浅析煤矿机电技术一体化应用研究

潘建武

(汾西瑞泰能源集团有限责任公司安监部，山西左权032600)

0 引言

机电一体化是集机械技术、微电子技术、光学技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、接口技术、软件编程技术等多学科的交叉综合，具有技术、经济及社会效益。机电一体化在煤矿系统的应用，很大程度上降低了煤矿生产的劳动强度，改善了煤矿工作环境和安全系数，提高了煤矿系统的劳动生产率，对煤炭行业的发展有着积极的促进作用。

1 一体化在煤矿机电技术中的作用

1.1 有效提高煤矿生产的安全系数

在没有引进机电一体化生产时，煤矿工人需要深入幽暗潮湿的矿井进行日常作业，井下所有的工作都需要人工完成，工人工作强度大，几乎是超负荷运转。长此以往，不仅会对矿工的健康造成影响，复杂多变的井下环境与突如其来的透水事故、瓦斯爆炸事故还会威胁到广大矿工的人身安全。

1.2 有效提高煤炭生产的效率

在煤炭开采过程中应用一体化机电技术，从根本上改变了煤炭企业的生产方式，用机械取代人工，将人力从繁重的机械劳动中解放出来，实现人力资源的合理优化配置。不仅如此，人力不同于机器，人会有疲累感，超时高负荷工作会降低工人的生产效率，不利于煤炭产量的提升。用机械取代人工后，只要定期对其进行养护维修，机械就能长时间保持高强度劳动，降低了不确定因素对生产造成的影响，有效提高了煤炭生产效率。

1.3 有效提高煤矿企业的经济效益

在煤矿生产中运用机电一体化技术，能够有效节省人力开支，降低了生产成本，还提高了煤炭产量，为企业创造了更多的经济价值，使煤炭开采企业的经济效益得到大幅提升。企业盈利增长，员工的福利待遇自然水涨船高，一定程度上改善了煤矿井下作业人员的生活质量。

2 煤矿机电一体化技术的应用

煤炭的生产过程主要包括“掘进、采煤、装、运输、提升”等几大系统。机电一体化产品在这几大系统中都有着广泛的应用，极大地提高了煤矿的生产效率和安全系数，改善了工人的工作环境。节约了大量的成本及生产资料。

2.1 机电一体化技术在采掘过程的应用

掘进是煤矿开采的基础工作，掘进的效率直接影响采煤的效率。机电一体化在掘进中的应用就成为了一种必然。现阶段，大部分煤矿业中都普遍采用掘进机这一机械技术，我国已开发出20 多种型号的掘进机，形成了一系列产品。掘进机机电一体化技术的应用主要体现在三个方面:负载反馈调速技术;掘进机行走调速技术;离机遥控技术和工况监测及故障诊断技术。这三种技术在掘进机中的高水平应用，将是掘进机机电一体化技术的研发重点，以更好地提高掘进速度，进而提高煤矿系统的生产效率。

煤矿业实际生产过程中，最为重要的一个机械产品就是采煤机，它的生产效率如何，不仅关乎到煤矿业的产量，而且还会直接影响到企业的经济效益。电牵引采煤机是机电一体化在煤矿中的典型应用。比如，辽源煤矿机械厂生产的MGD150NW型采煤机，按照西安煤业公司的采掘条件以及具体储量进行设计，实际应用过程中取得了较好的效果，这对于西安煤业公司的采掘速度及产量的提高具有积极的促进作用。电牵引采煤机与传统的液压牵引式采煤机相比，具有以下优点:良好的动能、牵引特性、操作方便、适用性强等，可应用于缓倾斜煤层，大倾角煤层，其运行可靠并且使用寿命长、反映灵敏、结构简单、效率高。电牵引采煤机是目前煤矿行业普遍使用的设备之一，降低了煤矿开采人员的工作难度，提升了整个生产流水线的运行效率，大大提高了出煤率。

2.2 机电一体化技术在运输过程的应用

带式输送机广泛应用于工业领域，在煤矿系统中主要是普通型皮带，制成100 ～200 m。现在，大多数煤矿井下生产已经实现了皮带化。带式输送机属于高效连续运输设备，输送距离长、运量大、连续输送且运行可靠。机电一体化技术在带式输送机中的应用主要采用CST 可控软启动装置。CST 对启动阶段和缓冲阶段的加速度进行控制，减小甚至消除胶带的张力;CST 还可以在空载状态下启动，避免冲击电流的危害PLC 控制液压系统是实现CST 系统的关键。这种启动形式，保证了带式输送机的高效运行。

