煤礦機械工程智能化發展與應用

張鵬

摘要：在科學技術的創新發展中，我國煤炭行業的發展方向越來越明了，生產規模逐漸擴大，經濟效益與日俱增，為煤礦機械工程的智能化發展打下了堅固的基礎，創建了有利的條件。煤炭作為我國至關重要的能源基礎以及化工原料，為國民的經濟發展以及社會的穩定給予了重要的支撐，僅僅依靠開采數量來進行考核已經不能夠有效地滿足煤礦行業發展的需求，所以需要重視自動化智能化的應用和發展。在我國的經濟發展中煤炭作為能源支柱的局面在短時間內不會發生改變，所以在對煤礦機械工程的智能化進行研究是非常有必要的。但是在當前的煤礦機械工程智能化發展現狀中仍舊存在一些問題需要進行及時的改進，不然會對煤礦行業未來的發展造成不良影響?；诖?，本文主要針對煤礦機械工程在智能化發展中存在的問題，如機械設備較為復雜、煤礦機械智能化水平低、煤礦機械缺少實用性、工作人員素質需提升等，這些問題都會影響煤礦機械工程的智能化發展，所以需要科學探討煤礦機械工程智能化發展相應的解決措施，以供參考。

關鍵詞：煤礦;機械工程;智能化發展;應用

隨著世界經濟的飛速發展，我國各行各業所面對的機遇和挑戰逐漸變多，煤炭行業作為我國國民經濟的傳統產業和基礎產業，是國民經濟發展的主要動力，在國家經濟的發展中具備不可忽視的重要作用，可以推動社會經濟高速發展?，F如今我國煤炭行業的發展已經較為成熟，具備了一定的規模，為煤礦機械工程智能化發展奠定良好的基礎。煤炭作為社會發展的資源保障之一，合理開采煤炭可以推動國家經濟高速發展，尤其是在當前國家經濟飛速發展的階段中，社會各行各業對于煤炭資源需求量越來越大，所以煤炭企業應當不斷地提升自身的科學技術水平，通過智能化建設煤礦機械工程，來提升自身的生產能力，唯有如此才能夠有效地滿足社會發展需求。但是在當前我國煤礦機械工程智能化發展過程中仍有許多不足需要改進，要想實現煤礦機械工程智能化，便需要進行深入的研究，進行科學的探索。

一、煤礦機械工程發展現狀分析

迄今為止煤礦機械工程的發展已經經過了半個多世紀，直至如今已經獲得了較為顯著的進步，形成規模龐大較為完整的生產體系，生產能力大幅度提升，但是和發達國家相比較仍舊存在多方面的不足。發達國家在經過工業革命的洗禮后，不管是生產設備的技術層面，還是管理體系層面都高于我國，這種局面在未來的很長一段時間依舊存在。我國的煤礦機械工程的發展正抓緊腳步與發達國家縮小差距，然而仍舊處于趕超的狀態。雖然我國煤礦機械工程的發展有了一定的進展，但是機械工程智能化發展暴露出了一些不足，特別是當前我國對于煤礦的開采技術和硬件配置等方面有了更加嚴格的要求，煤礦機械工程方面所出現的問題越來越多。目前我國煤礦機械工程的落后是因為機械設備、智能水平等方面需要進行創新發展，這些方面涵蓋了煤礦機械工程所有的領域，由此可見，煤礦機械工程智能化發展需要經受多重磨難，需要解決的問題還有很多[1]。

1機械設備較為復雜

根據煤礦機械工程智能化發展的現狀可得知，煤炭開采已經具備了一定的規模，而煤炭開采所使用的相關機械設備體積龐大、結構復雜的特點。在煤礦開采的過程中，因為礦井中的空間是有限的，機械設備的體積過于龐大，在狹窄的礦井中不能夠保證作業的靈活性，從而嚴重的影響了煤礦開采的效率，也無法充分的發揮機械利用率。除此之外，因為開采的環境較為復雜，受各個環境因素的影響，煤礦機械的使用壽命逐漸縮短，致使煤礦企業的生產成本不斷地提升。

2機械智能化水平低

在傳統的煤礦開采作業中，工作人員需要通過掌握真實的作業狀況來合理判斷后續的開采工作，這一判斷一般情況下是由人工完成，這是因為在煤礦作業環境中存在各項復雜的影響因素，在調整作業方式的過程中，工作人員應當綜合考慮多個因素，而通過智能控制系統來完成便對整體技術有著更加嚴格的要求和標準，智能控制系統除了需要具備高信息采集能力，還應當詳細科學的分析相關數據，此種狀況下進行判斷其準確性會對后續作業的安全性帶來一定的影響。礦井內部的空間是有限的，而機械設備的體積較大，所采集的數據和分析結果不一定可以滿足作業調整需求，這都是煤礦機械主要的技術難點。而假使運用程序化運行，又將迎來自動化程度高、智能化程度低的問題，在作業中需要工作人員時時注意觀察作業的情況，作業效率較低[2]。

3煤礦機械材料缺少實用性

煤礦機械設備的主材料便是鋼鐵，我國相關技術的發展較為落后，導致鋼材生產行業所生產的材料多為低端鋼材，高端鋼材的生產量比較低。所以，煤礦企業為了能夠增強機械設備的質量水平，制造企業進口了高端鋼材，導致制造成本增加，市場競爭實力降低。而以成本為主的話，使用一般的鋼材制造設備，會存在質量缺陷問題，從而影響了正常的生產流程。

