芻議煤礦機械工程智能化的發(fā)展與應用

摘要：煤炭作為我國經(jīng)濟發(fā)展能源支柱的局面短時間內(nèi)是不會改變的，因此研究煤礦機械工程的智能化發(fā)展與應用有著十分重要的現(xiàn)實意義。文章通過對煤礦機械工程發(fā)展現(xiàn)狀進行分析，指出當前我國煤礦機械工程智能化過程中存在的問題，闡述了煤礦機械工程自動化的相關應用，并對煤礦機械智能化的發(fā)展趨勢和前景進行了預測和展望。

關鍵詞：煤礦機械工程；智能化；煤炭開采；工程設備；煤炭采掘 文獻標識碼：A

中圖分類號：TH165 文章編號：1009-2374（2017）02-0147-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.02.071

21世紀是信息化時代，隨著經(jīng)濟全球化的不斷發(fā)展，我國的經(jīng)濟面臨著前所未有的發(fā)展機遇，煤炭行業(yè)可以說是我國國民經(jīng)濟發(fā)展的動力，在推動我國經(jīng)濟發(fā)展方面有著十分重要的作用。當前我國煤炭行業(yè)的發(fā)展已經(jīng)相對比較成熟，而且已經(jīng)形成了相當?shù)囊?guī)模，并有逐漸擴大的趨勢，這就為煤礦機械工程的智能化發(fā)展奠定了一定的基礎。在以科學技術作為第一生產(chǎn)力的時代，煤炭行業(yè)的發(fā)展情況并不能僅僅以煤炭開采量作為衡量標準，需要將自動化智能化程度納入到衡量的范疇內(nèi)，從而保證煤炭行業(yè)的快速健康發(fā)展。但是就目前形勢來看，我國煤礦機械工程在智能化發(fā)展的過程中，遇到了一些問題，需要我們努力去克服，才能保證煤礦機械工程智能化的順利發(fā)展。下面筆者將針對相關問題展開論述：

1 煤礦機械工程發(fā)展現(xiàn)狀分析

煤礦機械工程經(jīng)過了半個多世紀的發(fā)展，到目前已經(jīng)取得了相當大的進步，逐漸形成了比較完整的生產(chǎn)體系，生產(chǎn)能力在一定程度上有了很大的提高，但是與發(fā)達國家相比，還有著諸多方面的不足。發(fā)達國家經(jīng)過工業(yè)革命的改革和洗禮，不論是在生產(chǎn)設備的技術層面還是管理體系層面都遠遠領先于我國，而且這種局面將仍然會長期存在。雖然我國煤礦機械工程的整個發(fā)展過程都是在與發(fā)達國家縮小差距，始終是一種趕超的狀態(tài)，但是在短時間內(nèi)仍然處于相對落后的狀態(tài)。盡管已經(jīng)取得了較大的發(fā)展成就，但是仍然暴露出了一定的不足，尤其是隨著我國經(jīng)濟和科技的發(fā)展進步，我國對煤炭能源的需求量不斷增多，對于煤礦的開采技術和硬件配置方面提出了更高的要求，煤礦機械工程方面所暴露出的問題也逐漸增多。當前我國煤礦機械工程的落后主要包括煤炭核心技術、技術標準、設計理論、產(chǎn)品質量、檢測手段等方面，幾乎涵蓋了煤礦機械工程的所有相關領域，煤礦機械工程的智能化發(fā)展障礙重重，需要我們解決的問題有很多。

2 煤礦機械工程智能化過程中存在的問題

2.1 煤炭機械工程設備比較笨重，結構復雜，靈活適應生產(chǎn)環(huán)境的能力較差

煤炭開采行業(yè)作為一種自然資源開采行業(yè)，通常具有十分龐大的規(guī)模，煤炭機械設備的體積龐大、結構復雜是其共同的特點，這樣在礦井中相對狹小的空間內(nèi)，巨大的機械設備很難靈活使用，影響其正常功能的發(fā)揮，這樣就會造成生產(chǎn)效率和設備利用率的降低，而且設備搬遷的難度也很大。同時機械設備在適應復雜環(huán)境能力方面還存在著一定的不足，復雜的地質環(huán)境往往會對設備造成嚴重的影響，縮短其使用壽命，無形中增加生產(chǎn)成本。有些特殊地質環(huán)境則不能夠使用機械設備，這樣就降低了煤礦機械工程的機械化水平，阻礙了煤礦的正常生產(chǎn)。

2.2 煤礦機械工程設備的科技含量較低，數(shù)字化智能化程度偏低

21世紀，科學技術的發(fā)展給我國國民經(jīng)濟的各個領域所帶來的變化是十分巨大的，但是在煤礦機械工程中，我國的現(xiàn)代化水平與發(fā)達國家相比還有著很大的差距，不論是設備的科技含量還是數(shù)字化智能化程度都相對偏低。在我國，大多數(shù)的接卸設備都是用人工操控的，不僅浪費了大量的人力，而且容易出現(xiàn)操作失誤，給生產(chǎn)帶來極大的損失。初步實現(xiàn)數(shù)字化和智能化的只是小部分的小型儀器，而且正處于起步階段，發(fā)展十分不成熟。在信息科技更新?lián)Q代十分迅速的今天，競爭也十分激烈，如果不能夠充分把握好智能化技術的發(fā)展，將會制約煤礦生產(chǎn)的發(fā)展。