提升机是煤矿系统主要耗能设备之一，耗电量大，原始的TKD 系统耗能大稳定性差。随着机电一体化进程，数字化控制系统已经应用于现在的提升机中。数字化控制系统可以有效避免冲击、失控等现象的发生，提高安全系数;在节能方面也有良好的表现。现在这套系统已在国内很多中小型煤矿系统，改善了煤矿提升机系统性能。

采用机电一体化技术大大改善了斜井乘人装置，改善后使该装置运行更加平稳安全、动力消耗降低。并使用PLC 控制信号系统，简化了操作过程，便于设备的维护、检修，同时提高了运送人员效率。这一技术的运用大大改善了煤炭企业以前斜井乘人器高耗能、运送人员效率低、环境差的局面，同时也成为煤炭企业一个闪亮的窗口。

2.3 机电一体化技术在其他配套装置方面的应用

煤炭在开采过程中，巷道中会产生大量的可燃有毒气体，根据重大瓦斯爆炸事故资料的统计分析，瓦斯爆炸占事故总起数的60%左右。为了提高安全系数，减少采矿过程中的人员伤亡，稀释和排除有毒气体显得尤为重要。机电一体化在这方面的应用很好地解决了这一问题，近几年出现的一种双电源电气闭锁真空磁力启动器，用来实现掘进层面的双风机、双电源自动切换只需要几秒钟时间，大大降低了掘进面无计划停风带来的损失，更有力地保证了安全。超大功率的局部通风机在超长距离掘进巷道中已经有了很好的应用。针对砚北煤矿3 000 m长距离单巷道掘进过程中，选用了超大功率4 ×37 kW 的FBDY型通风机有效实现对掘进工作面的长距离、大功率风量输送，使巷道温度比原2 ×3 kW 对旋局部通风机下降了2℃以上，有效风量提高了57.91%。

煤矿安全生产是煤炭行业高度重视的问题，由于我国煤矿井下生产条件复杂，地质条件多变，自然灾害较为严重。安全监测尤为重要，可以有效避免伤亡事故的发生。煤矿安全监测监控系统是实现矿井安全生产的重要保证，国家提出“先抽后采、监测监控、以风定产”的十二字方针，充分体现了监测监控系统在煤矿安全生产中的重要性。19 世纪80 年代初，我国从美国、法国等引进了一批先进的安全监控系统，安装在部分煤矿中;20 世纪90 年代以来，紧跟世界监测监控系统的发展潮流，我国自行研发的KJ90、KJ95 系统已广泛应用于国内的各大煤矿。随着科技水平的进步，网络技术、光纤工业电视技术、无线传感网络等技术已在煤矿安全生产监测测控系统中得到了应用，比如黑龙江移动的GSM 和GPRS 网络已对全省实现了风机主扇监控和瓦斯浓度监控，在很大程度上减少了安全隐患。我国煤矿安全生产系统还存在着一些问题，煤矿安全监测生产系统的通信协议不规范，数据共享问题，没有有效利用网络实现系统集成等。相信随着不断的发展进步，这些问题都会一一克服，各大高校和科研机构也针对这些问题进行了一些研究，也取得了一些进展。我国的煤矿安全监测系统正向网络化发展。

3 结语

随着科学技术的迅猛发展，机电一体化技术已经逐渐渗透到煤炭开采的各个环节中。当前高度智能化、信息化的一体化采矿设备具有操作、维修、养护便利、体积小巧便于移动、安全系数高、兼容性强、灵活易控等特点，将工人从高强度的机械劳动中解放出来，为进一步实现人力资源的优化配置、有效提高煤矿生产的安全系数与实际效率、节约人力成本、实现经济效益最大化打下坚实的基础。

［1］王晴.我国煤矿机电技术的发展现状研究［J］.科技创新与应用，2012(13).

［2］王丹，于涛. 有关煤矿机电一体化的应用与发展探究［J］.科技致富向导，2012(11).