煤矿采掘设备的自动化设计与应用

孟鹏 史军伟

摘 要：煤炭作为重要的生活、生产能源，在我国国民经济发展中地位突出，煤炭开采业发展离不开先进的开采设备支持。现代科技技术为煤矿采掘设备的设计与研发奠定了基础，在此基础上，本文对我国煤矿开采设备的使用现状作出分析，研究设备自动化发展的方向与趋势，为煤矿采掘设备的自动化设计与应用提供参考。

关键词：煤矿；采掘设备；自动化设计

中图分类号：TD421 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2017）03-0094-02

Abstract： As an important energy of life and production， coal plays an important role in the development of national economy in our country. Modern science and technology has laid the foundation for the design and development of coal mining equipment， on this basis， this paper analyzed the current situation of the use of coal mining equipment in China， researched the direction and trend of development of automation equipment， to provide reference for automatic design and application of coal mining equipment.

Keywords： coal mine；mining equipment；automation design

设备制造是行业发展的基础条件，煤矿开采在工业发展中具有重要的地位，提高找煤、采煤水平是提高煤矿矿采效率的前提。煤矿采掘设备自动化设计与应用是煤矿业安全生产的保障，基于此，针对我国煤矿采掘设备应用问题现作出以下分析，探讨设备自动化设计与生产要点[1]。

1 煤矿采掘设备应用现状

我国煤炭资源丰富，煤矿开采和生产在工业发展中占据重要地位，煤矿采掘设备和技术应用水平直接关系煤矿业的发展层次。社会主义经济发展以来，我国煤矿采掘技术和设备应用水平有所提高，但与发达国家之间的差距仍然存在。我国煤炭开采工作量大，但自动化设备应用普及率并不高，应用技术也有待提高。尤其是在一些中小型煤矿开采中，自动化设备使用频率不高，一方面是由于中小煤矿开采量有限，运营资金有限，自动化设备购进需要花费大量资金，增加生产成本，从经济效益方面来说，使用自动化采掘设备效用不突出。另外，在一些偏远地区，小型的乡镇煤矿开采，自动化设备使用也较少。这主要是因为在偏远山区，煤矿开采技术水平不高，缺少专业的设备操作人员，实践经验与技能知识不足都导致煤矿采掘自动化技术应用不成熟。同时，乡镇煤矿开采规模较小，山区煤矿交通通达度不够，一些大型的煤矿采掘自动化设备难以投入使用，因而人工作业比率较大。

煤矿采掘自动化技术的应用主要是利用信息科技和网络技术，结合现代机械生产特点，实现煤炭开采过程自动化控制，其生产管理全程均实现跨学科的自动化运行，提高开采效率的同时减少人工作业量，促进安全生产与科学管理。我国煤矿资源丰富，煤炭开采量大，但是对于自动化采掘设备的研究设计相较于发达国家并不完善。我国煤矿采掘自动化设备与技术应用水平不高、发展程度不深，但我国煤炭市场广阔、煤矿开采和利用需求大，因而自动化采掘设备与技术发展前景良好[2]。

2 煤矿采掘设备的自动化设计

2.1 智能设计

煤矿采掘工作中需要运用到的自动化设备的设计和使用上要保证智能化，矿井勘测等自动化发展利用计算机智能系统能够促进煤矿开采作业的高科技发展。煤矿自动化设备设计中需要使智能操作制定与人员操作模块相适应，设备内部环境设计要符合人体工学、美学和力学，满足人基本的生存需要，符合作业环境与采煤环境设计要求。例如设备机器设计中，可以设置自动诊断、自动调整和自动检测等内容，方便作业人员操作和控制。对于矿井内采掘、输送等，当深度达到100m以上、1 000m以下，需要保证设备与地面的垂直状态，设计好作业距离，利用雷达、遥感探测，结合物料输送负荷与承载指标计算升降机的施工标准，实现设备智能定位、传输和承重。

2.2 一体化设计

自动化设备的设计需要不断更新和完善調控方案，采用一体化工作机制将人的指导控制作用与设备运行速率结合起来，提高作业效率。煤矿采掘的开拓内容丰富，煤矿通道主要分为主井和副井，主井用来运输煤，副井则用来运送设备、矸石和作业人员。井下通风、运输和开采设备可以通过一体化设计，将作业流程连贯起来，根据煤层分布直接划分开采区域。矿山地下岩层、地层属性不同，不同开采区凿井、采掘和巷道开挖方式均不同，要提高工作效率，可以在人机一体工作模式基础化，分类、统一实行设备一体化生产。

