机电一体化技术在煤矿机械中的应用研究

李亮 王涛 黄猛

摘要：我国煤矿资源丰富，加强煤矿开采与管理，不仅是提高煤矿开采环境的要求，更是不断满足社会各项发展需求的应有之义。科技是第一生产力，机电一体化技术作为一种先进的自动化控制系统，应用到煤矿机械设备中，可以提高煤矿开采效率，改善开采环境，实现安全开采。基于此，本文主要介绍机电一体化技术在煤矿机械生产中的应用，指出机电一体化的优势，提出机电一体化技术在煤矿机械中的应用建议，以供参考。

关键词：机电一体化；煤矿机械；应用研究

DOI：10.12433/zgkjtz.20232829

煤矿机械化的发展提高了煤矿开采的效率，促进了我国社会经济的发展。机电一体化技术是将电工电子技术、自动生产线技术及机电设备维修等先进技术应用到煤矿生产中，能有效改善开采环境，节约人力资源，减轻作业人员工作强度，在保证安全生产的同时，提高煤矿开采效率，在为企业创造经济效益的同时，也能创造更高的社会效益。

一、机电一体化技术概述

机电一体化数控技术由多学科交汇而成，是一项先进的综合性技术，属于机械电子学科，包括电子电工技术、计算机技术、智能控制技术、检测传感技术等，在生产制造业中被广泛应用。该技术在二十世纪七十年代已广泛应用于国际机械领域，到了八十年代，微电子技术兴起并高速发展，与煤矿机械有机融合，促使煤矿工程机械迎来了一个飞速发展时期。目前，机电一体化技术正朝着智能化、微型化和系统化方向发展，相信机电一体化技术融合电子技术、智能技术等多种技术的联合，势必可以提高机械工程领域高质量发展。

二、机电一体化技术在煤矿机械中应用的主要优势

（一）提升煤矿开采工作效率，提高经济效益

传统煤矿开采主要是以人工作业为依托，工人作业量大，效率低，长时间的连续作业很容易因超负载问题产生故障而停止作业，同时由于基庞大的体积及沉重的质量，会对操作人员造成伤害，甚至危及操作人员生命安全，引发安全事故。在煤矿机械设备中引入一体化技术，可以有效改善这种情况，优化煤矿开采方式，严格管控煤矿机械运行状态，让机械运行更具灵活性，确保煤矿安全生产，提高煤炭的输送效率，为煤矿企业增加经济效益。与此同时，煤矿工人的收入也会提高，带动当地经济高速发展。

（二）改善煤矿开采的工作环境，提升安全保障能力

传统煤矿开采运营下，地下矿井环境差，开采条件贫乏，再加上煤矿机械设备陈旧，导致煤矿开采环境差，影响煤矿工人健康，有时还会危及生命，频繁发生安全事故，影响煤矿企业的生产效率。将机电一体化技术应用到煤矿生产中，全面智能化控制及生产，可以降低安全事故发生率，确保工人作业时的生命安全，改善开采环境，减少煤矿开采人员的职业病与工伤问题。先进的智能遥感技术可以实时监管煤矿机械设备的运行参数，保障煤矿机械安全作业。同时，建立完善的煤矿机械监测系统，安装自动报警机制，当设备运行超出设定参数时，监测系统会自动报警，同时定期对煤矿机械设备进行保养和检修，不仅能提高煤矿机械的运行效率，还能节省人力资源，确保安全生产。

（三）加快产业链发展，提升经济效益

现代智能机械全面覆盖煤矿机械生产，建设优质的煤矿开采环境，将机电一体化技术运用到煤矿的开采及运输中，可以降低煤矿开采成本，创造更高的经济效益。同时，机电一体化技术的发展也能带动相关产业快速发展，要重视这条产业链发展，积极创建发展环境，提升多学科技术发展，造福一方土地，增加当地人的收入，提高他们的生活水平。

三、机电一体化技术在煤矿机械中的具体应用

在煤矿机械设备中融入先进的机电一体化技术可以有效改善煤矿生产环境，提高煤矿企业生产效益。煤矿企业生产中主要的机械设备有掘进机、采煤机、提升机、输送机等，将机电一体化技术应用到煤矿机械设备中，可以提高煤矿企业生产效率。