2.3 煤礦機械工程設備的材料質量較差，設備使用壽命較短

煤礦機械工程設備的生產(chǎn)離不開鋼鐵，鋼鐵質量的好壞往往決定著機械設備的運行情況和使用壽命，受到煉鋼技術等因素的約束，我國的鋼材生產(chǎn)主要以中低端鋼材為主，高端鋼材生產(chǎn)一直是短板。要生產(chǎn)出優(yōu)質的煤礦機械設備，就需要大量進口高端鋼材，這樣就增加了生產(chǎn)成本，而且在市場上也缺乏足夠的競爭力，很難承受國外市場的競爭沖擊，從而在市場份額占有方面處于劣勢。降低生產(chǎn)成本就需要采用質量一般的鋼材，雖然價格比較適中，但是往往存在一定的質量缺陷，設備的使用壽命會相對縮短，而且容易出現(xiàn)故障，給煤礦開采生產(chǎn)帶來一定的障礙，嚴重的甚至會引發(fā)安全生產(chǎn)事故，威脅工作人員的人身安全。

2.4 煤礦機械工程設備環(huán)保程度較低，嚴重破壞環(huán)境，浪費資源

煤炭產(chǎn)業(yè)是一門污染十分嚴重的產(chǎn)業(yè)，對于自然環(huán)境的破壞很大，涵蓋土壤、水系、植被等方面，而且耗能十分巨大，如果在智能化發(fā)展過程中不處理好與自然的和諧關系，破壞生態(tài)平衡，將阻礙煤礦生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展。當前我國煤礦機械工程設備綠色環(huán)?？萍己枯^低，在有害物質和廢棄物的處理方面存在著較大的缺陷。煤礦開采的同時也伴隨著水開采、瓦斯開采、采空區(qū)充填等，這樣能夠提高資源的利用率，還能夠減少對環(huán)境的污染破壞，實現(xiàn)采礦的綠色可持續(xù)發(fā)展，這也是智能化發(fā)展的薄弱環(huán)節(jié)。

2.5 從事智能化煤礦機械操作的人員整體素質偏低，很難完全掌握復雜的操作

雖然智能化在煤礦機械工程中有了一定的發(fā)展，但是從事相關工作的工作人員的綜合素質總體不高，工作經(jīng)驗相對薄弱，面對機械設備復雜的操作，很難熟練地掌握。煤礦開采往往伴隨著一些緊急情況的發(fā)生，具有很強的不確定性，在面對這些緊急情況的時候，工作人員往往很難采取正確有效的措施來應對，難以憑借自己的操作來把損失降到最低。甚至會因情況緊急而采取錯誤操作，不僅不能減少損失，還有可能造成更為嚴重的后果。

3 煤礦機械工程智能化的應用

3.1 煤礦機械工程智能化在煤炭采掘方面的應用

就目前形勢來看，煤炭采掘機以點牽引驅動系統(tǒng)作為采掘動力已經(jīng)成為了發(fā)展主要趨勢，而且已經(jīng)取得了一定的成就，甚至有些采掘機已經(jīng)發(fā)展使用了多點驅動系統(tǒng)，而且裝機功率越來越大，在保證充足動力的同時大大提高了機器的工作效率。交流電機的使用不僅提高了機器的可靠度，且維修工作十分簡單方便。采掘技術中的智能化體現(xiàn)在計算機技術和故障診斷技術等方面，以計算機技術為基礎核心，以傳感器及故障診斷系統(tǒng)為輔助，形成了采掘的智能化發(fā)展，傳感器能夠將采掘情況實時反映到管理系統(tǒng)中，故障診斷系統(tǒng)能夠對故障進行精確的診斷，大大提高了工作效率，采掘設備上的某些缺陷和不足得到了一定程度上的彌補。點牽引技術在我國煤炭采掘行業(yè)尚未得到普及，發(fā)展?jié)摿艽螅谟洃浉蠲?、機載視頻、遠程遙控、煤巖識別等方面也有了長足的發(fā)展。

3.2 煤礦機械工程智能化在煤炭運輸方面的應用

隨著采煤效率的提高，在煤炭運輸方面也相應地提出了新的要求，大型煤礦企業(yè)通常采用膠帶運輸?shù)姆绞?，而在膠帶運輸?shù)谋O(jiān)控系統(tǒng)研究取得了實質性的成果，諸多高新技術應運而生。當前帶式輸送機上普遍采用的中壓變頻驅動控制技術能夠實現(xiàn)帶速的連續(xù)可調(diào)，在低速情況下能夠平穩(wěn)啟動；平穩(wěn)運行則靠液壓自控張緊裝置來保證，隨著輸送帶張力的變化能夠自動調(diào)節(jié)張力與張緊行程的平衡。此外刮板輸送機的使用也比較廣泛，機頭采用交叉?zhèn)刃恫贾玫姆绞?，機尾采用自動伸縮裝置，搭配工況監(jiān)測系統(tǒng)，從而延長了設備使用壽命，減少了故障的發(fā)生，中部槽的焊接采用機器人自動焊接工藝，提高了焊接的質量，使之穩(wěn)定可靠。

