煤礦采煤中自動化技術的應用研究

（兗州煤業鄂爾多斯能化轉龍灣煤炭有限公司，內蒙古 鄂爾多斯 017205）

0 引言

在社會經濟的發展中，煤炭具有舉足輕重的地位。近年來，基于國民經濟水平的不斷提升，煤礦領域的發展日新月異。在煤礦采煤中應用一系列自動化生產技術設備，這顯著提升了煤礦采煤生產效率和自動化水平，也減輕了煤礦工人的勞動強度。隨著煤炭資源的短缺和市場競爭的激烈化，煤礦企業只有結合自動化等高新技術開展生產，才可以減小成本和提高效益。下面，筆者主要對煤礦采煤中自動化技術的應用問題進行了簡要的探究。

1 煤礦采煤中自動化技術的應用意義

在當前的信息化社會時代背景下，自動化技術具備顯著的網絡化和智能化特色以及具備日益多樣性的作用。當前，我國自動化技術在煤礦領域中的應用恰恰處在完善和發展階段，不但存在基于某個生產環節的自動化，而且也存在面向采煤全過程等的自動化系統。可以說，煤礦領域中自動化技術的應用是必然的發展趨勢。1.1 提高煤礦生產的安全性和設備穩定性

由于煤炭資源都深埋于地下，因此煤礦開采這種行業具備非常高的危險性，不僅存在危險和復雜的生產環境，還具備非常強的生產連續性特點。鑒于此，我國政府部門對煤礦生產的安全性、標準性要求比較高。

內置專用工控計算機、專用芯片、高度集成電子元器件的自動化設備能夠有效地確保應用的穩定性[1]。并且，自動化設備中具備比較靈活的軟件系統，不但能夠將很多程序（診斷程序、檢測故障程序、控制程序等）設置于其中，而且還能夠集成這一系列的程序，從而形成自動化控制的完整系統，控制功能與故障保護、組態檢測等一系列功能間密切配合，能夠使自動化系統的穩定性進一步提高。

1.2 降低煤礦工人的勞動負擔

隨著計算機技術的不斷進步和發展，自動化技術與計算機技術共同應用于煤礦采煤工作中。計算機作為電氣自動化的中心設施，不僅具備功耗小和體積小的優勢，而且具備強大的運算和存儲功能[2]，非常適宜在小工作空間的煤礦電氣自動化產品中應用，像是高科技含量的煤礦機電設備、具有通信作用的電氣自動化產品等。在應用這一系列自動化設備的基礎上，不但可以準確地判斷周圍的環境情況，確保設備時刻處于最為理想的運行狀態中，而且可以準確、及時地收集需要的參數信息，以有效診斷故障、分析結論、預測將來運行中存在的故障。鑒于此，與之前滯后的煤礦生產方式相比，應用自動化技術可以大大地減輕煤礦工人的勞動負擔。

1.3 降低設備故障率

自動化設備是自動化技術應用的根本與基礎，在選擇自動化設備時一般會以低能耗的機電設備（像是高效風機與電機等）為對象。為了結合實際應用現狀，調整設備的運行狀態，確保實現節能的效果，恰恰是由于能夠結合實際荷載現狀實時調整自動化系統，從而可以優化系統的運行狀態以及周期。這樣一來，可以有效地降低損耗的一些能量。基于自動化系統的有效控制，設備的恒減速制動、平滑調速和軟啟動 等都可以實現，這樣能夠使在運行過程中的設備受到轉矩和電流的不利影響減少，從而降低故障的出現頻率，縮短維修時間，以確保設備在要求的應用年限中一直順利的運行。

1.4 提高煤礦采煤質量和采煤效率

當前，煤礦采煤過程中也具備了基于采煤機自動運行控制系統、專家診斷系統、故障預報和診斷系統、工況在線傳輸系統和監測系統以及基于綜采工作面的智能化遠程監控系統等一系列自動化系統。

應用這一系列自動化系統，顯著提高了煤礦采煤自動化能力，從而進一步提高了煤礦生產效率。例如，應用煤礦采煤機的綜采裝備液壓支架和遠程監控系統后，采煤機可以結合煤層的軟硬、煤層的改變等自動地調節采煤速度和進行切割，并且還可以動態監測綜采液壓系統壓力和一系列受力點狀態，從而實時檢驗和完善綜采液壓系統的壓力，以及對輸送機受到支架推送和拉移的情況進行自動調節，當然還可以智能化判斷存在的問題。

除此之外，隨著自動化技術與設備越來越多地應用于煤礦采煤生產過程中，隨著自動化水平的不斷提升，在某些情況下防止了人為因素的制約形成的一些消極影響。鑒于此，煤礦采煤中應用自動化技術大大提高了采煤質量。

