淺析煤礦機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展

張 勇

（微山湖礦業(yè)集團(tuán)有限公司，山東 微山 277606）

淺析煤礦機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展

張 勇

（微山湖礦業(yè)集團(tuán)有限公司，山東 微山 277606）

我國(guó)新建的大、中型煤礦企業(yè)在煤礦機(jī)電技術(shù)的應(yīng)用方面已經(jīng)是比較廣泛了，但是我國(guó)的煤礦多以中、小型煤礦為主，這其中的大部分煤礦依然存在技術(shù)設(shè)備落后的現(xiàn)象，煤礦機(jī)電新技術(shù)的應(yīng)用比例較低。即使是已經(jīng)應(yīng)用機(jī)電新技術(shù)的煤礦企業(yè)在與國(guó)際發(fā)達(dá)國(guó)家相比的時(shí)候，也存在較大的差距，基礎(chǔ)薄弱是一方面，作為技術(shù)更新?lián)Q代的人才支撐也有很大欠缺。文章通過煤礦機(jī)電一體化在煤礦開采各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用，不難發(fā)現(xiàn)煤炭產(chǎn)量確實(shí)得到了大幅提升，生產(chǎn)效率也是實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍，因此我國(guó)要全面實(shí)現(xiàn)煤礦機(jī)電一體化技術(shù)的整體全面應(yīng)用，還需要在各個(gè)因素要點(diǎn)上下足功夫，才能循序漸進(jìn)實(shí)現(xiàn)這一愿景。

煤礦；機(jī)電一體化；技術(shù)應(yīng)用；發(fā)展

1 機(jī)電一體化是必經(jīng)之路

機(jī)電一體化是把計(jì)算機(jī)、人工智能、微電子、傳感技術(shù)等一些高科技熱門技術(shù)融于機(jī)械設(shè)備中，實(shí)現(xiàn)高度智能。煤礦機(jī)電一體化產(chǎn)品就是把這些高新熱門科學(xué)技術(shù)融于煤礦機(jī)電一體的高科技產(chǎn)品，其使用的技術(shù)就是機(jī)電一體化技術(shù)。在煤礦企業(yè)中，科研人員已經(jīng)利用機(jī)電一體化技術(shù)對(duì)煤礦開采系統(tǒng)的舊設(shè)備進(jìn)行了技術(shù)改造，并進(jìn)行了新產(chǎn)品的開發(fā)研究，取得的成功非常之大，這讓煤礦企業(yè)者們清楚地看到，機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品的發(fā)展是實(shí)現(xiàn)高效、安全、機(jī)械化采煤和煤礦機(jī)電產(chǎn)品更新?lián)Q代的重要途徑。隨著我國(guó)大、中型煤礦企業(yè)采用進(jìn)口采掘機(jī)械的不斷增加，同時(shí)將老式的煤礦機(jī)械設(shè)備采用具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高度自動(dòng)化采掘機(jī)械進(jìn)行逐步更換，我國(guó)煤礦機(jī)電技術(shù)水平有了長(zhǎng)足的發(fā)展。在提升了生產(chǎn)效率以及大幅提高了煤礦產(chǎn)量的同時(shí)，也在一定程度上有效控制了煤炭資源的浪費(fèi)，這對(duì)于煤礦機(jī)電一體化技術(shù)在我國(guó)煤炭產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用有著很好的催化作用?？萍疾拍芘d邦，機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用必定是我國(guó)各煤礦企業(yè)的必經(jīng)之路。

2 機(jī)電一體化新技術(shù)在煤礦開采各環(huán)節(jié)的應(yīng)用

2.1 礦井提升機(jī)實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化

作為礦山大型設(shè)備的礦井提升機(jī)，尤其內(nèi)裝式提升機(jī)是是能較好地實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的。因?yàn)閺臐L筒和驅(qū)動(dòng)這兩大結(jié)構(gòu)上看，是能較好地講將計(jì)算機(jī)、機(jī)械、自動(dòng)控制、電力電子合為一個(gè)全數(shù)字化的整體的，這不僅簡(jiǎn)化了機(jī)械結(jié)構(gòu),更是使這個(gè)機(jī)電一體化設(shè)備更加安全、高效、可靠。提升機(jī)實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化后，具備了自我診斷功能，完整的診斷設(shè)施，同時(shí)還可以重復(fù)性故障尋址以及部分便捷的通信功能；一體化技術(shù)采用的是總線方式，這對(duì)于電氣的安裝非常簡(jiǎn)便；在兼容性上，硬件配置完全可以達(dá)到這一要求，結(jié)果就是零備件非常少；于是可以輕松做到軟件控制，實(shí)施軟啟動(dòng)和改變瞬時(shí)加速。全數(shù)字化直流提升機(jī)在我國(guó)九五計(jì)劃期間,已經(jīng)研制成功，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，并完全實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，目前已成為了各大中型煤礦企業(yè)的首選機(jī)型。