（一）在掘进机工作过程中的应用

煤矿巷道掘进作业中会用到掘进机，这是一种重型工程机械，也是煤矿开采前期需要重点关注的一项工作，所以掘进机的先进与否直接关系着矿井的建设及煤矿的有效开采。掘进机体型庞大，结构复杂，在推进油缸的轴向压力作用下，电动机驱动滚刀盘旋转，可以将岩石切压破碎，主要依靠电气系统配合液压装备，驱动机械设备进行作业。而在控制系统中，主要通过对主控制器的操作和控制，确保设备的正常运行。机电一体化技术应用于掘进机生产操作中，将电气方面的操作系统与液压控制系统完全融合，工程技术人员在操作时可以有效实施自动化控制，在保障设备和工人安全的情况下，短时间内确保掘进机平稳高效工作，保质保量地完成各项任务，为后期相关的煤炭开采工序打下坚实基础。高清显示屏超强显示功用可以实时监控设备运行状态以及周边作业环境等，同时，操作人员可智能控制操作箱信号，借助自动化控制系统，确保掘进机正常而高效作业。当设备在作业中发生故障时，操作人员也可以借助运行程序和优传感器，快速判断故障类型，对设备进行抢修处理。

（二）在安全监控系统中的应用

监督管理煤炭生产每道工序，保证每道工序上机械装置和设备的全运行，可以有效保证煤矿机械设备正常生产作业。将机电一体化技术应用到煤矿生产安全监控系统中，不仅可以更有效地监管每道工序，还可以及时应对和处理每个步骤出现的问题，确保煤炭顺利挖掘、开采和运输。此外，通过智能操作、远程传感技术，工作人员可以随时监管设备的运行情况，确保煤矿生产线高效运行。

（三）在采煤机装置中的实际应用

采煤机在煤矿生产作业中发挥着重要作用，如果出现故障，会影响整个煤矿开采进程，导致煤矿开采工作中断，给企业造成经济损失。传统液压牵引采煤机牵引性及稳定性不高，由于防滑装置稳定性，运行作业过程中稳定性欠佳，运行效率低，设备使用寿命也会缩短，同时由于机械设备的不稳定性，也会存在安全隐患，时常会产生安全事故。而机电一体化技术应用到煤矿采煤机械中，可以有效改善传统采煤机缺点，提高采煤机运作效率。新型采煤机械为电牵引采煤机装置，由多个电子元件构成，操作人员可以借助电信号智能操纵采煤机进行作业，不仅牵引性强，稳定性好，工作效率高，还可以延长设备的使用寿命，降低安全事故的发生率。

（四）在带式输送机装置中的实际应用

带式输送机是煤矿企业广泛使用的主要输送装置，输送机能否高效完成煤炭的输送任务关系着煤炭生产线的进度，如何高效传输采煤机开采的煤炭，一直都是输送机研究需要攻克的难题。将机电一体化技术应用到煤矿带式输送机中，可以满足不断生产及传输的要求，借助软件程序进行可视化操作，合理设置输送机的各项参数，不断提高运输工作效率，朝着输送量大且速度快的方向不断创新、升级，实现带式输送机的智能化、可控化操作，促使煤矿企业获得更高的经济效益和社会效益。

（五）在提升机中的应用

提升机在煤矿挖掘开采中作用重大，传统的矿井提升机内部结构复杂、安全性能低、实际提升量偏小，且使用过程中容易出现故障问题。将信息化技术和电子信息技术应用到提升机中，不仅可以控制提升机的速度，还能确保机器高速运转的情况下提升机械作业效率和运行的稳定性。同时，还可以针对不同类型的提升机在不同深度、不同环境的矿井中，对作业方案做出合理的设计和选题，使煤矿机械运作效能化。例如，内装式提升机引入机电一体化技术后，不但简化了内部结构，也实现了自动化。我国自主研发的交直流数字化提升机，正是结合机电一体化技术实现了主井和副井的同时作业运行，提高了矿井的作业效率和经济效益。

