机电一体化技术在煤矿支护设备中的应用探讨

刘凤明

【摘  要】随着科学技术的发展，我国的机电一体化在煤矿支护设备的应用也越来越广泛。随着时代进步与科技的发展，煤矿行业的发展也发生了很多的变化，传统的煤矿机电设备逐渐地不能适应高产高效煤炭的生产需求，将机电一体化技术应用到煤矿煤矿生产中，已经成为煤炭行业发展的必然趋势。其中，支护设备是煤矿生产过程中的重要设备之一，强化对煤矿支护设备应用机电一体化技术的研究，对于现代化煤矿企业的转型具有极强的现实意义。

【关键词】机电一体化技术;煤矿支护设备;应用探讨

引言

多山区、少平原是我国基础地貌特征，这就赋予了我国煤炭资源较为丰富的特点，全国范围内各多山区地下都蕴藏着丰富的煤炭资源。煤是一个国家工业发展的血液，因此，如何将煤炭资源进行充分的利用，促进国家经济稳定发展是当前摆在煤炭企业面前的一道难题。过去几十年无节制的开采，使得当代煤炭企业开采工作越来越困难，基于这一现状，要想促进煤矿资源的开采能力的进一步提高，首要工作就是要努力提升煤矿机械性能，提高机电一体化技术水平，保障煤矿机械的正常运行，促进煤矿开采走向高新科技发展之路。

1机电一体化技术的简介

何为机电一体化技术？集自动控制系统、信息技术和计算机技术等多种新兴技术为一体的现代化技术便是机电一体化技术。它需要由机械制造、计算机系统、信息处理等多种技术知识共同组成。尽管这类技术在各个领域中都有广泛应用，但其在煤矿机械中的应用对于煤矿的开采生产工作而言却有着其它技术无法比拟的优势。下面便简要分析下机电一体化技术在煤矿机械中应用的价值。（1）机电一体化技术的应用有利于工作效率的提高。自动化技术和微处理的设备在煤矿开采中的应用极大地减少了开采人员的体力劳动工作量，机械代替人工的方式有效的提高了劳动效率。（2）有利于开采安全系数的提高。传统的煤矿开采中工作环境较为恶劣，使得机械的安装环境亦不佳，一旦机械经过长时间的工作后，其便极易存在安全方面的故障。而当机电一体化技术被应用后，由于人工操作失误所引发安全事故的概率便被降低，如此，劳动安全系数便可提高。（3）煤矿企业的经济效益可以得到提高。机电一体化技术的应用可以大幅度提高煤炭的生产量。如此，企业的效益便可增加，矿工的收入便也能同步增加。

2煤矿机电一体化技术及其应用作用

煤矿机电一体化技术集计算机、电气、电工电子、机械等技术于一体，在实现煤矿生产信息化、自动化等方面起到重要作用。煤矿机电一体化技术类型多样化，包括信息处理技术、自动控制技术、检测传感技术，优势作用鲜明的同时多样化。比如，检测传感器技术具有检测、传感、控制等功能，实时控制煤矿生产中的系统设备，自动操作的同时准确检测煤矿各个环节，动态监督以及实时反馈系统设备异常运行情况。又比如，自动控制技术可以划分为积分控制技术、比例控制技术等，要针对煤矿机电系统以及设备运行要求以及运行状态，优化利用机电一体化技术，在自动化控制基础上及时发现、妥善处理故障隐患问题，在风险预测、预警、诊断、处理等相互作用下实现煤矿高效生产。煤矿机电一体化技术的科学应用是对传统煤矿生产的转型、升级，保证煤矿生产安全的同时减少了作用到煤矿生产中的财力、物力、人力，提高煤矿生产效率的同时安全事故发生率以及生产成本最小化，煤矿资源开采、利用等环节得以优化，利于煤矿企业在综合效益持续提升基础上增强市场综合竞争力。

3机电一体化技术在煤矿支护设备中的应用

3.1电气控制系统采用PLC控制技术

由于履带行走式支架要控制的对象比较多，并且众多控制对象间逻辑关系较为复杂，应用PLC控制技术软件则能够有效地理清控制对象之间的逻辑关系，并具有逻辑控制体积小、故障点少、接线简单、维修便利等特点。再加上PLC控制技术自身具有自诊断和故障处理功能，自动化领域的应用范围较广，煤矿支护设备应用PLC控制技术则是重要的发展方向。

