tǒng)引進(jìn)到煤礦的生產(chǎn)中，體現(xiàn)出了煤礦機(jī)電一體化技術(shù)顯著的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

目前綜合機(jī)械化的采煤系統(tǒng)已經(jīng)逐步發(fā)展，從液壓牽引向著電力牽引轉(zhuǎn)換和過(guò)渡，提高了采煤機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行效率，例如，采煤機(jī)應(yīng)用可以防止出現(xiàn)大傾角煤層作業(yè)中下滑的問(wèn)題，保證了生產(chǎn)安全。利用自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)，可以對(duì)設(shè)備運(yùn)行中出現(xiàn)的異常參數(shù)進(jìn)行及時(shí)的檢測(cè)和處理，并形成自動(dòng)化調(diào)整的功能，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，調(diào)整設(shè)備運(yùn)行中的異常參數(shù)，保證綜合機(jī)械化采煤系統(tǒng)運(yùn)行的準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性和高效性。在煤礦機(jī)電技術(shù)的一體化探索和研究中，綜合采煤系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)更加精簡(jiǎn)，通過(guò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，提高了綜合機(jī)械化采煤系統(tǒng)的運(yùn)行安全性和可靠性，即使處于較為惡劣的環(huán)境和不良條件下，設(shè)備仍舊能夠高效，安全的運(yùn)行，長(zhǎng)時(shí)間的展開(kāi)作業(yè)，不需要進(jìn)行維修，就可以保證長(zhǎng)時(shí)間高效的運(yùn)轉(zhuǎn)，這對(duì)于煤礦企業(yè)來(lái)說(shuō)，是間接提高經(jīng)濟(jì)效益、綜合效益的一種有效方式，由此可見(jiàn)，煤礦機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用具有經(jīng)濟(jì)性的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。在自動(dòng)控制系統(tǒng)的功能中，綜合機(jī)械化采煤系統(tǒng)的各方面性能均有所改善，提高了煤礦的生產(chǎn)質(zhì)量、生產(chǎn)效率，大大提高了工作效率，增強(qiáng)了煤礦產(chǎn)業(yè)的行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，推動(dòng)煤礦產(chǎn)業(yè)更高效的運(yùn)轉(zhuǎn)，在技術(shù)創(chuàng)新、生產(chǎn)模式的改革中獲取更高的經(jīng)濟(jì)效益、生產(chǎn)價(jià)值。

2.3 支護(hù)技術(shù)

支護(hù)技術(shù)在煤礦機(jī)電一體化技術(shù)中是關(guān)鍵的技術(shù)手段，利用液壓支架實(shí)現(xiàn)支護(hù)目標(biāo)，也有些支護(hù)技術(shù)是利用電液進(jìn)行控制的，但是均有著相同的原理，都是通過(guò)自動(dòng)移架成組方式，或是通過(guò)雙向鄰架定壓的方式，緩解沖擊力，緩解了頂板受到的沖擊，降低了支架受到的沖擊力，實(shí)現(xiàn)支護(hù)的目標(biāo)。在支護(hù)設(shè)備的應(yīng)用中，機(jī)電一體化的技術(shù)應(yīng)用功能，是利用高壓液體的液壓裝置，獲取更高的供液能力，因?yàn)橐簤貉b置的運(yùn)行離不開(kāi)高壓液體所帶來(lái)的功能，在煤礦機(jī)電一體化的技術(shù)應(yīng)用中，乳化液泵站裝置可以形成較強(qiáng)的供液能力，提供高壓液體，實(shí)現(xiàn)配液系統(tǒng)的智能化建設(shè)，工業(yè)系統(tǒng)的功能得到了改善。乳化液泵站裝置在較高效率的運(yùn)轉(zhuǎn)中，和傳感器相互配合，形成了校正功能、自動(dòng)控制功能，檢測(cè)高低液位乳化液濃度，并進(jìn)行矯正，發(fā)揮出自動(dòng)控制的功能和作用，實(shí)現(xiàn)對(duì)異常情況的檢測(cè)和報(bào)警，保證設(shè)備處于安全、穩(wěn)定的運(yùn)行下，正常的發(fā)揮支護(hù)功能，提高井下作業(yè)的安全性，提高了井下生產(chǎn)的安全性。結(jié)合電控系統(tǒng)，控制支架，具有自動(dòng)化的控制優(yōu)勢(shì)，在采煤及自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用中，工作面實(shí)現(xiàn)無(wú)人操作的目標(biāo)，增強(qiáng)了煤礦生產(chǎn)作業(yè)的安全性。