2 煤礦采煤中自動化技術的具體應用

2.1 完善試驗臺機械結構，提升整體布置水平

對于煤礦采煤系統而言，變速器試驗臺這種機電系統具備綜合性的特點，其通過機械和液壓原理的綜合應用，驅動電機保障不間斷地作業，相關工作者對扭矩與轉速準確輸入，從而模擬出變速器。由于驅動電機的最高轉速受到非常大的影響，一般難以達到發動機最高轉速的標準。因此，相關工作者能夠將升速齒輪箱安裝在驅動電機之后的位置，從而實現采煤工作效率的有效提升。并且，要想與煤礦采煤的實際工況相接近，相關工作者也能夠將慣量盤安裝在變速器輸入端，慣量盤旋轉慣量以及離合器飛輪[4]，涵蓋傳動軸旋轉時候形成的轉動慣量保持統一性。

當然，也能夠將加載設備安裝在試驗臺末端，涵蓋與其相配套的冷卻系統，此系統能夠給變速器增加相應的阻力矩，以確保顯著提升煤礦采煤效率。

2.2 合理選用驅動設備，提升煤礦采煤工作效率

合理地選用驅動設備，可以確保大大提高煤礦采煤質量，一般以內燃機充當驅動設備，也能夠以電動機充當動力源。對于不同的動力源，其存在不同的優缺點，煤礦采煤系統中結合內燃機充當驅動端，可以確保試驗跟工況尤為接近。

然而，內燃機也存在不足之處，像是其較易形成很多廢氣、噪聲污染嚴重，從而使外界生態環境受到污染。再者，難以有效控制內燃機扭矩和轉速，這會進一步影響煤礦的采煤效率。結合電動機充當試驗臺動力源，可以降低噪聲，以及具備容易控制、外界生態環境污染小、便于暫停和啟動和占地面積小等優點 。因此，試驗臺動力源以電動機充當存在很大的優勢作用，在各種煤礦采煤傳動系統中具備廣泛的應用價值。

2.3 合理選擇加載設備，確保煤礦采煤的順利開展

在煤礦采煤系統中，加載設備屬于中心設備。當前，工業設備一般以測功機充當加載設備。并且，在測試發動機運行功率中應用測功機，也能夠在減速機和齒輪箱中應用，其屬于具備較廣應用范圍的負載設備。測功機的主要組成部分是負載調速、轉矩調節、功率吸收。對加載設備的合理選擇，不但可以確保順利地開展煤礦采煤工作，而且能夠給煤礦采煤工作者創建一種安全的工作場所。因為負載轉矩的輸出方式面臨較大不同之處，一般劃分測功機為電力測功機、電渦流測功機、水力測功機這3種[6]。

通常而言，在煤礦采煤自動化系統中，大多應用開式布局形式，從而在達到試驗標準的前提條件下，以及結合對以上測功機性能的全面比較，證實在煤礦采煤自動化系統中較為適宜應用電渦流測功機。在煤礦采煤系統中，相關工作者還應對發動機運行速度綜合分析，并且建構采煤自動化系統的模型，能夠在試驗臺架驅動系統中應用交流異步電機，以有效驅動試驗變速器，確保負載機構運行的穩定。驅動電機具備采煤設備發動機以及被測變速器的一系列性能，以及具備優良的扭矩和轉速調節性能。要想提高試驗結果的準確性，相關工作者應根據發動機的運行速度進行精確探究，從而確保在煤礦采煤系統中更加高效地應用自動化技術。

2.4 合理確定驅動電機參數，防止煤礦采煤設備存在較大的故障問題

以交流異步電機作為驅動電機，相關工作者還應了解驅動電機的一系列參數，從而確保異步電機驅動變速器的穩定工作。對驅動電機參數進行合理確定，可以減小煤礦采煤設備大規模故障率。在自動化技術應用之前，煤礦采煤過程中重點結合人力進行，即在礦井輸送和搬運煤炭，這樣的方式，不但難以提高工作效率，而且使煤礦采煤工作者的人身安全受到嚴重的威脅。而科學地應用自動化技術，可以引導相關工作者合理地確定驅動機工作參數，從而提高煤礦采煤效率、提升安全性能、提升安全性能。例如在皮帶式輸送裝置以及輸送監控系統在煤礦采煤系統中的應用，可以大大降低煤礦采煤形成的設備故障率。

3 結語

綜上所述，通過對自動化技術在煤礦采煤中的具體應用進行探究，例如完善試驗臺機械結構、提升整體布置水平，合理選擇驅動設備、提升煤礦采煤效率，合理地選用加載設備、確保提高煤礦采礦效率、合理選擇加載裝置、確保煤礦采煤的順利開展，合理確定驅動電機參數、防止煤礦采煤設備存在較大的故障問題等。總而言之，自動化技術在煤礦采煤中的應用，能夠推動煤礦企業的可持續發展。