综合机械化和机电一体化在煤矿开采中的应用

文/王文亮

煤矿生产行业是推动国民经济发展的重要支柱产业之一，如何提升和优化煤矿开采技术是煤矿行业持续稳定发展的核心要素，也是实现我国煤矿生产高效、节能、安全的关键路径，创新煤矿开采技术不仅加大煤矿生产能力，而且提高煤矿开采行业的整体安全系数。近年来，机电一体化技术在煤矿开采综合机械应用领域得到长足地发展，实现煤矿开采技术质的革新，有效推动煤矿开采行业向着更加高效、智能、安全方向发展。煤矿开采的机械化程度越高，煤矿开采作业效率越高，人工开采成本越低，因此，煤矿开采的机电一体化程度直接影响到整体煤矿生产的经济效益。为提高煤矿开采经济效益，必须不断运用电气自动化控制技术优化创新煤矿开采机械设备，使机电一体化技术在煤矿开采领域得到进一步延伸。

1 综合机械化采煤的特点

煤矿开采的综合机械化应用在很大程度上改变了煤矿生产的批量化作业模式，使我国煤矿生产能力发生质的飞跃。随着近年来机械制造技术的不断提升，大量智能化机械设备应运而生，煤矿开采设备研发也日趋完善成熟，机械自动化技术被广泛应用于煤矿开采领域。通过研发制造先进的煤矿开采设备，煤矿开采作业水平得到大幅提升，并同时配建一大批现代化的煤矿工程。煤矿开采综合机械化即在煤矿开采过程中引入机械化作业，降低煤矿开采人工作业比率，增强煤矿批量开采效率，综合机械化煤矿开采主要表现出高效、安全、低能耗等特点。在煤矿开采过程中，通过将综合机械化运用到矿道掘进、作业面开采、煤炭运输等环节，大大提高煤矿开采的机械自动化作业效率，较低人工作业比例，使煤矿开采资源利用率得到明显提升，确保煤矿开采作业面的高生产能力。同时，高机械化作业相应减少煤矿生产的人工作业环节，使煤矿开采整体安全系数得到提升。另外，综合机械化的应用也有效降低了开采过程中的煤炭资源不合理损耗，对节约煤炭资源起到重要作用。

2 综合机械化在煤矿开采中的应用

综合机械化作业通过机械化代替人工作业方式，提高单个煤矿开采作业面上的出煤率，通过综合机械自动化设备对煤矿开采生产各道工序进行辅助作业，有效提高煤矿开采整体运行效率，尽量减少人工作业环节，以此实现煤矿大批量高效开采。

2.1 掘进

传统的人工煤矿开采掘进方式不但难以保障掘进工人的人身安全，而且煤矿开采掘进效率非常低下，对大批量煤矿生产造成一定影响，开采作业面及煤矿矿道的掘进工作作为煤矿开采的关键性环节，直接影响煤矿整体出矿效率和煤矿经济效益。采用综合机械自动化技术代替人工掘进能够显著提升煤矿开采效率，也极大地保障煤矿工人的生命安全，有效降低煤矿工程风险系数。

2.2 采煤

煤矿开采方式主要有电牵引式和液压牵引式两种，相较于液压牵引式采煤设备，电牵引式采煤方式的牵引性能更加稳定，利用电气自动化技术可以很好适应煤层的软硬度，克服较硬的煤层，同时能够对电牵引式采煤设备的突然下陷作出快速响应，确保煤矿开采作业的安全性。通常情况下，电牵引式采煤设备每小时煤矿开采量可达到1100-1300t，综合机械化煤矿开采方式显著提升煤矿开采量，是煤矿开采行业的发展趋势。

2.3 装卸

利用综合机械自动化技术代替传统的人工煤矿装卸方式，不但节约大量人力、物力和财力，较低煤矿装卸环节人工成本，而且有效加快煤矿的中转速度，提升整体煤矿生产经济效益，同时提高开采人员在装卸环节的安全作业系数，使煤矿开采顺利运行。

3 机电一体化在煤矿开采中的应用

3.1 在矿井提升机中的应用

煤矿井下作业应用机电一体化能够实现对升降机的自动化控制，尽量避免人工操作环节，通过机电数字化控制确保煤矿升降机平稳可靠地运转，内装型矿井升降机可以通过简化安装机械设备与电子元部件，有效融合电机设备和采煤机滚筒，使机电一体化在煤矿开采中得到很好的应用。机电数字化控制模式下的矿井升降机可以及时准确地反馈升降作业状况，并便于启动制动，升降机作业效率得到显著提高。

3.2 在矿井输送机中的应用

矿井输送机由两端滚筒和传送带构成，通过电气自动控制技术对滚筒进行自动控制，输送机根据载运量自动变换速度，实现矿井下长距离、大批量的煤炭传输作业方式，使机电一体化在矿井传输机中得到很好的应用。

3.3 在矿井的全生产检测和监控系统中的应用

现代煤矿开采利用机电一体化技术形成全方位的煤矿开采监控系统，基本实现自动报警、故障分析、故障排除等智能控制功能。矿井安全监测系统由液压装置、机械电动装置以及制动转动装置构成，通过电气自动化控制程序实现对各运行环节的实时监测和控制，自动报警及故障分析功能是当矿井内机械设备出现故障时，自动启动报警和故障分析程序，机械设备发出报警信号同时进行故障分析排除，并反馈相应的故障信息，有助于设备技术人员快速精准地查找故障源，提高技术人员的工作效率，简化设备维修的工作量，降低矿井机械设备的维护成本，增加设备使用寿命，提高矿井整体的经济效益。

4 总结

煤矿开采中的综合机械化使得机电一体化技术得到长足发展，未来应不断完善机电一体在煤矿开采领域的应用，可利用先进的信息定位技术实现对煤矿开采的远程机械自动化控制，并在煤矿开采前运用模拟软件系统动态模拟煤矿开采主要节点，使计算机系统代替人工在很大程度上降低技术人员的工作量，在提高工作效率的同时保障煤矿开采工程的安全性，使煤矿开采整体风险系数降到最低，以此提升煤矿开采的经济效益，从而实现煤矿开采行业持续稳定发展。