淺談煤礦機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用研究

李文龍（大同煤礦集團(tuán)鐵峰煤業(yè)公司，山西 朔州037200）

1 煤礦機(jī)電一體化技術(shù)及其應(yīng)用作用

煤礦機(jī)電一體化技術(shù)集計(jì)算機(jī)、電氣、電工電子、機(jī)械等技術(shù)于一體，在實(shí)現(xiàn)煤礦生產(chǎn)信息化、自動(dòng)化等方面起到重要作用。煤礦機(jī)電一體化技術(shù)類型多樣化，包括信息處理技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、檢測(cè)傳感技術(shù)[2]，優(yōu)勢(shì)作用鮮明的同時(shí)多樣化。比如，檢測(cè)傳感器技術(shù)具有檢測(cè)、傳感、控制等功能，實(shí)時(shí)控制煤礦生產(chǎn)中的系統(tǒng)設(shè)備，自動(dòng)操作的同時(shí)準(zhǔn)確檢測(cè)煤礦各個(gè)環(huán)節(jié)，動(dòng)態(tài)監(jiān)督以及實(shí)時(shí)反饋系統(tǒng)設(shè)備異常運(yùn)行情況。又比如，自動(dòng)控制技術(shù)可以劃分為積分控制技術(shù)、比例控制技術(shù)等，要針對(duì)煤礦機(jī)電系統(tǒng)以及設(shè)備運(yùn)行要求以及運(yùn)行狀態(tài)，優(yōu)化利用機(jī)電一體化技術(shù)，在自動(dòng)化控制基礎(chǔ)上及時(shí)發(fā)現(xiàn)、妥善處理故障隱患問(wèn)題，在風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)、預(yù)警、診斷、處理等相互作用下實(shí)現(xiàn)煤礦高效生產(chǎn)。煤礦機(jī)電一體化技術(shù)的科學(xué)應(yīng)用是對(duì)傳統(tǒng)煤礦生產(chǎn)的轉(zhuǎn)型、升級(jí)，保證煤礦生產(chǎn)安全的同時(shí)減少了作用到煤礦生產(chǎn)中的財(cái)力、物力、人力，提高煤礦生產(chǎn)效率的同時(shí)安全事故發(fā)生率以及生產(chǎn)成本最小化，煤礦資源開采、利用等環(huán)節(jié)得以優(yōu)化，利于煤礦企業(yè)在綜合效益持續(xù)提升基礎(chǔ)上增強(qiáng)市場(chǎng)綜合競(jìng)爭(zhēng)力。

2 煤礦機(jī)電一體化技術(shù)的具體應(yīng)用

在煤礦生產(chǎn)過(guò)程中，機(jī)電一體化技術(shù)的應(yīng)用體現(xiàn)在多個(gè)方面，開采機(jī)械設(shè)備、安全生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)、綜合開發(fā)、煤礦資源運(yùn)輸?shù)萚3]，發(fā)揮多樣化的優(yōu)勢(shì)作用。煤礦企業(yè)要在煤礦生產(chǎn)實(shí)踐過(guò)程中優(yōu)化煤礦機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用各環(huán)節(jié)，提高煤礦生產(chǎn)信息化水平。

2.1 應(yīng)用到煤礦開采機(jī)械設(shè)備與掘進(jìn)機(jī)