（六）在井下供电机械中的应用

井下供电机械对整个煤矿地下环境具有重要影响，煤矿机械设备的正常作业离不开井下供电系统。井下供电系统除了基本的照明外，还为其他煤矿机械的运转提供动力，反过来，煤矿机械设备运转又对用电功率和用电效率提出了基本要求。因此，矿井供电系统必须为矿井实际的作业环境提供相应的配电功率和配电效率。采用机电一体化技术后，供电操作人员可以根据每个矿井的实际需求，实时进行供电设置，监控供电线路，以此有效避免设备及线路故障，确保煤矿机械正常作业，保障煤矿企业正常生产，提高经济效益。

（七）在支护设备中的应用

井下安全作业环境离不开支护设置，煤矿支护设备可以有效保护井下工作人员，井下安全稳定的环境更为其他煤矿机械的正常高效运转提供保障。将机电一体化技术应用到支护设备中，可以进行有效操作，设置各方面参数可以有限预测设备运行状况，避免发生危险情况，确保井下工作人员的安全。普通液压支架移动速度缓慢，顶板对支架的压力冲击较大，而电力液压支架可以有效改善上述情况，采用机电一体化技术，移动速度快，更能确保煤矿安全作业及生产。

（八）在设备整体调试中的应用

设备整体调试中出现的往往不是技术问题，而是通信和自动化运行问题。在设备整体调试前，几乎都是在线交流，到现场实际操作可能会出现一些问题，而将机电一体化技术应用于设备整体调试中可以减少设备整体调试的时间，提高设备整体调试工作效率。

四、机电一体化技术应用的保证措施

（一）合理选用煤矿机械设备

煤矿机械设备的选择，要在考虑价格、质量、性能的基础上，还要综合考虑设备能否充分发挥机电一体化技术的作用，再结合企业自身实际经济水平从企业长远发展角度进行选择。同时，要结合安装场地、运行环境的要求，力争以最少的人力和物力，实现机电一体化技术与煤矿机械设备的有机融合，为企业选择合适的煤矿机械设备。

（二）完善机械设备安装流程

在设备安装前，严格检查设备零部件的质量及数量，制定安装作业流程，提前绘制设备安装图，既能方便于后期的检查、存档，又能有效保证安装中每个工作环节点的高效保质完成。同时，对专业安装人员进行定期培训，严格把关。

（三）优化实时监管流程

机电一体化技术离不开操作人员和监控人员的操作，提高操作人员的专业素质，培养安全操作意识，明确自己工作职责，有效监控机电设备，确保煤矿机电设备使终处于良好的作业状态。同时，定期检查机电设备，定期保养，做好机器设备的维护工作。此外，制定严格的检修计划、监管计划、保养维护计划，全方位确保煤矿机械设备的作业生产在可控范围内。

（四）制定预备抢修设备方案

机电一体化技术在煤矿机械设备的应用在一定程度上降低了机械设备出现故障的概率，但在实际生产中，仍要未雨绸缪，制定设备抢修预案，避免在发生故障后出现混乱，影响煤矿其他设备的正常作业，同时避免不必要的经济和人力损失。

（五）提高操作及管理人员专业素养

机电一体化的应用加大了对专业技术操作和管理人员的需求。这就需要对技术操作及管理人员进行定期专业培训，不断提升操作及管理人员的科技素养，本着认真吸收学习的态度，不断提升综合素养，以适应企业需求。

五、结语

我国煤矿企业经过长期的发展与进步，已取得了显著成绩。煤矿机械只有不断融合先进技术，不断提升工程设备的各项功能和指标，才能更高效地完成各项作业，提高煤矿企业的经济效益。而将机电一体化技术用于煤矿机械设备，能将智能操作、远程遥控、电子通信等先进技术相结合，促进各机械设备配合，在改善矿井环境、保证矿工安全的前提下，提升煤矿生产效率，为企业创收，为社会造福。在将机电一体化技术应用于煤矿机械过程中，要发现机电一体化数控技术的技术优势，扩大应用范围。在保障煤矿安全开采的前提下，努力提高煤矿开采效率，是煤炭企业一直努力的方向和追求的目标。本文就机电一体化技术在煤矿机械中的应用略作论述，以期能够帮助煤矿企业实现更大的经济效益和社会效益。

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