4工作人員素養不高

在我國的煤礦機械工程中實現智能化發展，需要具備綜合素養高的智能化工作人員。但是在實際的煤礦機械工程的開展中存在很多綜合素質低的智能化工作人員，由于工作經驗少，不能夠全面掌握機械設備的操作流程。

二、煤礦機械工程智能化應用策略

1采掘方面機械工程智能化技術應用

當前我國的煤礦開采中，使用最為頻繁的機械設備便是采掘設備，其運用電牽引驅動系統來增強采掘的動力，有效提升裝機功率。尤其是運用交流電機，可以提升煤礦機械的合理性和可靠性，且機械的維修工作簡單方便，能夠有效的增強煤礦生產效率。當下，煤炭產業在采掘機械方面的智能化一般是運用計算機技術、工業互聯網、5G通信為基礎，利用狀態感知技術、智能截割技術、遠程可視化監控技術來促進煤礦智能化采掘，在生產的過程中，可以利用各類傳感器來向狀態感知系統、智能截割系統時實反映采掘設備的運行狀態和故障情況，經過分析處理后進行采掘作業的智能調整和故障診斷，保證采掘機械生產指導和正常運行。采掘設備還能夠通過遠程可視化監控技術，利用工業互聯網在計算機上遠程可視化監控采煤機的工作狀態真實再現、工作參數顯示、采掘設備的遠程控制及故障顯示、視頻圖像的遠程監視等。實現“工作面自動控制為主、遠程集控中心人工干預為輔”的智能化開采。今后我國煤炭采掘應提升地質探測水平，繪制采掘煤層的分布，利用慣性導航、精準定位等技術手段實現透明采掘。

2運輸方面機械工程智能化技術應用

在煤礦作業運輸設備的工作量是很大的，機械設備的使用情況存在耗損，特別是刮板運輸機運行中，因為落煤后原煤的大小形態會發生改變，會使刮板機機尾產生嚴重的耗損，所以需應用刮板機機尾的自動伸縮裝置，根據煤塊的大小來自動調整機尾的開合程度，不僅可以保證運輸效率，還可以減少設備的耗損，符合生產作業的需求。在煤礦開采中運輸煤炭會使用帶式輸送機，帶式輸送機控制通過采用智能保護技術、AI智能識別技術、智能調速技術、煤流監測技術、順起順停技術，實現了主運輸系統的遠程集中控制，達到減人增效、節能降耗的目標。同時通過利用多機分組功率平衡控制技術，解決了長距離帶式輸送機運行振蕩問題，滿足了長距離帶式輸送機通常要求的重載起動、動態張力均衡控制、速度同步及功率平衡等工況要求。

3生產輔助機械工程智能化技術應用

煤礦提升機、主排水泵、壓風機、主要通風機等是煤礦生產的主要機械設備，隨著我國企業生產規模的不斷提升，固定裝備朝著大功率、智能化、節能環保的方向發展，目前在裝備制造、電氣傳動、智能控制等方面也取得了較大進步。礦井提升機控制，采用數字調速裝置，實現了全數字、網絡化控制，實現了精確的位置速度調節，部分主井提升機已經達到自動裝卸載及無人操作的自動化控制水平。礦井主要通風機、壓風機控制，采用先進的監測控制技術，實現了自動調速、節能控制、遠程在線監測，在技術上達到無人值守的控制水平。井下主排水泵控制，采用了視頻監視與圖像識別技術，對水泵房設備進行遠程可視化操控，實現了水泵自動輪換，根據水倉水位自動起停泵，根據用電峰谷實現避峰填谷運行。各系統利用遠程數據監控平臺，可實現設備故障診斷、智能分析、故障應急處置、遠程管理等功能，減少了井下現場值守人員，提升了煤礦固定設備智能化水平。

4 監控方面機械工程智能化技術應用

目前煤礦機械工程智能化中傳感器種類數量逐漸增多，對于煤礦開采安全監控的要求也變得更加嚴格，監控系統越來越完善。煤礦企業應當提升傳感器使用性能，保證監控系統的穩定運行。為了增強煤礦機械設備的監控效果，煤礦企業可以運用基于EPA的煤礦安全網絡系統，通過信息管理層、過程監控層、現場設備層組成，建立完善的管控一體化網絡結構，有利于排除故障。EPA監控系統能夠有效完成煤礦安全監控任務，創設工業網絡平臺，實現控制區域的有效通信[3]。

結束語

總而言之，煤炭行業在今后的發展中主要的方向便是煤炭機械工程智能化，這也是信息化時代發展的必然趨勢，有關部門應當加大技術和設備的投入，積極開發智能產品，盡量和發達國家縮短差距，增強產品設備的行業競爭力。

參考文獻：

[1]洪濤.煤礦機械工程智能化的發展與應用分析[J].南方農機，2019，50（21）：130.

[2]孟祥軍，李毅，李旭，等.試論煤礦機械工程智能化發展與應用[J].商品與質量，2020，（39）：8.

[3]白雪.煤礦機械工程智能化的發展與應用分析[J].建筑工程技術與設計，2019，（15）：1104