試論機電一體化在煤礦開采領域的發展

趙鐵軍

摘 要：本文在論述機電一體化的概念、優勢及其在煤礦生產中的重要意義的基礎上，結合實例研究了機電一體化技術在煤礦開采領域的應用和發展，對于機電一體化技術在我國煤礦企業開采領域的發展和推進我國煤礦企業發展有一定的參考價值。

關鍵詞：機電一體化技術；煤礦；應用；發展

一、機電一體化技術

（一）機電一體化技術的概念。機電一體化技術是指將電氣工程、傳感技術、機械工程、微電子技術、計算機技術等一系列高新熱門技術融合到機械設備中的一門交叉綜合技術。通過微電子技術不斷滲透于傳統的機械工程之中，在一體化原理的指導下，可以實現工作和生產的高度智能化，從而滿足人民的使用需求。

（二）煤礦機電一體化產品的特點和優勢。第一，機電一體化技術的運用可以提高煤礦生產的安全性和可靠性、改善現有機械設備的使用性能。一般來說，煤礦機電一體化產品都具有自動監視、報警、診斷等功能，這些都可以簡化機械的操作步驟或者使得煤礦機械設備自動化程度增加。第二，機電一體化技術適用面廣，機電一體化產品可以實現煤礦開采領域的不同場合的機械設備的自動功能，并且應變能力強。另外，煤礦機電一體化設備在保證煤礦生產的效率和質量的同時，可以提高了控制和檢測的精準度和靈敏度。第三，煤礦機電一體化設備一般具有復合功能，它可以通過自動監視監測功能兒排查煤礦開采過程中可能出現的故障的錯誤，并且能夠自動采取措施進行調整使得生產和工作恢復正常狀況。

（三）機電一體化技術在煤礦生產中的意義。第一，機電一體化技術在煤礦生產當中的運用可以改變過去傳統落后的生產方式，提高企業的企業的生產效率。同時，煤礦機電一體化電子機械設備可以轉變煤礦工人的作業模式，降低煤礦工人的勞動強度，大幅提高勞動生產效率。第二，機電一體化設備可以提高給礦工更好的勞動安全保障。煤礦潮濕、布滿煤塵的工作環境會給在其中進行長時間、高負荷工作的煤礦工人的身體健康帶來嚴重影響，甚至危及其人身安全。采用機電一體化設備進行煤礦開采，不但可以降低煤礦發生事故和危險的概率，減少工傷事故的發生，而且能夠減輕礦工的勞動強度和防止職業病的發生，保障礦工的生命安全和身體健康。第三，從經濟角度來看，機電一體化技術在煤礦企業的推廣，可以大幅度提高煤炭產量，從而增加企業的經濟收益和工人的勞動收入，進而帶動本地區其他相關行業的發展，利于地方整體經濟的發展。

二、機電一體化在煤礦開采領域的應用和發展

（一）機電一體化技術在采煤機中的應用和發展。機電一體化技術在采煤機的應用的典型實例之一就是電牽引采煤機。相比于傳統的液壓牽引采煤機，其具備的優勢和特點如下所述：（1）牽引特性好。采煤機在前進過程中提供牽引力，同時，在采煤機下滑過程中可實現發電制動；（2）能適應大傾角煤層開采的需要。電牽引采煤機的牽引功率較大，而且牽引電動機軸端安裝了制動器，從而不依靠其他的防滑裝置和措施就可以防止機器在停機時下滑，可用于傾角為40—50°的煤層開采；（3）運行可靠性高，使用壽命長；（4）反應靈敏，動態特性良好。電控系統可以根據采煤機的工作狀態調整各種參數，以防采煤機超數運行，控制可靠方便；（5）重量小，結構簡單，能量轉換效率高；（6）能輕易實現遙控，牽引實現無級調速；（7）電牽引采煤機有著先進的全中文顯示界面，可以提供操作步驟的提示，實時顯示截割電機的功率和溫度、采煤機的牽引給定速度等工作參數，使得易于操作，工作效率高；（8）相較于液壓牽引采煤機，電牽引采煤機的節能降耗特性好，在環保方面具有優勢。

