浅析机械自动化技术在矿山设备中的应用与研究

姜北晨，郝志勇

矿山资源在我国非常丰富，所以从很早以前我国居民就开始开采矿山，但是矿山资源一般都是在深山老林比较多，深山里的自然环境比较恶劣，很容易受到天气和自然灾害的影响，因此在高科技发展的背景下，机械自动化技术开始得到广泛应用。机械自动化技术开采矿山资源能够有效减少危险和隐患的发生，同时也将大量投身于矿山开采中的劳动者从繁重的矿山开采中解放出来。和人工开采相比，自动化技术开采矿山能够有效提升矿山开采的效率，对劳动工人的人身安全也有一定的保障，由此可见机械自动化技术在矿山开采设备中的应用是时代发展的必然结果。

1 机械自动化概述

自动化指的是装置或者机器在没有人操作干预的情况下，按照事先设定好的程序进行自动操作、自动控制的过程。机械自动化是指：装置或者机器的自动化控制是通过机械的方式来实现的。从历史起源角度上讲，机械自动化的具体时间已不可考。我国关于机械自动化的最早记载出自《墨子》中对于鲁班（公输班）制作的木鸟的描述——“公输子削竹木以为鹊，成而飞之，三日不下。”此物能达到“三日不下”的飞行时间，在其中应设置有自动化装置。遗憾的是并未留下图纸。机械自动化的真正发展是在西方近代的工业革命运动时期。在瓦特先生改良的蒸汽机中就应用了节流阀以及离心式调速器等机械自动化装置。机械自动化的实现带动了工业的蓬勃发展。在自动控制技术的不断进步与革新过程中，企业节约了劳动力成本，生产效率得到极大的提升，推动了经济的发展进步。现如今，机械自动化技术在工业制造、仓储物流以及采矿工程等多个行业当中得到了广泛的实践应用。

2 机械自动化技术在矿山设备应用中出现的问题

2.1 机械自动化技术发展不成熟

我国科学技术正处于不断发展中，矿山开采中机械自动化技术也是近年来才开始应用，由于缺乏经验，机械自动化技术的发展还不成熟，在矿山开采中通常会遇到很多问题。比如在开采矿山时可能由于角度不对，或者是对器械的不熟悉而造成一些时间和精力的浪费。其次，我国机械自动化技术在矿山开采中缺乏完整的系统指导，并未形成一套有用的机械自动化开采矿山技术，因此机械自动化技术还存在一定的缺陷。

2.2 矿山开采中机械的设备水平较低

我国开采业对于矿山开采虽然有一定重视，但是由于经济压力，对于矿山开采中机械自动化设备的投入并不大，这也就直接造成矿山开采中机械自动化的设备水平较低，从大部分的机械自动化设备来说还存在参差不齐的状况。比如许多机械设备都是解放时期就在使用，矿山开采部门为了节约成本，只是简单地把这些设备进行改造，又投入到矿山开采中，这些落后的机械设备根本满足不了当代的生产力需求，也无法进行有效的矿山开采。

2.3 不重视对机械自动化设备管理

矿山开采最重要的就是矿山开采设备，良好的开采设备能够取得事半功倍的效果，但是现有的矿山开采单位中人们却不重视对机械自动化设备的管理。机械自动化开采矿山相对于人工开采矿山来说所需要的工作人员更少，人们更重视对机械自动化技术的研究，却忽略了对机械自动化设备的管理。也是由于这个原因，当机械自动化设备出现故障时相关工作人员不能第一时间发现问题，导致机械化自动化设备开采的效率不高。并且一些专业素质不高的机械操作人员还会用错误的方法来使用机械自动化设备，这些都是由于相关部门不重视对机械自动化设备管理而造成，在一定程度上影响机械自动化技术在矿山开采中的应用。

