矿山工程施工中机械自动化设计及应用研究

薛丽芬

（甘肃财贸职业学院，甘肃 兰州 730000）

矿山工程实现机械自动化需要掌握矿山工程的整体工作流程，矿区工作人员依照现有的矿山工程自动化情况对自动化情况作出调整。机械自动化最终目标是实现整个矿山工程的施工过程中没有人员操控[1]。最终目标一旦实现就可以节省矿山工程中所需要的劳动力资源。将机械自动化理念融入到矿山工程当中，可以提高矿山工程的矿产资源生产的效率。现阶段矿山工程的自动化设备配置不够先进，矿山工人对自动化设备操作也不熟练，矿山工程的机械自动化程度较低。针对以上状况，对矿山工程施工中机械自动化进行重新设计，提高矿山工程的机械自动化程度。

机械自动化解放了人类的双手，只要有足够的动力就要可以一直进行高强度的工作。提高施工生产效率。矿山机械自动化的设计过程中不仅需要考虑工作效率的提高程度，更应该考虑矿工在工作时候的安全性，因此在进行机械自动化设计的时候第一要考虑的是员工的生命安全。

1 设计自动化矿山风门

矿井下的风门开关以往都是人工进行控制，但是风门开关控制是一项很危险的工作，而且人工控制风门的效率很低，如果可以设计自动化的矿山风门就可以避免旷工在风门控制的时候受伤木业可以提高风门控制的效率。将PLC电机安装在矿井风门上，用于控制矿井风门的开启和关闭。在矿井中作业很有可能会出现井内外气压差别过大的情况发生，为了保证矿工的生命安全，PLC风门在感知到气压差发生变化时就会自动开启风门[2]，等矿井中的气压重新恢复平稳状态，PLC风门自动关闭。矿工无需专门指派工人进行风门的开关，节省了人力，除此之外，人对气压的感应没有机械敏感，极有可能出现气压差已经到了该开起风门的数值，矿工因为感知度不敏感或忙于工作忽略了此问题，造成安全事故的发生。因此设计自动化风门可以保证矿山工程的顺利进行。

2 机电设备的自动化控制

矿山机电设备的控制以往也是由矿工来完成，但机电设备控制现阶段也可以实现自动化，可将机电自动化控制装备安装在机电设备上，自动化控制装备由电气装备、压力机和机电自备器组成。机电自备器是整个自动化控制系统的动力来源[3]，主要依靠制动设备之间摩擦产生动力，动力经过压力机进行放大，最后通过电气装备的调节将动力用于机电设备的控制。

在机电自动化控制装备中设置矿山的机电设备正常运行时的动力数值，但控制装备中监测系统监测到动力数值大于设定数值时候，会自动降低动力提供，减缓机器的运转速度。当控制装备中监测系统监测到动力数值小于设定数值的时候，控制装备则会加大制动设备之间摩擦力度，使电流释放的数值增高，以保证机电设备在工作时候可以正常运转。矿山一般处于地理位置较高的地区，维修工人发生事故第一时间到达矿山进行维修的可能性很小，所以需要安装机电设备远程监控系统，确保随时可以监控机电设备的状态，并对故障进行调试。维修工人一旦不能及时进行机电设备修复，发生故障需要实现机电设备的自动化处理，自动化控制平台应在第一时间将机电设备关闭，然后按照流程进行故障排查和故障维修，并将故障数据进行记录和储存，以便下次发生故障的时候及时识别并处理。

3 改造矿山提升机

矿山提升机主要依靠电力作为动力来源，但提升机的电力设备的稳定性一直不高。为了保障矿山提升机的工作稳定性需要将提升机的电力设备进行替换。矿山工程中使用最频繁的就是连续式提升机，如下图所示。

图1 连续式提升机

在提升的电力设备中可连接两个变压器[4]，构建两组电路同时供电的供电模式，将提升机电流调节系统中加入软件处理器，增加数字电流调节的监控功能，避免提升机在工作过程中电流不稳造成机器损坏。提高电力设备的稳定性。

连续式提升机的操作台要实现自动化操作需要将原有的操作台一分为二，不一定是要将操作台分为两个，将原有的操作台进行功能分区也可以，一个区域是提升机操作控制器、紧急按钮、手动操作手柄和工作方式切换台。另一个操作区域上安装监控系统、信号接收器和表盘。自动化操作不能没有人工监控来掌握提升机的实时状态。当监控发现了提升机可能会出现操作失误时候，可直接在控制台上切换工作模式。进行人为操作时候，提升机的PLC控制器也会使提升机处于高精度状态，减少人为操作造成的故障。在进行矿山提升机自动化改造的时候一定要对提升机进行反复试验，确保提升机可以满足矿山施工的条件。

4 优化矿资源自动化装卸

矿石的重量一般都超过个人承重的生理极限，人工进行矿产资源额装卸极容易造成矿山工程事故，运用电气自动化设备进项矿产的装卸可以有效的保障矿工的安全。传送机是运送矿产资源的自动化装置中比较好用的一种，传统的矿资源装卸中传送机只能在矿山的平均高度处架设一台传送机，移动不够灵活。现将传送机进行优化，将传送机与计算机相连接，计算机对传送机的工作状态进行可编程控制[5]，实现矿产资源自动化装卸。在传送机上方安装摄像头，矿产资源的实时装卸情况都可以通过监控进行全方位观察。实现矿资源装卸自动化和可视化。

5 对比实验

5.1 实验准备

以某矿山作为实验试点，该矿山的施工面积为4.5万平方米。矿山施工工期为5个月，对这五个月中的采矿流程进行实时监控。将期间发生的安全事故全部记录下来。使用传统的施工方式、文献中提到的施工方式以及本文重新进行机械自动化设计的施工方式进行对比。对比5个月时间内安全事故发生的概率。

5.2 实验结果分析

将基于上述实验准备，将对比实验中得到的安全事故发生的概率记录，见下表。

表1 安全事故数据对比

由上表可知，传统方式1在五个月工期内共发生安全事故14起，传统方式2在五个月工期内工发生安全事故15起，而本文将矿山施工方式进行机械自动化改造之后仅发生3起安全事故，第1、2、5个没有发生安全事故。机械自动化大大减少了施工过程人工作业的概率。因此工人安全事故的发生概率也大幅度下降，实验证明将机械自动化与矿山工程施工进行融合有利于降低安全事故的发生概率。

6 结束语

本文基于矿山工程施工中机械自动化程度不高的情况对矿山工程的机械自动化展开深入研究，将机械自动化融入矿山工程的各个步骤中后生产效率进一步提升，人工工序的减少也最大程度上保障了矿工的生命安全。