2.2 帶式輸送機(jī)高度智能化

隨著國(guó)家八五計(jì)劃期間實(shí)施的日產(chǎn)萬噸煤炭綜采設(shè)備項(xiàng)目開展，在一定程度上刺激了帶式輸送機(jī)技術(shù)水平的提高，同時(shí)在研發(fā)長(zhǎng)距離、大功率帶式輸送機(jī)的核心技術(shù)上也取得了驕人的進(jìn)步。在研究帶式輸送機(jī)的核心技術(shù)及其主要元部件方面取得了巨大成功，并成功開發(fā)出了新產(chǎn)品。高產(chǎn)高效工作面巷道可伸縮帶式輸送機(jī)和大傾角長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)成套設(shè)備等技術(shù)產(chǎn)品的研發(fā)成功還填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。在以PLC為核心的可編程電控裝置、制動(dòng)裝置以及各種軟啟動(dòng)方面的研發(fā)也是相當(dāng)?shù)爻晒?。目前我?guó)采用行星齒輪減速器、調(diào)速型液力耦合器等驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，已經(jīng)自主研發(fā)制造生產(chǎn)了多種類型和不同品種的帶式輸送機(jī)。

2.3 智能機(jī)器人實(shí)現(xiàn)井下作業(yè)

機(jī)器人技術(shù)的高度人性智能化得益于機(jī)電一體化技術(shù)的適時(shí)出現(xiàn)。為了解決之前傳統(tǒng)落后的煤礦開采方式，提高開采的安全性，使開采效率更高，目前我國(guó)也借鑒國(guó)外先進(jìn)的智能機(jī)器人采煤方式實(shí)施井下作業(yè)，這將有助于我國(guó)在開采、運(yùn)輸以及支護(hù)等各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行機(jī)電一體化技術(shù)改造。當(dāng)然，由于我國(guó)的大多數(shù)煤礦企業(yè)技術(shù)設(shè)備相對(duì)落后，煤礦企業(yè)主也意識(shí)不強(qiáng)，不愿意成本投入，同時(shí)技術(shù)改造需要較長(zhǎng)時(shí)間，非一日之功，因此在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)這種技術(shù)水平的差距還長(zhǎng)期存在，隨著條件的成熟應(yīng)加大這方面的改造力度。

2.4 安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)聲像化

我國(guó)從目前來看，煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)是應(yīng)用推廣機(jī)電一體化技術(shù)最廣泛，也是最為迅速的高科技產(chǎn)品。但是由于我國(guó)自主研發(fā)的監(jiān)控系統(tǒng)穩(wěn)定性差，使用壽命都不長(zhǎng)，整體效果不是很好，這主要還是傳感器方面的問題，因此生產(chǎn)安全監(jiān)控系統(tǒng)在井下的應(yīng)用率還是相對(duì)偏低。在相對(duì)發(fā)達(dá)的其他國(guó)家，基于其計(jì)算機(jī)硬件發(fā)展較快，質(zhì)量也相對(duì)較高，同時(shí)軟件和網(wǎng)絡(luò)的高速及傳輸介質(zhì)升級(jí)為光纜后更是保障了其運(yùn)行速度有了很大提升，尤其是信息的傳輸由字符變成了聲像，他們的安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)有了質(zhì)的飛躍。不過，隨著我國(guó)計(jì)算機(jī)軟硬件及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高速發(fā)展，一些煤礦企業(yè)、相關(guān)高校的科研機(jī)構(gòu)正在加大力度研制這些監(jiān)控系統(tǒng)。引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)設(shè)備不是目的，迎頭趕上才是我們需要的結(jié)果。

2.5 通風(fēng)設(shè)備中機(jī)電一體化的應(yīng)用

煤礦開采過程中，良好的通風(fēng)效果是安全生產(chǎn)的最大保障。通風(fēng)不僅能有效降低井下的瓦斯?jié)舛?，避免中毒事故的發(fā)生，而且還能把瓦斯爆炸引起的礦難事故率變?yōu)榱?。機(jī)電一體化技術(shù)在通風(fēng)設(shè)備中的應(yīng)用使之成為了可能。比如最新研制成功的雙電源電氣閉鎖真空磁力啟動(dòng)器就很好地保證了生產(chǎn)安全，掘進(jìn)面雙風(fēng)機(jī)雙電源自動(dòng)切換只需幾秒鐘便可順利完成，避免了意外事件的發(fā)生造成的供風(fēng)突停。

2.6 采煤機(jī)中機(jī)電一體技術(shù)的應(yīng)用

采煤機(jī)在傳統(tǒng)上是運(yùn)用液壓牽引機(jī)，實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化技術(shù)后，其優(yōu)勢(shì)非常明顯。采煤機(jī)實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化后，因?yàn)橹挥须娝⒉课缓驼髯釉诋a(chǎn)生磨損，而且這種磨損非常小，所以保證了整個(gè)設(shè)備的使用壽命較長(zhǎng)，牽引力的穩(wěn)定使其運(yùn)行起來更加安全可靠，維護(hù)時(shí)間和資金成本都很低。另外，傳感器比較靈敏，反應(yīng)速度非常之快，自動(dòng)控制化程度高可以有效防止過載工況的發(fā)生，使整個(gè)系統(tǒng)能保證安全運(yùn)行，事故率得到有效降低。