2.4 缺少检修人才，检修不到位

与欧美国家相比，我国机械自动化技术程度还不够高，并且从国外购进的矿山开采机械自动化设备比较多，由于国内缺乏专业的机械自动化设备检修人才，一旦机械出现问题时，检修就成为一大难题。在矿业开采中对机械自动化技术设备的维修人员需求量非常大，所以很多开采部门降低了检修人才的门槛，这也导致一些技术不过硬的检修人员混进了机械开采的队伍，直接导致机械自动化设备在矿山开采中检修不到位。检修人才的专业素质较低，但是矿山开采中机械自动化设备的检修要求却较高，两者之间形成了一定矛盾，影响矿山开采的质量，也影响机械自动化设备的检修和保养。

3 机械自动化设备在矿山开采中的应用策略

3.1 抓紧研究机械自动化技术

机械自动化技术是无人操作的一种技术，只需要少部分的工作人员加以监管，正因为机械自动化技术非常有用，因此科技含量也非常高，研究有一定难度。为了研究机械自动化技术需要做到以下几步：第一，专家要将机械自动化技术的相关技能和知识形成一套完整的体系，将机械自动化在工作过程中操作的关键步骤和经常出现故障的部分重点标出。第二，突破机械自动化技术的核心难题，即编程技术，机械自动化技术的编程是影响设备工作效率的关键部分，在矿山开采过程中可以利用编程技术对每一座矿山的自然情况和地形地势进行具体分析，在大数据研究后的情况下再制定完整的策略进行开采，这样能够有效节约时间，同时也能提高机械自动化技术开采矿山的效率。

3.2 适当配备高水平的机械自动化设备

矿山开采需要良好的机械自动化设备，由于国内的机械自动化设备研究还不成熟，相关矿山开采部门可以在海外进购一批高水平的机械自动化设备，适当地在机械自动化设备上投入资金能够在矿山开采中获得更大的效益。

3.3 加强对机械自动化设备的管理

自动化设备在矿产开采工作中发挥作用越来越大，因此，为了促进矿产企业的进一步发展，管理者必须更新和完善管理思路，形成科学合理的机械设备管理模式。机械自动化设备一定要做好调配工作，只有对设备的管理井然有序，才能在矿山开采时心中有数。首先，管理人员应当改善矿山设备的管理理念，借鉴优秀的设备管理经验，并且重视在自动化机械设备维护与技术开发方面的投入力度。其次，在每一次矿山开采工作前都要对将要施工的机械自动化设备进行仔细记录，在工程开采中哪一步需要用到哪一台机械设备都要一一登记，同时结合实际情况针对不同的工作特点，安排适宜的机械自动化设备。任何工作人员在需要使用机械自动化设备时都要有一定的证据来证明能够使用该设备，以避免一些工作人员随意使用。最后，在矿山开采工作完成之后，对所有的机械自动化设备进行检查和保养。

3.4 培养专门的检修人才，促进检修到位

人才在当今社会的发展中发挥着越来越重要的作用，不管是经济还是政治都需要强有力的人才做支撑，因此矿山开采要灵活运用机械自动化技术必然要有大量的人才做基础。目前矿山开采工艺中很多机器都是源自于国外，急需大量的专业检修人才对机械设备进行检修和保养，矿山开采的相关部门应该提升门槛，招收专业素质能力较强的工作人员，并对招收的工作人员定时进行职业技能培训，聘请在矿山开采中有名望的专家和教授传授知识技能，给工作人员一个学习的机会，同时督促他们提升自己的技能。另外，为了促进检修到位，相关部门可以设置一个监察岗位，在检修人员检修机械时在旁监督和观察，一边查看机械设备是否检修到位，一边也可以督促检修人员认真工作。

4 机械自动化在矿山开采中应用的意义

4.1 为矿山开采提高了效率

机械自动化开采矿山与人工开采矿山相对而论，人工控制机器开采矿山需要大量的工作人员，并且开采过程较为复杂，难度也较大。而用机械自动化代替人工控制机器能够很好地减少工作流程，将大量工作人员从矿山开采的劳动中解放出来，另外机械自动化开采矿山的精确性更高，不会出现人为疏忽造成的损失。矿山开采工作是一项在恶劣环境中进行的工作，用机械自动化代替人工能够很好地降低工作人员遭遇危险的可能性，有效保护工作人员的安全。相对于人工控制机器而言，自动化的机械开采矿山不会因时间长短或者是环境的好坏而停止工作，机械自动化可以在远程操控下不分昼夜进行施工，很好地延长了工作时间，极大地提高了开采矿山的效率。

