机械自动化技术在煤矿机械制造中的应用

蒋振国

（河南龙宇能源股份有限公司装备制造分公司， 河南 永城 476600）

引言

随着科学技术的发展和进步，机械化的设备已经逐渐代替人工开展煤炭开采、运输等工作。在煤矿机械制造中，主要使用到的是机械自动化技术。由此可见，加大对机械自动化技术在煤矿机械制造中的应用研究，有助于推动煤矿机械化的推进和普及。

1 机械自动化技术对煤炭生产的意义

1.1 减少资源成本

煤矿机械自动化设备的使用需要大量的前期资金投入，但采购之后只要做好日常的检修和维护，设备能够供给煤矿使用多年。并且，从人力的角度考虑，煤矿机械自动化设备的使用能够有效地减少煤矿工人数量，一方面使人员工资方面的支出有所减少，另一方面井下人员的减少也能提高整体的安全性。从煤炭开采的角度考虑，机械自动化设备能够很大程度上提高煤炭的开采量，进一步提高生产效率，并且能够促进煤矿经济效益的提升[1]。综合而言，虽然在设备采购方面需要部分资金投入，但是机械自动化设备的使用一方面能够在人力方面节省开销，另一方面煤炭开采量的增加能够创造更高的经济效益，在很大程度上可以减少生产资源成本。

1.2 优化机械使用

煤矿机械自动化设备的使用能够辅助煤炭掘进、开采和后续的运输，对煤矿生产有着积极的意义。从生产运输的角度讲，目前社会发展对煤炭的需求逐年增加，煤炭的开采量必须随之提高，否则难以供应工业发展的需求，而自动化机械设备的使用不仅能提高生产效率，还能作为监控起到矿井内部情况探查的作用。从劳动力角度讲，设备、工具使用的目的就是解放劳动力，煤矿机械自动化设备的使用能够解放井下的劳动力，使其转移到更加安全的监控中心工作，兼顾人员安全和生产效率。

1.3 提升生产效率

煤炭一般是井下开采作业，在传统的煤矿中，由于人力的生产能力有限，所产生的不确定因素也比较多，因此开采量一直得不到很大的提升，但煤矿机械自动化设备的使用，能够在很大程度上解决这方面的问题，在减少人力资源使用的同时增加开采量。同时，煤矿机械自动化设备需要配备自动化管理，自动化管理能够提高煤矿工作人员的工作效率，优化整体的管理工作，从而促进整体生产效率的提高。

2 煤矿机械制造中机械自动化技术的切入点

2.1 融合机械设备设计

在制造煤矿机械自动化设备时，由于其制造工艺通常比较繁复，并且容易受到各种因素影响，尤其是需要考虑煤矿开采区的具体情况，保证井下生产的安全，因此，必须注重对煤矿机械自动化设备制造的前期设计。在设备设计初始，必须保证全程贯穿机械自动化的设计理念，在实际的设计工作中将机械自动化技术应用到整个设计中；在设备设计的过程中，结合机械自动化技术的应用，将其与煤矿机械制造融合，根据设备使用功能的要求，对设备设计进行进一步的优化，对煤矿机械自动化设备的动力传输系统做进一步的调节，使其能够在煤矿机械制造中发挥更好的作用；在设备的制造中，结合煤矿机械自动化设备的相关设计要点，根据煤矿开采区的实际情况，开展合理、有序的制造工作，同时可以结合制造中的相关问题适当修正设计方案，使机械自动化技术在煤矿机械自动化设备中得到更充分的应用。

2.2 融入机械设备生产工艺

为了保证机械自动化技术能充分地融入到煤矿机械设备生产中，通常需要对机械设备生产工艺加以改进。可以通过生产方式入手，调整生产设备的作业模式，提高工人的制造水平，使机械自动化技术能与煤矿机械设备生产相融合。改进煤矿机械设备的生产工艺具体可以从以下几方面入手，第一，优化作业模式，传统的生产工艺并不适用于新型的机械设备，因此，需要根据设备的技术方法，结合现有的技术改进作业模式；第二，提高工人水平，工人作为机械制造的一线人员，在很大程度上会影响煤矿机械设备的质量，因此，为更好融合机械自动化技术，必须对工人进行相关的培训，提高工人的整体制造水平；第三，融入新型工艺，随着科技的发展和进步，机械制造方面也产生了新的工艺方法，煤矿机械设备的制造也可以融入其他机械制造工艺，使设备制造的水平有更大的提升[2]。

2.3 融合机械自动检测技术

煤矿机械设备通常是大型设备，一旦出现质量问题，检修和维护都需要很大人力物力投入，因此，在设备制造时就必须加强对设备质量的管理。在煤矿机械设备的制造中融入机械自动检测技术，并且在设备的制造时期对各个阶段的设备进行自动检测，提前预防某项工序问题导致的设备问题，同时，在设备制造完成之后，对设备进行技术方面的检测，从而提高煤矿机械设备的质量。

3 煤矿机械制造中机械自动化技术的应用

3.1 机械自动化技术在煤炭掘进中的应用

掘进工作的效率决定了后续的煤炭开采和运输工作的效率，在煤矿中，通常使用掘进机和其他辅助设备进行煤炭的掘进工作。机械自动化技术在煤炭掘进中主要有以下应用：第一，应用于掘进机的操作箱、照明箱、卡扣控制按钮等自动化系统，由于井下环境恶劣，此类自动化系统能够更好地帮助工作人员适应井下环境，处理井下掘进工作的相关事宜[3]；第二，搭配液压系统使用，液压系统本身能够改变压强、增加作用力，当其与机械自动化技术相搭配使用时，配合掘进机的作业，能够使掘进机更好地发挥出各系统功能的作用，进一步缩短作业时间，提高掘进的速度，使煤炭采掘的效率有所提高。