2.3 传送全自动设计

煤矿采掘中井下传送工作很重要，一般要求煤矿挖掘采集后由传送带运出。因此，在传送设备设计中要求保证传送工作的连续性，保障煤炭运输不中断，运输机的工作效率直接影响传送效率和采掘效益，可以设计全自动带式运输机，增加单位面积和时间上的煤炭运运送量，也提高传送速度。煤矿采掘设备机电一体化设计实现煤炭采掘、传送全自动，不仅需要提高工作量，还要保证作业安全。矿井地下环境复杂，安全隐患较多，作业人员井下作业难度大、危险系数高，全人工作业形式难以提高工作效率，生命财产安全也难以保障。在此基础上，实现煤矿开采传送全自动，方便电牵引采煤机更好地适应井下环境，节省人工成本。煤矿采掘属于地下深井工作，实现煤矿挖采、传送作业全自动化，有利于完善设备和技术的设计与应用推广工作。

3 煤矿采掘设备的自动化应用

3.1 检测应用

开采煤炭需要进入地下工作，矿井下环境复杂，工作条件恶劣，由于不同地区地质构造不同，岩层岩性与稳定性也不同，井下潜在风险较多，因而在煤炭开采前和工人下矿作业前都要做好井下探测、检查工作，及时发现事故隐患。人工探测能力有限，可以利用先进的探测自动化技术对井下个位置，如压风机房和变电所等，了解内部瓦斯、湿度和温度等情况。自动化监测装置可以利用光纤网络与上位机连接，方便数据采集。矿井监测数据由传感器完成，一旦工况数据出现明显变动后，会及时出发报警感应系统。煤矿采掘对矿下作业安全要求系数高，实现境况自动化监测，减少人工感应时间，提高报警速率，保证矿工安全。煤矿采掘总利用自动化设备与技术实现井矿实时监测，体现矿采智能化要求。

3.2 采掘应用

我国煤炭资源丰富，工业生产对煤炭需求不断扩大，由于开采技术限制，深层煤开采量不多，而表层煤和浅层煤开采殆尽。要更好地满足工业生产对煤炭资源的需求，就要不断创新煤矿采掘设备设计和技术应用，增加深层煤开采力度。矿山深层地质条件更为复杂，煤矿资源等开采难度大，对设备和技术使用要求高。电牵引采煤机的使用更能满足深层煤开采要求，能够在矿下设备调运和下滑中实现制动，及时调整综采设备姿态，为采掘机械正常工作提供动力和安全保障。矿山采煤经常会遇到地下斜坡倾度大而影响采煤和运输，煤炭机等综采设备在斜坡度达40°～50°时仍能保持正常作业姿态。采矿自动化设备和技术在煤炭采掘中主要应用作用就是减少人工作业量，保障矿工生命安全。

3.3 电气应用

煤矿采掘地下环境恶劣，需要提供必要的矿下电气设备，辅助地下采矿工作。煤矿开采中常用的电能供给设备有排水机和风机等。采用自动化电气设备完善井下排水、排风工作，有利于工作条件的改善和工作效率的提高。现代煤矿采掘设备实现自动化设计和应用，再结合运用自动化监测技术，不仅可以在运行过程中完成实时检修，还能够及时获取机器作业数据，科学管理矿下开采工作。自动化电气设备在煤矿采掘中运用，改变了传统作业方式，并且在利用现代信息技术的基础上，设备安装和使用简单，能够实现全程数据监控，减少人工操作误差，提高煤炭产量。矿井自动化电气设备对地下水、温情况进行探测，数据采集后通过计算机运算，样本可参考度更高。

4 结语

煤炭资源是我国工业生产所需的重要能源，工业化进程不断推进，煤炭需求度和开采度增大，通过采掘自动化设备和技术的應用，不仅能够有效减少人工作业成本，还能进一步保障煤矿开采效率，提升经济效益的同时保证矿工生命财产安全，体现人本管理思想和科学生产要求。煤炭开采过程中使用到的电气自动化设别和地下探测设备都是煤矿采掘自动化生产和管理的体现，产生经济效益的同时保证环境效益，减少盲目开采产生的况下安全事故。对煤矿采掘自动化设备设计和技术应用的分析，有利于提升我国煤炭开采工艺和水平。

参考文献：

[1]买耀东.煤矿机械设备电气自动化技术的应用[J].科技展望，2016（33）：114.

[2]程亚帅.煤矿机电设备自动化技术的现状及应用[J].机械管理开发，2016（11）：129-130.