4.2 节约能源，减少开支

机械自动化开采矿山技术其实是一种节约能源，减少开支的方式。首先机械自动化技术不会出现操作失误等问题，于是由于操作失误而浪费的原料就不会出现。其次，机械自动化技术在矿山开采中会注意开采成品的完整度，这样减少了有损害的矿山资源的开采，使开采矿山的次品输出较少。最后，机械自动化技术是通过专家的多年研究而总结出的，有关于其机械的相关结构和工作程序都是非常专业，开采矿山的相关环节也十分合理，并且对于部分原料还可以进行回收利用和循环利用，大大地提高了能源的利用率，节省资源的开支。

5 机械自动化在矿山开采中的相关应用

5.1 监察开采过程

机械自动化在矿山开采中已经贯穿了矿山开采的整个过程，从开始开采前工作人员就会用机械自动化来监察矿山周围的自然环境，分析矿山的天气变化。在矿山开采工作正式进行后，为了保证矿山开采顺利完成，工作人员会利用机械自动化技术在矿山中设置监控装置，监控装置会根据当地的自然情况来向总部反映，反映的内容包括粉尘度、天气湿度成本的变化。该监控装置不需要人工实时进行管理，利用机械自动化技术将装置安装在矿山内部，就能实时地为矿山开采总部传送切实有效的信息，该监控装置以可以观察矿山开采的进程。

5.2 提升设备

机械自动化技术在矿山开采中提升设备效率最大的方面就是在从深山或者是地下将矿石资源运出的方面，众所周知，开采矿山是一项身体力行的工作，不仅要面对变化多端的天气和可以预料的自然灾害，还有野兽猛虎、蚊虫叮咬等困难。机械自动化就将运输矿石资源的方式改变，用自动化的机械设备在矿山中将开采的矿石资源运出，不仅保护运输工作人员的生命安全，节省了矿石运输的时间，大大提高了矿石开采荒废在矿石运输上面的投入，提升了机械自动化设备的效率，间接推动机械自动化矿山开采的进程。

5.3 自动化急停控制系统的应用

采矿行业是一个比较危险的行业，容易发生安全事故。虽然企业可以通过提前制定应对措施、设置操作规范等方式来处理这些问题，尽量避免采矿安全事故所造成的恶劣影响，但是如果安全事件发生初期企业没有进行及时处理的话，也容易造成影响的扩大化。企业有必要利用自动化设备实现初期的安全保障。基于此，自动化急停控制系统的应用能够满足采矿企业在安全开采方面的需要。在采矿作业过程当中，假如设备运转情况能够保持基本稳定，系统可以视其为“运行正常状态”。一旦某一设备发生故障问题，会对整个系统造成破坏。实行自动化急停控制系统，能够快速精准地作出制停处理响应，确保对问题的及时处置。

5.4 矿井提升机中的机械自动化技术应用

目前来说，矿井提升机是采矿作业当中自动化程度较高的机械设备。矿井提升机的作用主要是对工作人员升降、下发设备、矿物资源进行提升。矿井提升机大大保障了采矿工作的稳定性、准确性与安全性。提升机运行是依靠电控系统操作对其进行控制的，自动化技术在提升机设备运行过程当中应用充分。当前，在我国多数矿产企业中实现了数字化的提升机设备技术。利用性能较强的PLC可编程控制系统，实现了整体性、全面化的保护功能。与此同时，与DCS系统实现了完美的技术联合，对地面情况的监控更加完善和全面，从而尽可能地减少了设备故障问题的发生。机械自动化技术在采矿提升机设备当中的应用，能够有效作用于电控系统以及监测方面，以此实现对矿井提升机设备工作效率与工作稳定性的提升。

