浅谈机电一体化技术在煤矿生产中的重要意义及应用

张维东

【摘 要】现代领域的机电一体化是集传统机械与微电子技术、智能技术于一体的综合技术。煤矿领域运用机电一体化进行设备升级与改良，对促进煤矿企业生产效率和扩大国家煤矿生产规模具有十分重要的意义。煤矿机电一体化主要体现在采煤机、提升机和输送机等主体设备中，并在日后的发展中逐步发挥其作用和影响。

【关键词】煤矿 机电一体化 采煤机 提升机 输送机

1前言

煤炭行业是我国国民经济的基础，随着煤矿规模的逐渐扩大，以及煤炭行业的不断发展，国家及相关部门逐步对工业结构进行调整与结构优化，通过改造现有煤矿、关闭和淘汰生产能力落后的小煤矿，加快大型煤炭基地和现代化大型煤矿的建设。我国煤炭资源总量约5.57万亿吨，煤炭资源总量居世界第一。鉴于我国“多煤、贫油、少天然气”的特点或劣势条件，在相当长的一段时期内，國内能源结构仍将以煤炭为主，煤炭产业仍然是基础产业中的龙头，占据举足轻重的地位。进入21世纪，我国煤炭工业快速发展，煤炭的年产量及销售量均逐年递增，煤炭已超过全国一次性能源消费总量的一半以上。近年来，煤炭生产的水平明显提高，煤矿产业结构调整也取得了重大的进展，一些企业开始实施跨地区、跨行业的产业联合，煤、电、化、路、港、航产业链开始形成规模化，促进了煤炭开采技术装备的升级改良。目前，我国煤炭工业已具备了设计、施工、装备及管理千万吨露天煤矿和大中型矿井的能力，一些大中型煤矿已经大量使用现代化综采设备、综掘设备和大型高效露天剥、采、运、支成套设备。但是，我国煤炭开采技术装备的总体水平仍然很低，煤炭生产技术装备仍处于机械化、部分机械化和手工作业并存的多层次结构，全国煤矿非机械化采煤比例较大，大中型国有重点煤矿设备严重老化，而小型矿井的生产技术装备水平又极低，造成了煤矿工艺的整体落后。为此，只有大幅提高大中型煤矿产量，才能在保障煤炭稳定供应的前提条件下，完成煤炭生产结构优化调整。

2煤矿机电一体化的内涵及意义

机电一体化技术是将机械技术、电工电子技术、微电子技术、信息技术、传感器技术、接口技术、信号变换技术等多种技术进行有机地结合，并综合应用到实际中去的综合技术。随着计算机技术的迅猛发展和广泛应用，机电一体化技术获得飞速的发展和革新，现代化的自动生产设备基本上都为机电一体化产品，而且融合了智能化技术，增加其功能性。通常来说，机电一体化由五大要素构成：结构组成要素，动力组成要素，运动组成要素，感知组成要素，职能组成要素，这五大要素相辅相成，有机结合。与此同时，构成机电一体化的五大组成要素其内部及相互之间都必须遵循结构耦合、运动传递、信息控制与能量转换四大原则，这样就构成了一个系统性的现代机电一体化组合。

煤矿作业的基本目标是提高矿井作业效率，因此煤矿机电一体化对于提高矿井作业效率、改善作业环境等具有重要的意义。具体而言：第一，煤矿机电一体化能够提高劳动效率。机电一体化产品的应用，改变了传统落后的生产方式，大量新型自动化电子设备的使用彻底转变了煤矿的作业模式，明显降低了劳动强度，极大地提高了劳动效率。第二，煤矿机电一体化能够提高劳动安全保障。采用机电一体化设备进行煤炭的采掘、运输、提升等，不仅可以使矿工从繁重的体力劳动中解脱出来，还能降低发生事故和危险的概率，防止工伤和职业病的发生，确保矿工的生命安全。第三，煤矿机电一体化有利于增加经济效益。煤矿机电一体化技术的运用，不仅提高了煤炭的产量，增加了企业的经济效益，同样使矿工的劳动收入有所提高，改善矿工的生活质量。

3机电一体化技术在煤矿生产中的应用

煤矿机电一体化主要体现在采煤机、煤矿提升机和煤矿带式输送机等主体设备中。

3.1机电一体化技术在采煤机中的应用

电牵引采煤机是机电一体化技术在采煤机的一个典型应用。电牵引采煤机的优良牵引特性是许多液压牵引采煤机无法做到的，而且还能够在采煤机下滑时进行发电制动，广泛应用于大倾角煤层的开采作业。电牵引采煤机的机械传动结构简单轻便，仅需要一次电能与机械能之间的转换，即可获得高达99%的转化效率，这比传统液压采煤机的70%的转换效率大大提高。牵引电动机轴端装有停机时防止机器下滑的制动器，因此适用于40°～50°倾角的煤层，且不需要其它防滑装置，具有运行可靠、寿命长等优点。

3.2机电一体化技术在煤矿提升机中的应用

目前煤矿机电一体化、自动化水平最高的设备是矿井提升机，基本上均为全数字化交直流提升机。尤其是内装式提升机，在结构上将滚筒和驱动合二为一，这种设计大大简化了机械结构，充分体现了机电一体化设计的综合优势。而且，全数字化提升机的运行过程高度可靠，采用总线方式，大大简化电器安装。此外，其硬件配置相对简单，具有互相兼容的优点。我国已成功研制成出具有自主知识产权的全数字化提升机，其性能先进、操作简便、准确可靠。

3.3机电一体化技术在煤矿带式输送机中的应用

带式输送机是我国煤矿井下输送系统的主要运输设备，现代带式输送机具有距离长、输送量大、运行可靠、效率高、连续作业及易于实现自动化等特点。因此，近几年来带式输送机已成为机电一体化技术的研究重点。目前主要采用机、电、液一体化的CST可控软启动装置，它是一种专门为煤炭或金属矿石的长距离皮带运输机而设计的软驱动装置，采取这种技术，一条皮带运输机可以由一台或几台CST驱动。

机电一体化技术是企业信息化的重要支撑技术，目前已经成为矿山综合自动化的基础，在煤矿采、掘、运装备的应用和推广，极大地提升了我国煤矿生产的综合实力，为实现高效、安全、洁净、结构优化的煤炭工业生产打下了扎实的基础。

4结语

矿山机械企业要抓住目前我国产业结构调整和企业深化改革之机，在国家政策的指导下加快自身矿山机械企业改组、联合、兼并、破产、重组和股份制改革的步伐，组建以矿山机电一体化制造企业为主体，具备自主研发与转化能力的高科研水平的企业实体，为我国煤炭工业的发展做出积极贡献。

参考文献：

[1]董凯雄.关于采煤方法的选择及应用.科技传播，2011年16期.

[2]李爱芝.机电一体化在煤矿中的应用前景分析.企业导报，2011年08期.

[3]徐明.浅述煤矿机械与机电一体化技术.科技信息，2011年17期.