煤矿机电自动化技术创新分析

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摘 要：我国作为一个煤炭能源开采大国，随着经济的发展对于煤炭的需求量也急速增加，所以加快煤炭开采技术的研究，实现煤炭开采自动化对于我国而言具有战略意义。就眼下情况而言，煤炭开采过程中的一个重要技术就是煤矿机电自动化技术。基于此种严峻的形势，笔者结合实际工作经验，在分析煤矿机电自动化技术重要性的基础上，介绍了几种常见的技术，并对技术创新进行了分析，希望为推动行业发展贡献属于自己的一份力量。

关键词：煤矿机电自动化；技术创新；分析研究

中图分类号：TD60 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）24-0011-02

在煤炭需求量迅猛增长的今天，煤炭能源生产质量、生产安全并不容乐观。如在众多煤矿企业中，还在大量应用传统的老旧设备进行生产，同时对各个生产区域也没有形成一个全面、科学的监控系统，影响了煤炭生产率的提高，同时也为煤炭开采安全埋下了大量的隐患。

所以，目前煤炭开采，必须更新传统开采设备，采用先进的机电自动化技术，来缓解和解决煤炭需求量增长与产量之间的矛盾。在未来煤炭事业发展过程中，煤矿机电自动化技术在我国发展的空间极为广阔。

1 煤矿机电自动化技术在我国发展的现状

1.1 机电自动化技术概述

机电自动化技术是在传统机械技术的基础上，参考、借鉴相关的电子技术以及计算机技术进行发展的一种成果。所以，机电自动化技术是对机械技术、信息技术、接口技术等软件编程技术以及传感测试技术的一种综合应用，其具有可靠程度高、能源消耗量低等方面的特点。将自动化技术引入生产环节中，能够使企业实现自动化管理。

1.2 自动化技术的应用情况

现阶段，我国大部分煤矿企业都实行了自动化管理，并呈现出较好的发展态势，有效地推动了煤矿企业实现现代化管理。国外发达国家中的煤矿企业实现自动化管理领先我国半个世纪，因此，不管是整体生产技术，还是安全管理方面都要领先我国一大步，煤矿企业的生产经营对技术以及安全方面要求特别高，发达国家拥有较先进生产技术，随着科学技术的不断发展，国外煤矿企业逐步将各种高端技术融入进去，使自动化技术逐渐成为综合自动的控制技术，并有效促使煤矿企业的劳动生产率大幅度提高。

1.3 自动化技术存在的情况

我国煤矿企业在经营生产方面存在不同的结构层次，一些乡镇煤矿大多使用人工开采的方法经营，中小型煤矿使用一些较为普通的机械生产工具进行，大型煤矿则是用综合开采的方法。相比较前两种煤矿生产经营方式，大型煤矿在开采时候机械设备较为先进。与国外发达国家相比较，我国煤矿在机械设备上虽然采用了自动化技术，但不管在自动化专业技术研发水平还是其他方面，仍旧存在很多不足。

2 煤矿应用机电自动化技术的必要性

2.1 提高了生产效率

近年来，随着我国煤矿事业的发展，对机电设备的功率需求正不断提高，设备的控制要求也日益复杂，如果对机电设备只是以人工为主的简单控制，将很难满足煤矿生产的需要。而随着机电自动化技术的应用，其所具有的精确的信息检测、数据采集与处理，以及优化的控制策略方案，都可以使煤矿设备能处于最佳的运行状态，进而提高设备的利用效率，降低设备的维修与维护时间，使煤矿的生产效率与生产质量得到进一步提高。

2.2 提高生产安全性

由于煤矿开采尤其是井下作业的生产环境非常复杂、恶劣，而煤矿生产又需要作业的连续性，这就对机电设备的安全性和可靠度提出了很高的要求。机电自动化技术的应用，一方面在设备的硬件系统中，通过高度集成化的电子元件、可编程控制器PLC以及计算机技术，可以极大的提高设备硬件的可靠性；另一方面，在设备的软件系统中通过设置各类故障诊断、系统控制和状态监测程序，可以实现对机电设备的自动诊断、监测和纠错功能，确保了设备使用的安全与可靠。

3 煤矿机电自动化技术的创新应用

3.1 矿井提升机中的应用

矿井提升机是煤矿井下开采的关键运输设备，也是实现煤矿生产高产高效的关键环节。由于提升机具有提升体积大、重量大以及控制复杂等方面的特点，机电自动化技术在矿井提升机中的应用，主要是发展全过程控制系统和数字化监测保护系统。

①采用可编程控制器PLC替代了传统的操作控制系统，使矿井提升机的信号系统、逻辑控制以及保护系统都实现了数字化。这样不仅可以极大的减少提升机系统的故障率，减少了维护时间与维护费用，而且可明显降低现场噪音，实现了作业环境的改善。

②采用了软启动控制方案，实现了矿井提升机无冲击的平滑启动，保障了设备运行的安全性；采用了全数字化的调速控制方案，全数字化系统不仅性能优良、安全可靠性高，而且系统的硬件结构单一，非常利于现场调整。

③采用了数字化的监测保护系统，不仅可实现对提升机速度、位置、电机电流等各种工况参数的实时监测，而且在设备出现故障时能自动将主电动机断电，并提供安全制动保护，从而有效保证了煤矿生产的安全。