煤礦生產(chǎn)作業(yè)中掘進(jìn)機(jī)是必不可少的關(guān)鍵性機(jī)械設(shè)備，要在應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)基礎(chǔ)上優(yōu)化煤礦資源掘進(jìn)生產(chǎn)環(huán)節(jié)。在掘進(jìn)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，借助機(jī)電一體化技術(shù)，促使電氣系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)相互作用的同時(shí)實(shí)現(xiàn)“機(jī)、電、液”一體化，將多個(gè)電氣設(shè)備作用其中，比如，安全操作箱、防爆燈、礦用防爆電鈴[4]，借力電氣元件優(yōu)勢(shì)作用，讓煤礦掘進(jìn)機(jī)具有人機(jī)交互的功能。通過(guò)PLC 可編程控制器對(duì)煤礦掘進(jìn)機(jī)硬件設(shè)備、軟件系統(tǒng)進(jìn)行一系列操作，比如，監(jiān)測(cè)、控制、檢查、保護(hù)，實(shí)時(shí)準(zhǔn)確、詳細(xì)顯示系統(tǒng)軟硬件運(yùn)行參數(shù)、運(yùn)行狀態(tài)、故障信息數(shù)據(jù)等，在動(dòng)態(tài)監(jiān)督、精準(zhǔn)反饋的基礎(chǔ)上科學(xué)處理隱患問(wèn)題，確保煤礦資源安全開采。此外，機(jī)電一體化技術(shù)頻繁應(yīng)用到開采機(jī)械設(shè)備中，采煤機(jī)、支護(hù)設(shè)備等，提高煤礦開采的安全系數(shù)、效率以及經(jīng)濟(jì)效益。比如，將機(jī)電一體化技術(shù)作用下的變頻器、可編程控制器應(yīng)用到600kW的電牽引采煤機(jī)，通過(guò)微機(jī)控制實(shí)現(xiàn)功率平衡以及轉(zhuǎn)速同步，及時(shí)準(zhǔn)確、詳細(xì)顯示采煤機(jī)應(yīng)用中運(yùn)行狀態(tài)等信息數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)檢測(cè)、診斷設(shè)備零部件應(yīng)用中呈現(xiàn)的故障問(wèn)題，自動(dòng)化評(píng)估、處理的同時(shí)加大系統(tǒng)設(shè)備應(yīng)用中風(fēng)險(xiǎn)以及故障高發(fā)環(huán)節(jié)管控力度，做好風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)以及預(yù)警工作，在源頭上將風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生率最小化，全面提升采煤機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定性以及煤礦資源開采的經(jīng)濟(jì)效益。

2.2 應(yīng)用到煤礦資源運(yùn)輸

在機(jī)電一體化技術(shù)應(yīng)用中，煤炭資源運(yùn)輸是一大關(guān)鍵性環(huán)節(jié)，要深刻把握最新煤礦資源井上以及井下運(yùn)輸?shù)木唧w要求、實(shí)際情況，在滲透機(jī)電一體化技術(shù)過(guò)程中深化煤礦資源運(yùn)輸裝置，具備多樣化的功能作用，自我保護(hù)、故障診斷等[5]，保證煤礦資源運(yùn)輸?shù)陌踩约百|(zhì)量。在應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)中更新、升級(jí)作用到煤礦資源運(yùn)輸中的系統(tǒng)設(shè)備，完善功能作用的同時(shí)提升整體性能，比如，將1.4m 強(qiáng)力皮帶、3×560 kW 的驅(qū)動(dòng)電機(jī)以及傳輸裝置、成套電控裝置應(yīng)用到礦井中，促使煤礦資源運(yùn)輸中皮帶機(jī)高效運(yùn)轉(zhuǎn)，降低故障發(fā)生系數(shù)的同時(shí)盡可能延長(zhǎng)運(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)備的使用壽命。在可控起動(dòng)傳輸裝置作用下，實(shí)時(shí)鎖定離合器的同時(shí)對(duì)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)聯(lián)軸器以及齒輪進(jìn)行沖擊、過(guò)載等方面保護(hù)，在和其他裝置相互作用過(guò)程中促使系統(tǒng)設(shè)備安全、穩(wěn)定運(yùn)行，保證開采的煤礦資源得到高質(zhì)量傳輸。

2.3 應(yīng)用到煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控

由于煤礦生產(chǎn)環(huán)境復(fù)雜多變，存在較多的危險(xiǎn)源以及不確定性因素，極易發(fā)生安全事故，造成嚴(yán)重人員傷亡以及經(jīng)濟(jì)損失，安全生產(chǎn)是煤礦企業(yè)必須高度重視的方面，要在應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)煤礦生產(chǎn)信息化，在源頭上保證煤礦生產(chǎn)的安全性。

以某地區(qū)煤礦為例，煤層厚度為4.26m，綜合機(jī)械化采煤方法應(yīng)用其中，工作面瓦斯涌出量為37.77m/min，瓦斯抽放率為44.13%，采用“二進(jìn)一回”的通風(fēng)形式，即皮帶巷與軌道巷進(jìn)風(fēng)，尾巷回風(fēng)。在煤礦開采過(guò)程中，工作面發(fā)生瓦斯爆炸安全事故，井下有438名礦工，74人死亡，120人受傷，8人為重傷，直接經(jīng)濟(jì)損失為2486.94萬(wàn)元。