近年來，通過我國機電一體化技術的不斷提高，電牽引采煤機正逐步走向成熟，為推動我國煤礦企業的整體生產技術的進步起到了積極作用。

（二）機電一體化技術在提升機中的應用和發展。當前，煤礦生產過程中機電一體化和自動化水平最高的設備就是全數字化交流提升機，提升機的內部和外部結構都實現了大幅的簡化。以內裝式提升機為例，其在結構式將驅動和滾筒兩大結構合為一體，較好地體現了機械、電子、計算機和自動控制等各個技術環節的綜合應用水平，使得設備安全高效；全數字化交流提升機高度適當可靠，采取總線方式，簡化電氣安裝的工作；全數字化提升機具有完整的診斷設施，可以實現自我診斷，還能進行重復性故障尋址和部分便捷的通信功能；設備硬件在兼容性方面較為完善，可以進行軟件控制，如完成軟啟動和瞬時加速的改變。

在九五計劃期間，我國就已經研制成功了具有自主知識產權的全數字化提升機，而且完全實現國產化，核心部分ASCS是由雙CPU構成的計算機系統。由于其性能先進、操作簡單、工作可靠性和準確性高，很符合當代煤礦生產的發展需求，目前已成為了各煤礦企業的首選機型。

（三）機電一體化技術在帶式輸送機中的應用和發展。目前，現代化綜合機械化采煤一般帶式輸送機作為主要運輸方式。帶式輸送機的特點是長距離連續輸送、輸送量很大、運行效率和可靠性高和易于實現自動化，已成為我們煤礦井下的主要運輸原煤的設備。因此，將機電一體化技術運用到帶式輸送機已成為八五計劃期間實施的日產百萬噸煤綜采設備項目之后的研究熱點之一。近年來，我國在帶式輸送機核心上都有了很大提高，也研發出了新的產品。目前，我國普遍采用行星齒輪減速器、調速型液力耦合器等驅動系統，特別是機電一體化的

CST可控軟啟動裝置，可以使得兩條皮帶運輸機由一臺或幾臺

CST驅動，它具有平滑起動運送大慣性載荷的特點，解決了帶式輸送機長距離、大運量驅動難題，

但是，由于動態分析、啟動延遲等技術的限制，我國帶式輸送機一般為3點驅動，限制了輸送機的長度和運量。而且，輸送機的在線監控功能、可靠性、靈活性和壽命較發達國家相比存在一定差距，還需要進行深入的研究。

（四）機電一體化在煤礦開采領域其他裝置系統中的應用和發展。煤礦開采過程中，最為常見的支護設備就是液壓支架，其穩定性和可靠性決定著煤礦開采的效率和安全。并且隨著機電一體化技術的不斷的發展，液壓支架逐步轉變為由電液控制。乳化液泵站的液體流量大、壓力高，且已成為支護設備液體的主要來源。并且其可以根據支護設備實際用液量對進行供液量的自動調節。液壓控制與計算杌技術的結合，可以實現設備成組的自動移架或定壓雙向鄰架，從而避免對頂板及支架產生過大的沖擊載荷。

近年來，TCK鋼絲繩損傷定量檢測系統以其監測精確度高、穩定性和可靠性強，適用范圍廣，使用方便的特點，可以進行鋼絲繩的損傷檢測，不但效率高，而且減小了事故發生的概率。上個世紀 80 年代以來，我國通過對國外先進的煤礦安全生產監控技術的研究，并且根據我國國情，利用機電一體化技術研制出了較為先進的、具有較高智能化水平的煤礦安全生產監控系統。從近年來煤礦生產的應用來看，其在煤炭開采的安全管理方面的作用至關重要。

結語：綜上所述，機電一體化技術在我國煤礦開采領域的科學合理應用和廣泛推廣，有效地提高了煤礦企業的生產效益和安全保障，對減輕煤礦工人的勞動強度，具有重要的現實意義和發展潛力。因此，將機電一體化技術與傳統的煤礦機械設備進行有機結合，堅持以人為本的原則，不斷深化這項技術在煤礦開采領域的研究，對于我國煤炭工業的良性發展具有深遠的意義。

參考文獻：

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