3.2 机械自动化技术在煤炭开采中的应用

在煤炭开采工作中，机械自动化技术主要应用于煤炭开采设备中，比较典型的是电牵引采煤机。以电牵引采煤机为例讨论机械自动化技术在煤炭开采中的应用，电牵引采煤机的主要结构包括传感器、变频器、遥控器等部分，牵引方式为机载式交流变频无级调速消轨式无链牵引，目前功率可达1 200 kW，具有牵引特性好、反应灵敏、运行可靠和效率高等优点。根据电牵引采煤机使用前后的开采效率分析，电牵引采煤机的使用在很大程度上提高了煤炭的开采效率，其能很好地适应井下复杂的地形和空气状况，极大地提高了煤炭开采的安全性[4]。

3.3 机械自动化技术在煤炭输送中的应用

随着煤炭生产效率的提高，对煤炭输送效率的需求也随着提高，否则即便煤炭开采完成，但其未能及时输送出去，也无法提升煤矿的经济效益，同时大量煤炭的堆积也可能导致井下的煤炭自然发火，使井下的安全隐患增加。因此，可以将机械自动化技术应用到煤炭输送中，采用PLC 技术（自动化运输系统）与胶带运输相结合的方式，改变传统胶带运输的模式，以电力为能源管理煤炭运输，减少因工作人员不当操作和干预导致的安全事故，使运输工作更加准确可靠。同时，由于胶带运输由电力推动，可以自主调节运输速度，在实际的煤矿输送工作中能够更好地配合其他工作流程使用，可以促进煤炭输送效率的提高。

3.4 机械自动化技术在煤炭安全监控中的应用

由于煤矿的掘进、开采和输送主要是井下作业，矿井中地形复杂、空气质量差，大量的煤炭、瓦斯气体容易引起火灾和爆炸，因此，井下工作人员的安全是煤矿工作中的重点。机械自动化技术的使用能够极大地解放井下的人工，但仍需要部分工作人员使用和管理井下设备，为保证井下人员的安全，以及保证井下设备的正常使用，可以将机械自动化技术应用到煤矿安全监控中。煤矿安全监控通过在井下布置断电仪、遥测仪、红外自动喷淋仪等自动化监控设备，安排工作人员进行24 h 全天监控，对井下情况进行全天全方位的监管，保证井下人员安全，避免井下火灾、爆炸等事故的发生，使煤矿工作人员能在自身安全有保障的情况下安心工作，创造更大的价值[5]。

4 我国煤炭机械制造自动化发展趋势

4.1 机械化

近年，我国煤炭机械制造中采煤机械化在全国各地大中小型煤矿的覆盖比例逐年递增，预计2030 年之后可以基本实现采煤机械化的全覆盖。机械化的覆盖使得煤炭机械制造设备的整体质量有进一步的提升，能够促进煤炭开采事业的发展，提高煤炭采掘的经济效益。结合目前煤炭开采方面对设备机械化的需求，煤炭机械制造的机械化发展主要在设备的设计与制造方面，包括掘进设备（掘进机）、采煤设备（采煤机）、输送设备（皮带机、输送机等）[6]。

4.2 集成化

集成制造技术是机械制造行业中的重要技术手段，其能有效地提高机械生产制造的水平。集成制造技术能够通过计算机整合机械设备生产车间的工作面，使整个机械设备生产制造系统形成一个整体，在系统的运行的过程中，集成化技术可以利用计算机对系统的各个分系统进行任务指派和调整，使各系统之间既能独立完成工作，又能相互之间产生联系，在某些生产制造工序中能够配合进行工作。同时，具备高度集成化的制造系统能够与其他质量更好的系统相融合，从而进一步促进机械制造的发展和机械自动化的应用。

4.3 智能化

智能化是当前煤矿机械制造的重点发展方向之一，智能化的发展使得在机械制造过程中人工与机器能产生双向的互动，促进机械制造系统与行业之间的融合。智能化主要是应用计算机技术、编程技术等先进的手段，通过对机械制造的调控实现智能化应用。智能化的优势在于能够在很大程度上利用机械替代人工解决问题，同时，由于智能化设备能够模拟设备工作的流程和各种突发情况，可以通过智能化监控设备运转，减少人力资源的浪费以及因人为导致的设备运转等方面的问题，提高生产效率[7]。

4.4 全球化

随着机械自动化技术的发展，煤矿机械设备市场的竞争愈发激烈，我国对煤矿机械制造的研究也逐渐增加，越来越多的制造企业随之进入国际市场。从国际机械自动化发展环境来看，虽然我国煤炭机械设备市场一直处于迅猛上升的趋势，但国际竞争激烈，并且目前煤炭的需求量巨大，急需生产效率高、性能稳定、安全性强的煤矿机械设备。因此，必须加大对煤矿机械制造的研究力度，使我国在国际竞争上具有更大的优势。

5 结语

在煤矿机械设备制造中，机械自动化技术的融入使得设备的功能更加完善、使用方向愈加繁多。通过在煤矿机械制造中加强机械设备设计、优化生产工艺和融入自动检测技术，能够有效地提高设备本身的质量，结合当前融入机械自动化技术的煤矿机械设备在煤炭掘进、开采、运输和监控中的应用，为了提高煤矿开采量，提升煤矿的经济效益，应当结合机械自动化技术的发展，从机械化、集成化、智能化、全球化的角度，进一步探究我国煤炭机械制造自动化的发展趋势，从而使煤炭的采掘更加智能，创造更大的经济价值。