2.4 監(jiān)督管理技術(shù)

在煤礦的安全生產(chǎn)中，要建立起監(jiān)督管理的系統(tǒng)，提高煤礦生產(chǎn)的安全性和穩(wěn)定性，在監(jiān)督管理系統(tǒng)的功能下，及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全隱患因素，改進(jìn)安全隱患問(wèn)題，設(shè)置傳感器，選擇具有較高靈敏度的傳感器裝置，完善煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)督管理系統(tǒng)的功能，使其形成監(jiān)管作用，在選擇和布置傳感器時(shí)，應(yīng)強(qiáng)調(diào)傳感器的功能性、高敏感性，要合理的選擇位置，對(duì)煤炭挖進(jìn)運(yùn)輸?shù)雀鱾€(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，在煤礦機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用下，煤礦安全生產(chǎn)的監(jiān)管系統(tǒng)愈發(fā)完善。例如在巷道的支撐機(jī)械上和采掘機(jī)械上，以及運(yùn)輸機(jī)械上，布置傳感器，能夠?qū)ο到y(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)了故障問(wèn)題或安全隱患問(wèn)題的系統(tǒng)，并進(jìn)行維護(hù)和后續(xù)的調(diào)整、維修，檢測(cè)支護(hù)設(shè)備。對(duì)巷道的地質(zhì)結(jié)構(gòu)情況進(jìn)行檢測(cè)，了解其中是否存在較大的變化，以此預(yù)測(cè)風(fēng)險(xiǎn)，防范安全事故的發(fā)生，找到事故的隱患或前兆，保證煤礦生產(chǎn)的安全性。利用傳感器功能，建立安全生產(chǎn)的監(jiān)控系統(tǒng)，存在著一定的弊端，因?yàn)閭鞲衅鞯姆€(wěn)定性較差，使用壽命有限，在較為惡劣復(fù)雜的井下環(huán)境中，若是出現(xiàn)了傳感器穩(wěn)定性被破壞等問(wèn)題，將無(wú)法繼續(xù)進(jìn)行煤礦生產(chǎn)的安全監(jiān)管工作。因此繼續(xù)對(duì)先進(jìn)的技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用和借鑒，將國(guó)外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)引進(jìn)到我國(guó)的煤礦生產(chǎn)中，是十分有必要的，要不斷地提高技術(shù)水平，增強(qiáng)煤礦安全生產(chǎn)的監(jiān)督管理有效性，完善系統(tǒng)的功能，在煤礦機(jī)電技術(shù)的一體化應(yīng)用和探索中，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)的目標(biāo)。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，煤礦機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于煤礦企業(yè)的安全生產(chǎn)和高效發(fā)展，有著深遠(yuǎn)的意義和影響，是未來(lái)煤礦企業(yè)發(fā)展必然的探索和實(shí)踐方向。在煤礦機(jī)電技術(shù)的一體化應(yīng)用中，煤礦的生產(chǎn)更加的智能化、信息化，煤礦生產(chǎn)的質(zhì)量、效率均有所提高，充分地利用煤礦資源，為我國(guó)的工業(yè)生產(chǎn)、社會(huì)建設(shè)提供切實(shí)的資源保障和生產(chǎn)支持。