3.2机电一体化技术在安全系统中的应用

作业人员的安全与否是确保煤矿生产过程是否可以顺利生产的关键所在，因此，将机电一体化技术充分应用到煤矿作业的安全生产检测和安全生产监控中也是煤矿企业重要的研究方向，亦是煤矿生产的典型标志。尽管對于我国而言，煤矿的安全生产检测与监控系统的研发起步较晚，但机电一体化在这其中的应用仍然十分明显。我国自主研发的kj95系统与kj90系统都是典型代表。这类监控系统在工作中既可以快速找到故障的具体发生环节，为工作人员发出警报，也能为检修人员寻求故障原因与位置提供便利。可以说，安全监控系统的存在可以为设备的正常平稳运行提供保障，也可以减少设备维修的耗时。更为重要的是，随着科学技术的发展，煤矿机械中的安全生产与监控系统也逐步实现了智能化，这也极大地增加了煤矿生产的安全率。

3.3电液控制支架的应用

液压支架是煤矿开采过程中的重要支护设备，目前正在向电液控制支架的方向发展。在液压支架中应用电液控制技术，不仅能够有效地提升煤矿开采作业的自动化水平与生产效率，还能够有效地弥补手动液压控制中的缺陷。首先，电液控制能够有效地保证支护设备的支撑力，增强支护的效果;其次，应用电液控制技术还能够提升移架的速度，确保支架能够跟机作业，保护顶板围岩的稳定性;再次，还能够实现多架同时推移输送机，使输送机缓慢弯曲，保持工作面输送机的直线性，实现工作面的平直推进;最后，应用电液控制技术能够依据煤矿的地质条件与矿井构造，对控制方式进行灵活的选择，尤其是在薄煤层开采中应用大倾角液压支架，更能凸显其优势。随着技术的进步与发展，对液压支架的研究越来越多，在国外研究出的液压支架中，一般采用电液控制阀组，并且液压支架电液控制技术的发展水平较高。液压支架电液控制技术共有两种工作方式：一是利用电磁先导阀控制主控阀组，再利用较小的电磁力控制较大的液体流量，在计算机控制下实现液压支架的自动升降、移动，每个循环时间为8～105。二是在每一个电液阀组上使用一台微型电动机经过齿轮减速带动凸轮，推动液压阀，并通过计算机控制液压支架的自动升降、移动，循环时间降至5～6。由于机电一体化所具有的的优势，工作人员能够利用传感器接收液压支架所测数据，并通过计算机对这些数据进行处理分析，实现对液压支架的自动化控制。在国内，在20世纪80年代中期，就开始了对液压支架电液控制技术的研究，但经过几十年的时间，依旧没能够广泛地推广，主要是依赖进口。

3.4计算机与液压支架支护设备的结合

一个较为完善的机电一体化系统则是由各种技术协调、集成、有机结合而成的，并不是各种技术随意拼凑而成的，在国产XZ7000/24/45型履带行走式支架中，则充分显示出了这种思想。液压支架作为煤矿开采作业中的重要支护设备，将计算机与液压支撑方式的结合，则能够实现定压双向邻架或者成组自动移架，有效地避免了其对顶板和支架产生冲击负荷。其中，乳化液泵站则是能够为液压支护设备提供高压液体的装置，能够依据工作面液压支护设备的用液量自动调节供液量。实现乳化液泵站系统智能化，其能够通过液晶显示器远距离传输的功能，对乳化液浓度、液位、流量计量、油位、自动配液等状态进行实时监控，并能够自动地检测油箱油位的高度，自动控制配液，自动的校正乳化液浓度，有效提升了作业的效率与监控水平。

结语

总的来说，伴随着科技与经济的发展，机电一体化技术在煤矿机械中也将得到愈发广泛的应用与推广。这类技术可以增强煤矿生产的安全性，改善安全的工作环境，也能极大地提高生产效率，继而为煤矿业的发展提供助力

参考文献：

[1]翟志刚.机电一体化技术在煤矿机械中的应用[J].石化技术，2019.

（作者单位：华能集团扎赉诺尔煤业有限责任公司灵东煤矿）