6 机械自动化在矿山开采设备中应用的效果

机械自动化在矿山开采中得到大量应用，这是时代的要求。在高科技时代，传统的人工劳动在很大方面已经遭到淘汰，为了促进国家各方面更加快速的发展，机械自动化技术是未来发展的必然趋势。而经过一段时间地发展，机械自动化在矿山开采设备中的应用也取得了可人的效果。矿山开采中使用机械自动化技术的数量越来越多，在2015年机械自动化在矿山开采中的占比为40%，但是到了2019年占比却已经高达95%左右。并且机械自动化技术在矿山开采领域已经得到大量工作人员和专家的认可与追捧，矿山开采队伍总是愿意投入大量的资金与人才促进该技术在矿山开采中的应用。在矿山开采中现有的机械自动化技术中，照明技术已经成为一种无法代替的机械自动化技术。在矿山开采中，夜晚施工也是一种常见的现象，如果没有照明技术，夜晚施工就无法进行下去，但是自从自动化照明技术发明和应用以来，夜晚施工成了家常便饭。除此之外，当矿山开采在地下矿井中时，自动照明更是成了不可或缺的，地下矿井环境恶劣并且光线不足，工人行动起来非常麻烦。自动照明技术可以感应工作人员的脚步和呼吸等等，当发现有人施工时就能够自动照明，为工作人员提供方便。总之机械自动化技术在矿山开采设备中的应用形式呈现一片大好，具有非常大的发展前景，在未来的矿山开采中一定能够发挥举足轻重的作用。

7 采矿设备机械自动化前景预测

近年来，机械自动化设备技术发展态势正好，并且在未来仍有极大的发展空间。对于机械化的发展前景，笔者有如下看法。

7.1 交流更广泛

机械自动化技术在矿山开采机械设备设计与制造当中的开发和应用，应当同其他专业有机联系起来，在不断交流与融合过程当中提高技术手段，从而满足市场发展的需求。这里的交流与融合并非简单意义上的技术交流，也包含商务合作往来。基于此，国家有关部门与采矿行业，机械制造行业等相关的企业之间的交流也会不断展开。采矿行业的设备开发与制造的自动化发展将同其他行业领域越发紧密地联系起来，并且影响力会逐渐扩大。

7.2 地下采矿自动化机械设备的发展

地下采矿难度大，并且井下采矿作业环境危险而复杂，需要考虑到空气成分、湿度、定点位置、距离识别、矿炭爆堆的块度以及分布等诸多重要因素。基于此，为了提高地下自动采矿作业效率以及保证人员安全，需要加大对检测监控技术、智能化操作处理软件，传感技术，有源光导系统，无源光导系统等方面的开发力度。有需求就会刺激技术发展。地下采矿设备自动化技术的更新能够提高地下探测敏度与精准程度，具有较强的适应性功能，能够使地下环境探测与开采工作顺利进行，也是未来采矿行业自动化设备技术发展的重要趋势之一。

7.3 智能化的开采设备

采矿企业对于矿产设备的要求，不仅仅是在效率上面的提升，还有开采质量的要求。基于此，在未来为了实现高质量的矿产开采工作，智能化矿山设备体系的构建势在必行。智能采矿设备将融合设备自我诊断功能、智能救援功能、执行集成功能、环境自适应功能于一体，从而增强设备使用寿命，降低设备运行能耗，提高采矿效率以及矿产开采的质量。

8 结语

矿山开采业是我国国民经济的重要组成部分之一，长久以来对我国的经济作出巨大贡献，国家和社会都非常重视矿山开采工业。机械自动化技术作为新时代兴起的新兴技术，必然会被国家和社会投入到矿山开采业中进行使用，一方面是为了促进矿山开采业的发展，另一方面也是为我国国民经济的增强奠定坚实基础。目前机械自动化技术在矿山开采业中取得了很好的发展成果，也促进矿山开采业的持续发展，但是依然存在着一些问题，矿山开采的相关工作人员应该认真分析并解决这些问题，聘请职业专家研究机械自动化技术形成一套完整的机械自动化系统，适当的投入资金为矿山开采工程对购进一批高设备的开采机械，设立专门的监察部门更加有效的管理机械自动化设备，培养专门的检修人才，做好机械自动化设备的后期修复和保养。