論機(jī)械自動(dòng)化在煤礦中應(yīng)用的發(fā)展

姚 鈺

（太原理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，山西 太原 030024）

論機(jī)械自動(dòng)化在煤礦中應(yīng)用的發(fā)展

姚 鈺

（太原理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，山西 太原 030024）

隨著煤炭工業(yè)的發(fā)展，煤礦機(jī)械化和自動(dòng)化水平的提高，綜合機(jī)械化及電氣自動(dòng)化在煤礦行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，為現(xiàn)代化煤礦實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效發(fā)揮了巨大的促進(jìn)作用。文章分析了我國(guó)機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和未來(lái)趨勢(shì)，探討了機(jī)械自動(dòng)化在煤礦中的應(yīng)用，并指出了改進(jìn)措施，為我國(guó)實(shí)現(xiàn)煤炭工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供幫助。

機(jī)械自動(dòng)化；煤礦；應(yīng)用；發(fā)展

1 我國(guó)機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和未來(lái)趨勢(shì)

我國(guó)的機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)同發(fā)達(dá)國(guó)家相比還不夠很先進(jìn)，尚未實(shí)現(xiàn)完全的大范圍的自動(dòng)化，故應(yīng)遵循實(shí)用性和適應(yīng)性原則，在確保生產(chǎn)柔性的基礎(chǔ)上優(yōu)化人機(jī)界面、健全信息系統(tǒng)、發(fā)揮計(jì)算機(jī)管理的作用，結(jié)合使用普通設(shè)備和機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備，人工干預(yù)某些環(huán)節(jié)，保證機(jī)械自動(dòng)化的應(yīng)用符合我國(guó)國(guó)情。因此，我國(guó)還要學(xué)習(xí)、融匯國(guó)外的自動(dòng)化技術(shù)理論，從我國(guó)基本國(guó)情出發(fā)、創(chuàng)新機(jī)械自動(dòng)化方面的技術(shù)，以經(jīng)濟(jì)適用和實(shí)際需要為導(dǎo)向，研發(fā)柔性機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)，通過(guò)效益驅(qū)動(dòng)逐步進(jìn)行適度集成。

機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，需要電子學(xué)、零件檢測(cè)、自動(dòng)化生產(chǎn)線等配套技術(shù)和設(shè)備的支持，需要研究自動(dòng)化元件、控制系統(tǒng)、微處理機(jī)、新型刀具、系統(tǒng)軟件、可編程控制器等相關(guān)技術(shù)和設(shè)備，引入相關(guān)學(xué)科的新理論和新技術(shù)，使機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)得到更新發(fā)展。由此可見(jiàn)，我國(guó)不僅要提高起點(diǎn)、以國(guó)際先進(jìn)水平為目標(biāo)，還要大力研發(fā)低成本、高效益的自動(dòng)化技術(shù)，同時(shí)兼顧提高與普及，才能使機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)真正走向高速、高質(zhì)、高效。

2 機(jī)械自動(dòng)化在煤礦中的應(yīng)用

2.1 機(jī)械自動(dòng)化在煤礦中的概況

近年來(lái)，我國(guó)煤礦建成數(shù)量快速上升，大中型煤礦超過(guò)1500處，產(chǎn)能占全國(guó)60%。2009年底大中型煤礦的采煤機(jī)械化程度已達(dá)93%，工作面月均單產(chǎn)達(dá)到5.73萬(wàn)t，原煤生產(chǎn)效率達(dá)到每工5.43t。我國(guó)煤礦產(chǎn)能、效率的大幅度提高，離不開(kāi)機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用，主要得益下列三點(diǎn)：

1）采掘設(shè)備取得突破：從20世紀(jì)80年代開(kāi)始，我國(guó)大力引進(jìn)先進(jìn)采掘設(shè)備和技術(shù)，為采掘機(jī)械化打下基礎(chǔ)。目前，我國(guó)煤炭生產(chǎn)設(shè)備的制造技術(shù)不斷發(fā)展、成熟，高效綜采成套設(shè)備逐步實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。神華等企業(yè)合作研發(fā)的7m液壓支架，不僅擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，還是世界第一高的支架，終結(jié)了大型支架依賴進(jìn)口的局面。中煤完全自主研發(fā)的重型刮板輸送機(jī)，能夠滿足年產(chǎn)千萬(wàn)t以上大型礦井一次采全高綜采工作面的要求。我國(guó)已有自主生產(chǎn)年產(chǎn)千萬(wàn)t綜采成套設(shè)備的能力，并在打破依賴進(jìn)口局面、滿足自身需求的基礎(chǔ)上，我國(guó)的采掘設(shè)備已出口到美國(guó)、土耳其、俄羅斯、印度、印尼等國(guó)，開(kāi)始走向世界。

