试论机电一体化在煤矿开采领域的发展

赵铁军

摘 要：本文在论述机电一体化的概念、优势及其在煤矿生产中的重要意义的基础上，结合实例研究了机电一体化技术在煤矿开采领域的应用和发展，对于机电一体化技术在我国煤矿企业开采领域的发展和推进我国煤矿企业发展有一定的参考价值。

关键词：机电一体化技术；煤矿；应用；发展

一、机电一体化技术

（一）机电一体化技术的概念。机电一体化技术是指将电气工程、传感技术、机械工程、微电子技术、计算机技术等一系列高新热门技术融合到机械设备中的一门交叉综合技术。通过微电子技术不断渗透于传统的机械工程之中，在一体化原理的指导下，可以实现工作和生产的高度智能化，从而满足人民的使用需求。

（二）煤矿机电一体化产品的特点和优势。第一，机电一体化技术的运用可以提高煤矿生产的安全性和可靠性、改善现有机械设备的使用性能。一般来说，煤矿机电一体化产品都具有自动监视、报警、诊断等功能，这些都可以简化机械的操作步骤或者使得煤矿机械设备自动化程度增加。第二，机电一体化技术适用面广，机电一体化产品可以实现煤矿开采领域的不同场合的机械设备的自动功能，并且应变能力强。另外，煤矿机电一体化设备在保证煤矿生产的效率和质量的同时，可以提高了控制和检测的精准度和灵敏度。第三，煤矿机电一体化设备一般具有复合功能，它可以通过自动监视监测功能儿排查煤矿开采过程中可能出现的故障的错误，并且能够自动采取措施进行调整使得生产和工作恢复正常状况。

（三）机电一体化技术在煤矿生产中的意义。第一，机电一体化技术在煤矿生产当中的运用可以改变过去传统落后的生产方式，提高企业的企业的生产效率。同时，煤矿机电一体化电子机械设备可以转变煤矿工人的作业模式，降低煤矿工人的劳动强度，大幅提高劳动生产效率。第二，机电一体化设备可以提高给矿工更好的劳动安全保障。煤矿潮湿、布满煤尘的工作环境会给在其中进行长时间、高负荷工作的煤矿工人的身体健康带来严重影响，甚至危及其人身安全。采用机电一体化设备进行煤矿开采，不但可以降低煤矿发生事故和危险的概率，减少工伤事故的发生，而且能够减轻矿工的劳动强度和防止职业病的发生，保障矿工的生命安全和身体健康。第三，从经济角度来看，机电一体化技术在煤矿企业的推广，可以大幅度提高煤炭产量，从而增加企业的经济收益和工人的劳动收入，进而带动本地区其他相关行业的发展，利于地方整体经济的发展。

二、机电一体化在煤矿开采领域的应用和发展

（一）机电一体化技术在采煤机中的应用和发展。机电一体化技术在采煤机的应用的典型实例之一就是电牵引采煤机。相比于传统的液压牵引采煤机，其具备的优势和特点如下所述：（1）牵引特性好。采煤机在前进过程中提供牵引力，同时，在采煤机下滑过程中可实现发电制动；（2）能适应大倾角煤层开采的需要。电牵引采煤机的牵引功率较大，而且牵引电动机轴端安装了制动器，从而不依靠其他的防滑装置和措施就可以防止机器在停机时下滑，可用于倾角为40—50°的煤层开采；（3）运行可靠性高，使用寿命长；（4）反应灵敏，动态特性良好。电控系统可以根据采煤机的工作状态调整各种参数，以防采煤机超数运行，控制可靠方便；（5）重量小，结构简单，能量转换效率高；（6）能轻易实现遥控，牵引实现无级调速；（7）电牵引采煤机有着先进的全中文显示界面，可以提供操作步骤的提示，实时显示截割电机的功率和温度、采煤机的牵引给定速度等工作参数，使得易于操作，工作效率高；（8）相较于液压牵引采煤机，电牵引采煤机的节能降耗特性好，在环保方面具有优势。

