煤矿机电一体化技术应用及发展研究

摘 要：机电一体化随着生产与科技的发展而逐渐被赋予新的内容，其产品由于融合了多项工艺而具有先进性、系统性与科学性。现代煤炭领域相关技术的发展为机电一体化技术的推广与应用提供了广阔空间，并为促进煤矿机电一体化技术的发展发挥了重要作用。

关键词：煤矿机电；煤矿生产；机电一体化

1 前言

煤矿开采技术的发展使生产能力不断提高，并不断出现新型配套机械设备。煤矿机电一体化融合了微电子、人工智能、自控、传感等技术，使煤炭生产发生了质的飞跃，机电一体化技术对于煤矿实现高产稳产具有重要作用。

2 煤矿生产中机电一体化技术的应用

2.1 煤矿安全生产监控系统

在煤矿生产中，机电一体化技术的应用主要涉及计算机、机械、自控等一些技术。而矿井生产中，最重要的是监控系统，该系统不能连续停机，否则就会威胁到矿工的生命安全。应用机电一体化技术后，通过局域网使数据库实现同步模式，软硬件的结合而使数据库与主机同步，实现网络上传、图形显示、数据检索等功能，经在矿井中监控系统的实际应用，发挥了良好的效果。

2.2 煤矿运输机

经济的发展增加了用煤量，而目前国内煤矿企业的运输与提升系统与国外差距较大，不能适应发展的需求，因此需借鉴国外的成熟技术，并开展相关研究，将机电一体化技术应用于煤矿运输与提升系统中。当前技术比较先进的设备是内装式提升机，它在设计中采用结构简单的电机滚筒一体化设计，操作便捷，在控制实现了完全自动化。国内很多煤矿在运输生产上已普遍采用了大规模的皮带式强力运输机，该设备实现了远距离、大输送量的连续输送，具有运行安全效率高，自动化的优点。在控制系统监控下，具有自我诊断和保护功能。尽管在自动化方面还存在一些不足，但已在实际应用中不断完善。

2.3 采煤机

国内众多煤矿都使用综合机械化采煤系统，对于促进煤矿自动化的发展发挥了重要作用。起初使用的是液压牵引采煤系统，目前已发展为电牵引采煤系统。相对于液压装置而言，机电一体化牵引技术具有以下五个优点：一是牵引特性好，能够为采煤机克服阻力，为其提供有效的牵引力，并在下滑时实现制动功能；二是因设置有防止下滑的制动装置，因此可以在大倾角煤层进行工作；第三是运行可靠性更高，由于该设备整体磨损小，故障少，维修少，因此可以在恶劣环境下长时间工作；第四是该设备具有良好的动态性，可以利用控制系统对各种参数及时进行调整；第五是体积小，结构简单，使用效率高。由于电牵引采煤机已采用计算机控制，可以实现支架自动化，此外，将微机监控装置配置在工作面刮板运输机中，可以使系统实现自动化控制。

采煤机中应用机电一体化技术后，对于提高采煤机设备的整体动作协调性、安全性、操作方便性、可靠性以及工作效率都具有重要作用，产生了非常明显的经济效益和社会效益。

2.4 带式输送机

由于具有输送量大、可长距离输送、效率高、运行可靠及自动化等有优点，带式输送机逐渐成为煤矿井下原煤输送系统的重要运输设备。当前主要应用机电液一体化的CST可控软启动装置为煤矿平滑起动运送大惯性载荷所采用的长距离皮带运输机而设计的软驱动装置，一台或多台CST能够驱动一条皮带运输机，因动态分析、在线监控及启动延迟等技术目前还未完全解决，因此带式输送机的中间驱动点通常为三点驱动，在一定程度上限制了输送机运量与单机长度。而输送机监控设备在功能、灵敏度、可靠性及寿命等方面与国外同类的先进设备相比还存在很大差距。

2.5 支护设备

煤矿综合机械化采煤工作面上的支护设备被称为液压支架，液压支架正融合计算机与液压控制技术，向电液控制方向发展，实现双向邻架定压或自动移架成组，可有效减少其对顶板与支架产生的冲击载荷。为液压支护设备提供高压液体的装置是乳化液泵站，由于其高压、大流量的供液能力较强，因此可以结合工作面液压支护设备的用液量对供液量进行自动调节。国内的智能型乳化液泵站系统通常包括自动配液系统和供液系统两部分，能够根据油箱油位高度进行自动检测和配液，自动控制高、低液位，对乳化液浓度实现在线检测和自动校正，浓度不符合标准时进行声光报警，并定时自动反冲洗，可对实际用液量进行监控，实现远距离传输，通过液晶显示器对乳化液各项指标参数进行实时显示。

2.6 掘进机

國内很多煤矿使用掘进机做为掘进机械，通常利用矿用隔爆安全型开关箱和操作箱、控制按钮、电铃、照明灯、掘进机用隔爆型三相异步电动机、低浓度甲烷传感器等构成掘进机电气系统做为掘进机的电气部分，配合液压系统操作完成整机的各种工作。

3 煤矿机电一体化技术的发展趋势

随着煤矿机电一体化技术的不断发展，以及受到采掘环境变化与采掘方法优化的影响，相关技术设备会向着可靠、安全、经济、先进的方向不断发展。

一是从布局与供电等级角度看，地面特高供电等级会由目前的35千伏升高到60千伏。供电综采工作面目前采用3千伏，而采用10千伏供电的机电设备也已逐渐应用。控制设备与供电环节的增多，带动缆线长度及分布网络也逐渐发生变化，而普遍应用移动式供电设备；二是从单个设备电功率角度看，采煤机、工作面刮板输送机等成套机电设备逐渐向高效率、大功率、重型方向上发展，采用机电一体化技术后，与过去应用的设备功率相比已翻倍；三是从吨煤用电比例角度看，吨煤用电比例会逐渐升高，尤其是在运输环节上，耗电比例也会逐渐上升；四是从设备控制手段角度看，控制手段将向远距离控制、线控制及集中控制的主流方向发展。可编程控制器与单片机的应用，标志着软件控制会逐渐被硬件控制所取代。操作界面更加简洁和准确，模糊控制将会被量化控制所代替。不断升级的智能控制、远程控制及网络监控会逐渐成为未来的发展趋势；五是从安全保护内容上看，具有过载、风电与瓦斯电闭锁、过欠压、三相平衡等众多保护功能的智能型综合保护装置，能够实现真空断路器漏气报警功能的真空隔爆开关、具有机械电气互锁保护、高低压连锁保护等功能的电气设备将会被广泛应用；六是从设备性能、质量上看，设备质量的提高，性能的完善离不开机电一体化的推广应用，可以看到，在调试设置得当，遵章操作情况下，基本不会发生诸如电动机烧毁等影响设备运行的严重故障。

4 结束语

随着机电一体化技术的进步，国内煤矿机电一体化技术的相关研究与应用将会产生重大突破，以提高煤矿生产效率，促进煤矿生产安全高效的发展。

参考文献

[1]李稚敦.浅论生产现场机电一体化[J].科技情报开发与经济，2009.2.

[2]宫传强，董双辉.浅谈机电一体化技术[J].科技资讯，2009.11.

[3]张志伟.煤矿机电一体化产品在煤炭生产中的应用[J].中国科技博览，2009.3.

作者简介：张艳波（1963-），女，现工作于七台河矿业精煤集团有限责任公司三和分公司，主要从事煤矿机电技术工作。