3.3 煤礦機械工程智能化在煤礦生產(chǎn)安全監(jiān)控方面的應用

煤礦生產(chǎn)安全監(jiān)測系統(tǒng)中隨著使用的傳感器種類及數(shù)量越來越多，使得監(jiān)控也越來越全面，安全隱患死角等得到了有效的去除。企業(yè)通過對傳感器加大研究和開發(fā)的力度，使傳感器的性能得到了一定程度的提升，保證了監(jiān)控系統(tǒng)的正常運行，對于出現(xiàn)的故障能夠準確及時地發(fā)現(xiàn)并進行傳遞，最終在監(jiān)控終端予以顯示，甚至能夠直接顯示出相應的解決方法，為故障的排除提供一定的參考。此外監(jiān)控系統(tǒng)還具有一定的記錄功能，能夠將設備的操作過程進行準確記錄，一旦出現(xiàn)故障能夠直接找出錯誤操作，及時糾正，避免造成更為嚴重的損失。

3.4 煤礦機械工程智能化在實現(xiàn)綠色生產(chǎn)方面的應用

綠色生產(chǎn)是在煤礦機械工程智能化的基礎上，對煤炭開采生產(chǎn)提出的更高層次的要求，從更廣泛的資源角度出發(fā)，了解煤礦開采過程中所存在的瓦斯、水等其他可利用自然資源的情況，進而采取適當?shù)拈_采方法，減輕甚至避免災害的發(fā)生，從而實現(xiàn)經(jīng)濟效益和社會效益的最佳化。在煤礦開采過程中，水開采包括水資源利用、節(jié)約用水、水煤漿收集、水災害防治等方面，針對不同的礦區(qū)，水資源保護和利用的側重點也有所不同。在煤炭開采過程中，要對開采區(qū)的水體進行數(shù)據(jù)分析，盡可能地避免破壞地下含水層的原始徑流，避免造成礦區(qū)地面的沉降，保證當?shù)鼐用竦恼Ｉa(chǎn)和生活，減少對自然生態(tài)環(huán)境的破壞。瓦斯雖然在煤炭開采礦井中屬于有害氣體，但是也是一種清潔能源，礦井中的瓦斯氣體可以通過利用采礦巖體裂隙場分布及鉆孔瓦斯抽放管道安裝在礦井下的特點來封閉井口，從而將瓦斯氣體開采出來，避免資源的浪費。

4 煤礦機械工程智能化的發(fā)展趨勢

4.1 智能化的煤礦機械工程適應性更強

針對煤礦所處的地質條件的不同或者煤礦開采難度的不同，可針對性地研究制造相應的設備產(chǎn)品，從而保證采煤工作的順利進行。煤礦機械設備能夠適應各種各樣的復雜地質環(huán)境，保證煤礦的開采效率。

4.2 能夠實現(xiàn)對煤礦機械工程的遠程控制

使用電子計算機對煤礦機械的運行進行遠程控制，監(jiān)控測量相應的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)進行及時地傳遞，通過控制器對設備發(fā)送指令，以完成操作，實現(xiàn)對整個生產(chǎn)過程的監(jiān)控。一旦出現(xiàn)問題故障能夠及時地發(fā)現(xiàn)并排除，將故障帶來的損失盡可能降到最低。

5 結語

綜上所述，煤炭機械工程智能化是煤炭行業(yè)今后發(fā)展的主要方向，也是信息化時代發(fā)展的必然趨勢，相關部門應當加大相關投入，積極開發(fā)智能產(chǎn)品，縮小與發(fā)達國家的差距，提高產(chǎn)品設備的行業(yè)競爭力，努力做行業(yè)的引領者。

參考文獻

[1] 林延中.淺談煤礦機械制造的調(diào)整和改革[J].煤炭經(jīng)濟研究，2012，（4）.

[2] 繆協(xié)興，錢鳴高.中國煤炭資源綠色開采研究現(xiàn)狀與展望[J].采礦與安全工程學報，2009，（1）.

[3] 成全，董亞峰，成云平.機械加工業(yè)在智能化中的發(fā)展趨勢[J].機械管理開發(fā)，2006，（3）.

[4] 龍祖根，周巖.對我國煤機裝備發(fā)展的思考與展望

[J].礦山機械，2009，37（14）.

[5] 胡春毅，郭凱.工程機械的智能化發(fā)展趨勢探究[J].科技致富向導，2013，（11）.

作者簡介：史國賓（1965-），男，河北撫寧人，開灤東歡坨礦業(yè)分公司工程師，研究方向：機電工程。

（責任編輯：秦遜玉）