近年来，通过我国机电一体化技术的不断提高，电牵引采煤机正逐步走向成熟，为推动我国煤矿企业的整体生产技术的进步起到了积极作用。

（二）机电一体化技术在提升机中的应用和发展。当前，煤矿生产过程中机电一体化和自动化水平最高的设备就是全数字化交流提升机，提升机的内部和外部结构都实现了大幅的简化。以内装式提升机为例，其在结构式将驱动和滚筒两大结构合为一体，较好地体现了机械、电子、计算机和自动控制等各个技术环节的综合应用水平，使得设备安全高效；全数字化交流提升机高度适当可靠，采取总线方式，简化电气安装的工作；全数字化提升机具有完整的诊断设施，可以实现自我诊断，还能进行重复性故障寻址和部分便捷的通信功能；设备硬件在兼容性方面较为完善，可以进行软件控制，如完成软启动和瞬时加速的改变。

在九五计划期间，我国就已经研制成功了具有自主知识产权的全数字化提升机，而且完全实现国产化，核心部分ASCS是由双CPU构成的计算机系统。由于其性能先进、操作简单、工作可靠性和准确性高，很符合当代煤矿生产的发展需求，目前已成为了各煤矿企业的首选机型。

（三）机电一体化技术在带式输送机中的应用和发展。目前，现代化综合机械化采煤一般带式输送机作为主要运输方式。带式输送机的特点是长距离连续输送、输送量很大、运行效率和可靠性高和易于实现自动化，已成为我们煤矿井下的主要运输原煤的设备。因此，将机电一体化技术运用到带式输送机已成为八五计划期间实施的日产百万吨煤综采设备项目之后的研究热点之一。近年来，我国在带式输送机核心上都有了很大提高，也研发出了新的产品。目前，我国普遍采用行星齿轮减速器、调速型液力耦合器等驱动系统，特别是机电一体化的

CST可控软启动装置，可以使得两条皮带运输机由一台或几台

CST驱动，它具有平滑起动运送大惯性载荷的特点，解决了带式输送机长距离、大运量驱动难题，

但是，由于动态分析、启动延迟等技术的限制，我国带式输送机一般为3点驱动，限制了输送机的长度和运量。而且，输送机的在线监控功能、可靠性、灵活性和寿命较发达国家相比存在一定差距，还需要进行深入的研究。

（四）机电一体化在煤矿开采领域其他装置系统中的应用和发展。煤矿开采过程中，最为常见的支护设备就是液压支架，其稳定性和可靠性决定着煤矿开采的效率和安全。并且随着机电一体化技术的不断的发展，液压支架逐步转变为由电液控制。乳化液泵站的液体流量大、压力高，且已成为支护设备液体的主要来源。并且其可以根据支护设备实际用液量对进行供液量的自动调节。液压控制与计算杌技术的结合，可以实现设备成组的自动移架或定压双向邻架，从而避免对顶板及支架产生过大的冲击载荷。

近年来，TCK钢丝绳损伤定量检测系统以其监测精确度高、稳定性和可靠性强，适用范围广，使用方便的特点，可以进行钢丝绳的损伤检测，不但效率高，而且减小了事故发生的概率。上个世纪 80 年代以来，我国通过对国外先进的煤矿安全生产监控技术的研究，并且根据我国国情，利用机电一体化技术研制出了较为先进的、具有较高智能化水平的煤矿安全生产监控系统。从近年来煤矿生产的应用来看，其在煤炭开采的安全管理方面的作用至关重要。

结语：综上所述，机电一体化技术在我国煤矿开采领域的科学合理应用和广泛推广，有效地提高了煤矿企业的生产效益和安全保障，对减轻煤矿工人的劳动强度，具有重要的现实意义和发展潜力。因此，将机电一体化技术与传统的煤矿机械设备进行有机结合，坚持以人为本的原则，不断深化这项技术在煤矿开采领域的研究，对于我国煤炭工业的良性发展具有深远的意义。

参考文献：

[1] 齐景荣.机电一体化在煤矿机械中的应用探究[J].中国机械，2014，（2）.

[2] 张勇.浅析煤矿机电一体化技术的应用与发展[J].山东工业技术，2014，（10）.