2）煤礦建設(shè)取得突破：超級(jí)工作面產(chǎn)煤大國(guó)長(zhǎng)期研發(fā)的方向，具有采高、采寬、產(chǎn)量大的特點(diǎn)。多年來(lái)，我國(guó)借鑒國(guó)際先進(jìn)理念，經(jīng)過(guò)產(chǎn)學(xué)研的共同開(kāi)發(fā)，已經(jīng)緊跟國(guó)際潮流，可以獨(dú)立設(shè)計(jì)千萬(wàn)t礦井和露天礦。目前，我國(guó)多數(shù)新建礦井簡(jiǎn)化生產(chǎn)系統(tǒng)、除去井底車場(chǎng)，利用膠帶輸送機(jī)連續(xù)運(yùn)輸煤炭，利用無(wú)軌膠輪車提高運(yùn)輸效率，實(shí)現(xiàn)了大采高厚煤層一次采全高綜采面、年產(chǎn)量超過(guò)千萬(wàn)t的成果，建成了一批千萬(wàn)t級(jí)的特大型礦井、兩千萬(wàn)t級(jí)的露天礦，我國(guó)綜采工作面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到世界先進(jìn)水平，并有多項(xiàng)成果突破世界紀(jì)錄。

3）采煤技術(shù)取得突破：近年來(lái)，我國(guó)在井工煤礦方面取得了突破性進(jìn)展，千萬(wàn)t級(jí)綜采工作面是新建礦井最為主流的模式：大采高綜采技術(shù)世界領(lǐng)先，綜采工作面采高超過(guò)7m，綜采放頂煤技術(shù)世界領(lǐng)先：山西、寧夏等省區(qū)礦井的自動(dòng)化采煤試驗(yàn)獲得突破，通過(guò)遠(yuǎn)程控制實(shí)現(xiàn)了綜采工作面主要環(huán)節(jié)的控制和調(diào)整。我國(guó)露天煤礦的連續(xù)和半連續(xù)開(kāi)采得到突破性發(fā)展，原煤生產(chǎn)能力已達(dá)兩千萬(wàn)t/a以上。

2.2 機(jī)械自動(dòng)化在煤礦中的具體應(yīng)用

1）短長(zhǎng)壁綜采是在已掘巷道巷柱式開(kāi)發(fā)區(qū)內(nèi)布置長(zhǎng)壁工作面，并采用了綜采成套設(shè)備回采煤柱的新式采煤法。長(zhǎng)壁綜采是一種產(chǎn)量較高的采煤法，其工作面巷道布置僅有回風(fēng)平巷、運(yùn)輸平巷和開(kāi)切眼，通風(fēng)系統(tǒng)完善良好。短壁綜合機(jī)械化采煤工藝的應(yīng)用，主要基于兩個(gè)條件：回采巷道實(shí)現(xiàn)機(jī)械化快速掘進(jìn)和實(shí)現(xiàn)了綜采工作面上、下端頭的快速作業(yè)；這種采煤工藝使用于開(kāi)采緩傾斜中厚及厚煤層的中小型礦井，以及大型礦井回采塊段小、不適宜布置長(zhǎng)壁綜采工作面開(kāi)采的煤層。

2）采煤機(jī)從中厚煤層起步，發(fā)展到薄煤層、大功率、大采高強(qiáng)力滾筒采煤機(jī)。從有鏈牽引、無(wú)鏈液壓牽引方式，逐漸發(fā)展到了電磁滑差無(wú)鏈電牽引和變頻調(diào)速無(wú)鏈電牽引。液壓支架高度從薄煤、中厚到厚煤層；支架型式由占主導(dǎo)的掩護(hù)式，逐漸發(fā)展到有四柱支撐式低位放頂煤、兩柱式的高位放頂煤(單輸送機(jī))、兩柱掩護(hù)式低位放頂煤液壓支架等多種架型。

3）綜采工作面裝備遠(yuǎn)程監(jiān)控及專家診斷系統(tǒng)的可靠性，是國(guó)產(chǎn)采煤機(jī)研究的主要內(nèi)容；該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)綜采裝備液壓支架和采煤機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)控，使采煤機(jī)可按煤層的變化實(shí)現(xiàn)自動(dòng)割煤，可報(bào)煤層的軟硬自動(dòng)調(diào)節(jié)采煤速度，檢驗(yàn)并完善動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)綜采支架液壓系統(tǒng)壓力和各受力點(diǎn)的狀態(tài)，自動(dòng)調(diào)節(jié)支架推移輸送機(jī)的拉移等。