3 煤礦機(jī)電一體化技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展前景

在我國(guó)目前階段，煤礦機(jī)電一體化技術(shù)還處在初步發(fā)展過程中，不管是硬件的技術(shù)裝備，還是軟件的實(shí)際操作水平，都與發(fā)達(dá)國(guó)家有較大的差距，整體上來說還有很大的發(fā)展空間。所以，煤礦機(jī)電一體化技術(shù)要想在我國(guó)實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展，必須將以下幾個(gè)方面做好。

1)專業(yè)技術(shù)人才培養(yǎng)。技術(shù)的發(fā)展離不開人的因素，沒有一批專業(yè)素質(zhì)較高的人才隊(duì)伍，是不可能在煤礦機(jī)電技術(shù)研發(fā)上面有所突破的。我國(guó)的各煤礦企業(yè)應(yīng)當(dāng)具有前瞻的眼光，在積極引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)新技術(shù)的同時(shí)，還有借助國(guó)內(nèi)各專業(yè)高校的搖籃適時(shí)盡快地培養(yǎng)出一批專業(yè)人才。同高校的合作可以是多樣化的，用優(yōu)惠的政策刺激一部分人踴躍報(bào)考，學(xué)習(xí)階段就利用合約引進(jìn)人才，進(jìn)入企業(yè)后提供優(yōu)厚的條件激勵(lì)他們?cè)诟髯缘膷徫话l(fā)揮最大的才能。對(duì)于高校專業(yè)科研院所的研發(fā)型人才，可以實(shí)施特聘制，長(zhǎng)期激勵(lì)促使他們出成果。

2)加快設(shè)備更新?lián)Q代。在新建的大中型煤礦企業(yè)，一般利用先進(jìn)的機(jī)電一體化設(shè)備是比較多的，但是之前的大多數(shù)中小型煤礦幾乎很少利用新技術(shù)新設(shè)備。國(guó)家應(yīng)出臺(tái)一些鼓勵(lì)支持性政策，促進(jìn)各煤礦企業(yè)淘汰舊設(shè)備，更換先進(jìn)的新設(shè)備。國(guó)家政策的主導(dǎo)，一定可以使整個(gè)煤炭行業(yè)宣起一場(chǎng)技術(shù)革命，畢竟新技術(shù)新設(shè)備的使用能降低煤炭資源的浪費(fèi)，極大的提高生產(chǎn)和社會(huì)效益。

3)提高采煤的綜合機(jī)械化。我國(guó)的采煤機(jī)從液壓牽引變?yōu)殡姞恳?，液壓支架控制系統(tǒng)也逐步變成以計(jì)算機(jī)為核心，采用電液控制，一步步實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化、智能化。工作面刮板運(yùn)輸機(jī)也實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)自動(dòng)化控制。這每一次的改變都是機(jī)電一體化技術(shù)在煤礦機(jī)電中實(shí)實(shí)在在的應(yīng)用，其結(jié)果不僅僅是使設(shè)備動(dòng)作趨于協(xié)調(diào)，而且在運(yùn)行的過程中更加安全可靠，維護(hù)工作量變得更小，使煤炭企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益得到了極大的提高。

4)加強(qiáng)機(jī)電技術(shù)管理。不管是引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備，還是采用國(guó)產(chǎn)的有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的最新技術(shù)裝備，煤礦企業(yè)在使用的過程中，對(duì)設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)是非常重要的環(huán)節(jié)。再先進(jìn)的技術(shù)裝備沒有好的維護(hù)保養(yǎng)，都將會(huì)給煤礦企業(yè)帶來巨大的損失，所以機(jī)電技術(shù)的管理是一個(gè)重要課題，必須要引起足夠的重視，同時(shí)要加強(qiáng)培養(yǎng)相關(guān)的機(jī)電技術(shù)管理人才及機(jī)電技術(shù)管理制度的建立。

4 結(jié)語

隨著機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展，各種產(chǎn)品與裝置實(shí)現(xiàn)了機(jī)電一體化，有利實(shí)現(xiàn)整體優(yōu)化，提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，縮短開發(fā)新產(chǎn)品的生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，加速科技成果向商品轉(zhuǎn)化，有利推動(dòng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)發(fā)生深刻變革，同時(shí)，隨著新產(chǎn)品的研發(fā)及高精密等設(shè)備的不斷發(fā)展，機(jī)電一體化的新技術(shù)、新產(chǎn)品及先進(jìn)系統(tǒng)定會(huì)朝著系統(tǒng)化、智能化、微型化、高性能化方向發(fā)展，從而為國(guó)家?guī)砀蟮慕?jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。

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張勇，男（1982-），漢族，山東濟(jì)寧人，本科學(xué)歷，助理工程師，2009年畢業(yè)于中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（徐州）電氣工程與自動(dòng)化專業(yè)，現(xiàn)任永勝煤礦機(jī)電工區(qū)副區(qū)長(zhǎng)。