芻議煤礦機械工程智能化的發展與應用

摘要：煤炭作為我國經濟發展能源支柱的局面短時間內是不會改變的，因此研究煤礦機械工程的智能化發展與應用有著十分重要的現實意義。文章通過對煤礦機械工程發展現狀進行分析，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，隨著經濟全球化的不斷發展，我國的經濟面臨著前所未有的發展機遇，煤炭行業可以說是我國國民經濟發展的動力，在推動我國經濟發展方面有著十分重要的作用。當前我國煤炭行業的發展已經相對比較成熟，而且已經形成了相當的規模，并有逐漸擴大的趨勢，這就為煤礦機械工程的智能化發展奠定了一定的基礎。在以科學技術作為第一生產力的時代，煤炭行業的發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，從而保證煤炭行業的快速健康發展。但是就目前形勢來看，我國煤礦機械工程在智能化發展的過程中，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展。下面筆者將針對相關問題展開論述：

1 煤礦機械工程發展現狀分析

煤礦機械工程經過了半個多世紀的發展，到目前已經取得了相當大的進步，逐漸形成了比較完整的生產體系，生產能力在一定程度上有了很大的提高，但是與發達國家相比，還有著諸多方面的不足。發達國家經過工業革命的改革和洗禮，不論是在生產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展過程都是在與發達國家縮小差距，始終是一種趕超的狀態，但是在短時間內仍然處于相對落后的狀態。盡管已經取得了較大的發展成就，但是仍然暴露出了一定的不足，尤其是隨著我國經濟和科技的發展進步，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，靈活適應生產環境的能力較差

煤炭開采行業作為一種自然資源開采行業，通常具有十分龐大的規模，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，巨大的機械設備很難靈活使用，影響其正常功能的發揮，這樣就會造成生產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境能力方面還存在著一定的不足，復雜的地質環境往往會對設備造成嚴重的影響，縮短其使用壽命，無形中增加生產成本。有些特殊地質環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。

2.2 煤礦機械工程設備的科技含量較低，數字化智能化程度偏低

21世紀，科學技術的發展給我國國民經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，我國的現代化水平與發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字化智能化程度都相對偏低。在我國，大多數的接卸設備都是用人工操控的，不僅浪費了大量的人力，而且容易出現操作失誤，給生產帶來極大的損失。初步實現數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，發展十分不成熟。在信息科技更新換代十分迅速的今天，競爭也十分激烈，如果不能夠充分把握好智能化技術的發展，將會制約煤礦生產的發展。

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，我國的鋼材生產主要以中低端鋼材為主，高端鋼材生產一直是短板。要生產出優質的煤礦機械設備，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，而且容易出現故障，給煤礦開采生產帶來一定的障礙，嚴重的甚至會引發安全生產事故，威脅工作人員的人身安全。

2.4 煤礦機械工程設備環保程度較低，嚴重破壞環境，浪費資源

煤炭產業是一門污染十分嚴重的產業，對于自然環境的破壞很大，涵蓋土壤、水系、植被等方面，而且耗能十分巨大，如果在智能化發展過程中不處理好與自然的和諧關系，破壞生態平衡，將阻礙煤礦生產的可持續發展。當前我國煤礦機械工程設備綠色環保科技含量較低，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、采空區充填等，這樣能夠提高資源的利用率，還能夠減少對環境的污染破壞，實現采礦的綠色可持續發展，這也是智能化發展的薄弱環節。

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作為采掘動力已經成為了發展主要趨勢，而且已經取得了一定的成就，甚至有些采掘機已經發展使用了多點驅動系統，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為輔助，形成了采掘的智能化發展，傳感器能夠將采掘情況實時反映到管理系統中，故障診斷系統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尚未得到普及，發展潛力很大，而在記憶割煤、機載視頻、遠程遙控、煤巖識別等方面也有了長足的發展。

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，大型煤礦企業通常采用膠帶運輸的方式，而在膠帶運輸的監控系統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帶速的連續可調，在低速情況下能夠平穩啟動；平穩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節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，機頭采用交叉側卸布置的方式，機尾采用自動伸縮裝置，搭配工況監測系統，從而延長了設備使用壽命，減少了故障的發生，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，使之穩定可靠。

3.3 煤礦機械工程智能化在煤礦生產安全監控方面的應用

煤礦生產安全監測系統中隨著使用的傳感器種類及數量越來越多，使得監控也越來越全面，安全隱患死角等得到了有效的去除。企業通過對傳感器加大研究和開發的力度，使傳感器的性能得到了一定程度的提升，保證了監控系統的正常運行，對于出現的故障能夠準確及時地發現并進行傳遞，最終在監控終端予以顯示，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。此外監控系統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綠色生產方面的應用

綠色生產是在煤礦機械工程智能化的基礎上，對煤炭開采生產提出的更高層次的要求，從更廣泛的資源角度出發，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，進而采取適當的開采方法，減輕甚至避免災害的發生，從而實現經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、節約用水、水煤漿收集、水災害防治等方面，針對不同的礦區，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，要對開采區的水體進行數據分析，盡可能地避免破壞地下含水層的原始徑流，避免造成礦區地面的沉降，保證當地居民的正常生產和生活，減少對自然生態環境的破壞。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境，保證煤礦的開采效率。

4.2 能夠實現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，監控測量相應的數據，并將數據進行及時地傳遞，通過控制器對設備發送指令，以完成操作，實現對整個生產過程的監控。一旦出現問題故障能夠及時地發現并排除，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今后發展的主要方向，也是信息化時代發展的必然趨勢，相關部門應當加大相關投入，積極開發智能產品，縮小與發達國家的差距，提高產品設備的行業競爭力，努力做行業的引領者。

參考文獻

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

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

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

[4] 龍祖根，周巖.對我國煤機裝備發展的思考與展望

[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，開灤東歡坨礦業分公司工程師，研究方向：機電工程。

（責任編輯：秦遜玉）