3 提高煤礦生產(chǎn)機(jī)械自動(dòng)化水平的改進(jìn)措施

1）提高煤礦生產(chǎn)機(jī)械自動(dòng)化水平，有助于提高資源利用率和工效，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)。因此，國(guó)家很重視煤礦機(jī)械自動(dòng)化的應(yīng)用發(fā)展，加大政策扶持力度，給予財(cái)政等的持，加大技術(shù)攻關(guān)力度，扶持煤炭院校，改善煤礦工人待遇；以產(chǎn)學(xué)研聯(lián)合共同研究基礎(chǔ)理論和新的技術(shù)、工藝、產(chǎn)品，并與國(guó)際組織合作；創(chuàng)新煤礦建設(shè)理念，解放思想，引進(jìn)高效運(yùn)作模式，使礦井布局實(shí)現(xiàn)集中化、運(yùn)輸實(shí)現(xiàn)膠帶化、采掘?qū)崿F(xiàn)綜合機(jī)械化、輔助運(yùn)輸實(shí)現(xiàn)連續(xù)化、關(guān)鍵生產(chǎn)設(shè)備實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化；提高設(shè)備制造能力，在國(guó)家的大力支持下，各相關(guān)企業(yè)必須加大自主研發(fā)力度，加強(qiáng)企業(yè)間的協(xié)作，加快設(shè)備國(guó)產(chǎn)化和科技創(chuàng)新進(jìn)程，攻克密封件、電液控制系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)。

2）煤礦需要繼續(xù)提高設(shè)備效率，認(rèn)真做好設(shè)備安裝拆除工作，以提高設(shè)備利用率，減低生產(chǎn)成本，具體措施有：局部加強(qiáng)支護(hù)強(qiáng)度，以減小巷道變形量；增大綜采面寬變和高度，以增加作業(yè)空間，盡快淘汰、更新絞車等基本工具，以提高工作效率；合理使用設(shè)備，具體措施有：增設(shè)電機(jī)電流監(jiān)視器，以避免特殊工況下電機(jī)燒毀；增設(shè)導(dǎo)管將回油用來(lái)潤(rùn)滑軸承，以避免通軸軸承在使用中損壞等；做好檢修維護(hù)工作，制定并嚴(yán)格落實(shí)操作、檢修、維護(hù)制度及相關(guān)的檢修記錄、獎(jiǎng)懲機(jī)制等，以確保及時(shí)維修。

4 結(jié)束語(yǔ)

科技是第一生產(chǎn)力。提高煤礦機(jī)械自動(dòng)化應(yīng)用水平，關(guān)系到煤炭工業(yè)的健康發(fā)展，因此需要端正思想、循序漸進(jìn)、堅(jiān)持不懈，以提高機(jī)械自動(dòng)化在煤礦中的應(yīng)用發(fā)展水平。

[1] 吳義祥.煤礦綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的研究[J].工礦自動(dòng)化，2010(09)：151-154.

[2] 聶海波.機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用研究[J].科協(xié)論壇(下半月)，2011(02)：90-91.

[3] 魯先珉.機(jī)械自動(dòng)化發(fā)展趨勢(shì)研究[J].黑龍江科技信息，2011(23):45.

[4] 曾長(zhǎng)春.提高礦山作業(yè)機(jī)械化與自動(dòng)化的幾點(diǎn)建議[J].黃金科學(xué)技術(shù)，2004(03)：25-27.

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Onmechanical Automation Application Development inmines

YAO Yu
(College ofmechanical Engineering,Taiyuan University of Technology,Taiyuan Shanxi 030024)

With the development of coal industry,minemechanization and automation level increase.Comprehensivemechanization and electrical automation,having been widely used inmine industry,have played a great role in the realization of high yield and high efficiency inmodernmines.The article analyzes the state and trend ofmechanical automation technology in China,discusses its application inmines,and proposes improvement in order to contribute to the coal industry's sustainable development in China.

mechanical automation;mine;application;development

TD4

A

2011-07-27

姚 鈺（1963—），男，廣東梅縣人，本科，工程師，從事機(jī)械工程教學(xué)實(shí)驗(yàn)工作。

劉新光