3.2 在矿井监控、监测系统中的应用

矿井监控、监测系统的自动化是决定煤矿生产自动化水平的主要标志之一，其对于提高煤矿生产安全水平具有重要的作用。我们知道，我国煤矿开采业生产起步晚，但发展快，先期自动化监控、监测技术水平比较落后，缺乏自主核心技术，大量的监控设备还需要依靠进口。在改革开放后，随着我国经济的全面发展，科学技术水平的提高，我国煤炭行业在引进国外先进技术的同时，也在大力研发具有自主产权的监控自动化设备，并取得了令人瞩目的成就，相继掌握了远程操控技术、无人操作技术等，并在煤矿生产中得到了广泛应用，这些技术的应用，实现了对矿井生产的监控、监测等，为矿井调度提供了一线时时的工作动态，为煤矿企业决策人员合理优化组织生产提供了技术支持，同时也提高了井下作业的整体安全水平。

3.3 在电牵引采煤机中的应用

随着机电自动化技术的发展与应用，我国采煤机逐步由液压牵引方式向着电牵引方式转变。而相比液压牵引采煤机，电牵引采煤机的传动效率更高，传动结构也更加简单和安全可靠。目前，自动化技术在电牵引采煤机中的应用，主要体现为以下两点。

①在采煤机系统控制中，采用了可编程控制器PLC以及高度集成化的电子元件，实现了采煤机在监测、诊断、显示等方面功能的自动化控制。其中，自动化监测功能主要体现为，利用多种传感器来对采煤机设备的牵引力、位置、电压、流量、温度、速度、负载等情况进行实时监测和处理，以准确描述采煤机的健康状态与工作状态；自动化诊断和自动化显示功能，则是对采煤机工作中的关键元器件实施自动化检测与故障诊断，并形成各种图形数据，及时向调度中心传递。

②采用了变频调控技术，通过对设备工作参数的自动记录与调整，使电牵引采煤机能实现软启动和恒功率运行，保证了设备运行的安全可靠与节能高效。

煤矿掘进和回采装备技术都得到较快发展，但是在自动化发展方面，综掘工作面落后于综采工作面，而且这种情况已影响到煤矿生产的整体效率。为此必须加大对综掘工作面自动化技术的研究和开发力度。煤矿掘进工作面自动化应包括生产高效和安全可靠两方面。生产高效主要解决掘锚机组自动化、运输自动化以及系统集成等问题，安全可靠则应实现工作面振动、瓦斯、粉尘、煤尘以及探水、通风等监控自动化。

3.4 在液压支架中的应用

随着机电自动化技术在液压支架中的应用，支架普遍采用了电液控制，并利用计算机配合控制电液阀组合压力传感器，以实现液压支架的自动移架，还可有效避免支架对顶板的冲击负荷，提高液压支架的移架速度。

①采用计算机程序控制的电子信号操作，代替了传统的人工控制操作方式。液压支架不同位置中的传感器，可以实时、准确的将液压支架的工作状态信号和环境信号传递到计算机中，然后根据工艺的要求，向液压支架的电液阀发出自动控制信号，以实现对设备自动控制的目的。

②采用了远程通讯设备，地面监控主机可以利用光纤和井下液压支架的控制主机进行实时通信，以方便对液压支架的远程动态控制，既可以实现液压支架的自动移架、自动推移刮板输送机、自动放煤以及自动喷雾等功能的成组控制，也可以实现对液压支架单个功能的控制。

3.5 应用于井下传送带

带式运输机是煤矿井下煤炭运输的主力，要保证煤炭在传送带上连续运输，就需要提高其单位运输量和安全性能。目前我国自主研发的全自动带式运输机采用了机电一体化技术，通过CST可控软件，能够保证不间断运输井下原煤，而且在智能有效措施监督下，设备工作过程中的出错率、故障率等得到了显著降低。

虽然保障了原煤连续运输的要求，但井下运输属于恶劣环境下长时间、长距离工作状态，其中间驱动点仍不排除不稳定现象的出现，其安全隐患仍然存在，所以很大程度上仍旧会影响整个运输系统的安全可靠性。固自动化技术在井下传送带的应用方面，仍有不断地探索和研究的广阔前景。

4 煤矿机电自动化发展趋势

机电自动化技术是社会生产力发展和提高的产物，其与传统煤矿开采技术相比具有不可比拟的优势。如机电自动化设备具有体积小、操作简单、运行安全、可靠等优点，同时广泛应用机电自动化设备，还可以减少企业劳动用工成本，提高生产效率，实现企业生产效益的最大化。纵观我国机电自动化在煤矿生产中的普及率，与西方发达国家相比，还存在一定的差距，所以，我们必须加快机电自动化的发展步伐和研发进程，掌握机电自动化的核心技术，不断提高我国煤炭开采的技术水平。

5 结 语

我国在机电自动化技术应用上取得了相当大的成就，但是我们也要清楚地认识到我国现阶段煤矿机电自动化技术在发展过程中存在的诸多不足，这就要求我们在未来发展中要加大投资力度，不断研发创新新的自动化技术，切实为我国煤矿生产行业的发展提供强有力的技术支持。

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