矿山设备中机械自动化技术的应用研究

（招远市黄金产业发展促进中心，山东 烟台 265400）

1 发展历程

在计算机、通信等技术不太发达的年代，矿井挖掘均由人工完成，生产效率受人为因素影响较大。为改善这一情况，自动化理论被提出，目前该项理论逐渐趋于成熟；设备制造阶段。在理论完善基础上，相关制造企业按照设计图纸和业主需要，将信息技术融入到设备制造中，在机械中安装智能化系统，操作员只需在操作界面上按下相关控制按钮，就能完成对各项开采作业。该阶段的矿产开采被称为半自动化阶段；技术和设备优化阶段。在半自动时代，各项技术和设备之间的衔接并不紧密，机械失灵、操作失误等现象经常发生，鉴于此种情况，研究者对相关技术进行优化，并优化机械设备中的智能系统，使其具备简单的自主意识。操作中若遇到问题，系统会自主做出反馈，及时控制作业过程，有效防止生产偏离设计方向，减少安全事故的发生。现阶段很多开采单位已经实现自动化开采作业，工作人员只需在控制终端对开采进度进行实时监控即可，并通过控制界面向设备下达指令。在科技水准不断提升的现代社会，自动化技术还有较大的发展空间。

2 具体应用分析

（1）开采设备。不同地质的开采，需要的开采设备也是不同的，通常设备类型按照作用形式进行划分，目前我国的黄金开采机械主要包括采掘、钻探等。随着自动化程度的提高，开采的作业效率逐渐提升，我国金矿产量呈现出连年增长趋势。在相关技术的支撑下，采矿机行进过程中的牵引力明显增加，其移动过程中受到的阻力被很好地消减。作业过程中采矿机出现故障的次数减少，维护成本降低，其使用寿命自然大大延长。同时，在科技的不断发展下，滚筒式开采装置被研制出来，极大改善了在开采中所遇难题。

在技术和设备的不断优化下，矿产开采的安全程度得到很大提升，生产过程十分顺利，再加上近年来我国先后出台各项开采标准、废弃物排放标准，矿产开采效率提升的同时，有效保护开采地的生态环境[1]。为更好地控制生产作业，可在矿山的适当位置安装监控、温度计以及湿度计，若设备出现故障可及时发现，根据作业现场温湿度的变化，可将开采进度控制在合理范围内，有效保证开采过程的安全。

（2）提升设备。此设备是安置在挖掘好的矿井当中的，在地面和地下都有相应的装置，通常矿山开采使用的提升机体积较大。金矿装在相应的容器当中，电机提供提升机的工作动力，在钢丝绳的牵引下完成金矿的整个提升过程。通过对该项技术的不断优化，很多矿产生产单位已经实现现场无人化生产，将PLC作为控制中心，再加上计算机技术的辅助，整个提升过程只需极少数的操作员在控制中心操控即可，通过电缆、无线电等完成信息传输。此外，控制终端还设置有可视化装置，井下提升处于监控当中，这对提升作业的安全性有很大的促进作用。

在传统的矿井提升作业中，需要耗费大量的人力物力，工作压力较大且容易出现各种各样的差错。自动化的出现很好地解决了这一问题，机械代替人工完成提升作业，烟尘、矿产放射性不会对人体造成伤害。作业过程中出现问题的次数减少。为保证提升作业的顺利进行，定期的设备维护是必不可少的，若发现零件磨损严重或出现老化现象需及时更换，并在相应位置加润滑油，减少提升过程的摩擦阻力，进一步提高生产效率。

（3）运输设备。经过长期的生产实践发现，利用输送带完成矿产的运输，是目前较好的一种的运输方式。其优点是单次运输量较大，且运输过程具有较高的稳定性，在自动化管理下，运输过程很少会出现事故。装载环节中，该项技术仍然有所体现，机械手在程序控制下自动完成矿料装载作业，工人的劳动强度降低，企业也无需支付高额的人工费，该项技术的融入，将以往人工运输的方式彻底改变，只要输送带设置合理，运输过程受到外界环境的影响就会大大降低，无论外界气温如何变化，机械式运输过程完全不受影响。

节约生产时间的同时增加金矿产量，需要的工人数量减少，只需培养操作能力较强的人员，在各项技术标准的约束下，完成相应的操控作业即可。

（4）远程监控。监控装置通常和诊断系统是相互依存的，整个过程都需要电能的支撑。其工作原理如下：通过线缆将监控设备和控制中心连接起来，控制中心内部安装定位系统和故障监测系统，现场设备的工作状态会被监控记录下来，通过线缆传输到控制中心，系统通过数据分析找出故障产生的详细位置。对于智能化程度较高的系统，可针对故障给出相应的解决方案，监测系统同时连接报警装置，一旦出现故障技术员能够第一时间知道，参考给出的方案及时对故障部位进行修复。远程监控的实现，极大地保证矿产开采过程的安全性，同时减少设备故障引发的其它问题。

3 应用效果

在机械设备不断优化的过程中，各大企业逐渐认识到自动化设备在生产中起到的重要作用，因此近年来矿产开采中，机械设备的使用数量呈现出直线上升趋势，生产过程的自动化程度也在不断提升。矿产是不可再生资源，其凭借着较高的应用价值，在各个领域都有所渗透。我国对自动化的研究，可追溯到20世纪80年代，在雄厚资金的支持下，我国借鉴外国的优秀经验并结合本国国情，研究出适合本国矿产行业发展的技术和设备，实现了矿产开采方式的历史性突破。

自动化成为目前矿产开采发展的主要方向，照明、电力分配以及温度变化等都实现自动化控制，生产效率明显提升，再加上全方位的监控和管理，生产盲区基本扫除。整个生产系统的联动性增强，便于企业对生产过程进行集中控制和管理，设备相互合作形成一个庞大的自动化系统，设备之间是相互独立的，若某设备出现故障系统会自动切断对该设备的电能供应，并启动备用方案维持生产过程的正常运行。

4 发展趋势展望

目前我国政府十分重视对自动化技术的研究，尤其是矿产开采自动化，开采效率的增加意味着有更多的自然资源供人类使用，对该项技术的发展趋势进行总结就是智能化。现阶段矿产开采中的控制系统具有的是简单的思维能力，只能处理较为简单的问题。在未来的研究中，控制系统的自主意识会逐渐向人类的大脑靠近，其“思考问题”的深度和广度会进一步提升；环保化。传统矿产生产中，每年都需要更换大量的机械设备，这对环境保护是极为不利。为解决这一问题，在提高自动化程度的同时，要兼顾设备材料的优化，延长设备寿命，减少其维护和更换频率，尽量使用环保型材料，加速废弃物的降解速率；加快对技术型人才的培养。确保操作人员充分了解系统的构造及工作原理，明确操作规范，将设备的作用充分发挥出来。总之，该项技术与社会各方面的发展息息相关，将两者的关系协调好，才能真正实现此项技术的突破性发展。