針對(duì)這種情況，該煤礦企業(yè)在應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)的基礎(chǔ)上加強(qiáng)工作面安全管理，細(xì)化剖析煤礦生產(chǎn)中安全事故、故障問(wèn)題發(fā)生的具體情況，優(yōu)化利用機(jī)電一體化技術(shù)，自動(dòng)控制技術(shù)、信息處理技術(shù)等，構(gòu)建安全監(jiān)控系統(tǒng)的同時(shí)設(shè)置多個(gè)子系統(tǒng)，體現(xiàn)在煤礦環(huán)境安全、軌道運(yùn)輸、礦井人員定位、膠帶運(yùn)輸、排水等方面，以安全風(fēng)險(xiǎn)為導(dǎo)向，科學(xué)設(shè)置功能模塊、數(shù)據(jù)庫(kù)，優(yōu)化風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)、預(yù)警、診斷、處理等環(huán)節(jié)，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)控煤礦開采的各個(gè)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)無(wú)人操作系統(tǒng)設(shè)備的同時(shí)自動(dòng)檢測(cè)、排查煤礦生產(chǎn)中的安全隱患以及故障問(wèn)題。具體來(lái)說(shuō)，借力環(huán)境安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控這一子系統(tǒng)，全方位、立體化動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)礦井內(nèi)部環(huán)境各類氣體含量，比如，一氧化碳、氧氣、瓦斯氣體[6]，在動(dòng)態(tài)化監(jiān)測(cè)、監(jiān)控過(guò)程中實(shí)現(xiàn)多方面功能，比如，開停風(fēng)機(jī)、開閉風(fēng)門與風(fēng)窗、聲光報(bào)警，確保煤礦資源開采以及運(yùn)輸中實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量自動(dòng)化操作，實(shí)時(shí)進(jìn)行風(fēng)機(jī)斷電、礦井火災(zāi)等報(bào)警。通過(guò)礦井人員定位子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)跟蹤定位、日常人員考勤等功能，加強(qiáng)煤礦生產(chǎn)信息化以及精細(xì)化管理，降低安全事故發(fā)生系數(shù)，避免煤礦開采以及運(yùn)輸中出現(xiàn)嚴(yán)重的人員傷亡。通過(guò)軌道運(yùn)輸監(jiān)控子系統(tǒng)，動(dòng)態(tài)監(jiān)控煤礦生產(chǎn)中信號(hào)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行速度、機(jī)車位置等，在遠(yuǎn)程調(diào)度、調(diào)控的基礎(chǔ)上保證煤礦開采安全；通過(guò)排水監(jiān)控子系統(tǒng)，高效控制煤礦生產(chǎn)中水倉(cāng)水位、閥門開關(guān)、水泵開停等，借助供電監(jiān)控子系統(tǒng)，有效監(jiān)控煤礦生產(chǎn)中多方面參數(shù)，比如，電流、電壓、功率，包括饋電開關(guān)運(yùn)行情況、電網(wǎng)絕緣性能等，實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行中產(chǎn)生的短路、斷路等故障問(wèn)題。此外，煤礦企業(yè)可以利用數(shù)控技術(shù)，有機(jī)聯(lián)系作用到煤礦開采中的系統(tǒng)設(shè)備、數(shù)據(jù)庫(kù)等，應(yīng)用大數(shù)據(jù)關(guān)鍵性技術(shù)，深入挖掘、提取、篩選、分析、應(yīng)用關(guān)鍵性信息數(shù)據(jù)，隨時(shí)了解煤礦開采、運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)安全，在自動(dòng)化監(jiān)控過(guò)程中最大化降低安全事故以及故障問(wèn)題的發(fā)生系數(shù)，有效控制煤礦生產(chǎn)成本的同時(shí)提高經(jīng)濟(jì)效益。

3 結(jié)語(yǔ)

總而言之，煤礦企業(yè)要在深刻把握煤礦機(jī)電一體化技術(shù)基礎(chǔ)上針對(duì)煤礦生產(chǎn)實(shí)際情況，在實(shí)踐過(guò)程中深入思考、探索，高效應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)的同時(shí)加大對(duì)煤礦生產(chǎn)的監(jiān)督、監(jiān)測(cè)、檢測(cè)等力度，在防控各類風(fēng)險(xiǎn)的基礎(chǔ)上提高煤礦生產(chǎn)的安全性、經(jīng)濟(jì)性，在煤礦資源高效利用中促進(jìn)經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)持續(xù)增長(zhǎng)，增強(qiáng)煤礦企業(yè)市場(chǎng)核心競(jìng)爭(zhēng)力，推動(dòng)煤礦行業(yè)健康以及持續(xù)發(fā)展的同時(shí)更好地服務(wù)于地區(qū)經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展。