礦山設(shè)備中機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用研究

摘要：隨著能源供應(yīng)需求量的不斷增加以及礦山智能化先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，礦山開(kāi)采設(shè)備已由傳統(tǒng)人工設(shè)備演化為具備智能化技術(shù)的全自動(dòng)開(kāi)采裝備。目前，機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)在我國(guó)礦山開(kāi)采中得到逐漸推廣，可以保障礦山開(kāi)采作業(yè)安全，降低人工成本，提升開(kāi)采效率。基于此，本文根據(jù)機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)在礦山開(kāi)采設(shè)備中的應(yīng)用剖析技術(shù)發(fā)展對(duì)現(xiàn)有礦山產(chǎn)業(yè)的推動(dòng)作用，以供參考。

關(guān)鍵詞：機(jī)械自動(dòng)化；礦山設(shè)備；設(shè)備應(yīng)用

DOI：10.12433/zgkjtz.20232247

礦山設(shè)備機(jī)械自動(dòng)化的發(fā)展可以提高礦山作業(yè)的效率，提高礦山操作的質(zhì)量和能力。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，礦山設(shè)備逐步向著自動(dòng)化方向發(fā)展。然而，礦山設(shè)備機(jī)械自動(dòng)化的安全性仍處于較低水平。在礦山作業(yè)中，機(jī)械自動(dòng)化的應(yīng)用主要體現(xiàn)在起重設(shè)備、礦山設(shè)備在運(yùn)輸設(shè)備和遠(yuǎn)程監(jiān)控方面，為了提升礦山設(shè)備機(jī)械自動(dòng)化應(yīng)用水平，有必要引進(jìn)先進(jìn)的機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)，形成礦山機(jī)械自動(dòng)化生產(chǎn)鏈，提高礦山作業(yè)水平。

一、礦山設(shè)備中機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展歷程

在計(jì)算機(jī)、通訊等技術(shù)不是很發(fā)達(dá)時(shí)代，煤礦采掘都由人力進(jìn)行，生產(chǎn)效率受人為要素影響很大。為了改善這種情況，明確提出了技術(shù)自動(dòng)化理論產(chǎn)生，現(xiàn)階段逐步成熟。在設(shè)備生產(chǎn)階段，根據(jù)扎實(shí)的理論，相關(guān)生產(chǎn)制造企業(yè)依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙和要求將信息技術(shù)集成到設(shè)備生產(chǎn)中，并組裝智能機(jī)器。操作員只需單擊控制面板上的相應(yīng)按鈕即可執(zhí)行各種采礦操作。這一采礦階段稱為全自動(dòng)輸送階段技術(shù)和工廠優(yōu)化階段。在半自動(dòng)化時(shí)代，各種技術(shù)和設(shè)備之間的通信不是很緊密，機(jī)械設(shè)備故障頻繁發(fā)生。如果在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)困難，系統(tǒng)會(huì)提供獨(dú)立的反饋，并立即控制整個(gè)過(guò)程，有效防止生產(chǎn)偏離設(shè)計(jì)定位，防止安全事故發(fā)生。目前，許多采礦企業(yè)已采用自動(dòng)化采礦作業(yè)；工人只需在控制節(jié)點(diǎn)上使用實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，并通過(guò)控制接口向機(jī)器和設(shè)備下達(dá)命令，就可以控制采礦進(jìn)度。在技術(shù)水平不斷提高的當(dāng)今社會(huì)，自動(dòng)化技術(shù)也有比較廣闊的發(fā)展前景。

二、機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的特點(diǎn)

（一）安全性

在過(guò)去機(jī)械設(shè)備人力操作中，機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)故障會(huì)威脅操作人員的安全，一方面，操作人員不能在機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)立即找出原因；另一方面，機(jī)械設(shè)備常見(jiàn)故障可能導(dǎo)致零件等雜物掉下去威脅工作人員的安全。而電氣自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展可以防止各類問(wèn)題，在機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)及時(shí)報(bào)警，獨(dú)立診斷，并直接將常見(jiàn)故障位置反饋給工作人員，提高故障測(cè)試效率，確保工作人員安全。

（二）可靠性

傳統(tǒng)式機(jī)械設(shè)備在生產(chǎn)中會(huì)受到很多要素帶來(lái)的影響，其中較嚴(yán)重的是人工操作過(guò)程帶來(lái)的影響，而機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)性可以確保機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用在不受外界因素影響的平衡狀態(tài)內(nèi)進(jìn)行，也可以防止機(jī)械設(shè)備由于錯(cuò)誤操作帶來(lái)的損壞，從而延長(zhǎng)使用壽命，在一定程度上確保機(jī)械設(shè)備的整體生產(chǎn)效率。

（三）高效性

機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)完成了機(jī)械設(shè)備對(duì)加工過(guò)程的自動(dòng)化控制，改善了過(guò)去人工實(shí)際操作效率不高、容易出現(xiàn)安全隱患的情況，明顯提高了機(jī)械設(shè)備整體上的生產(chǎn)率，還可以節(jié)省人工成本費(fèi)。

三、機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)在礦山設(shè)備應(yīng)用中出現(xiàn)的問(wèn)題

（一）不重視對(duì)機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備管理

采礦設(shè)備在采礦過(guò)程中具有重要作用，但目前采掘企業(yè)不夠重視機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備的監(jiān)管。與人力采礦相比，機(jī)械自動(dòng)采礦礦山開(kāi)采的工作人員較少，更重視機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)，忽視了機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備的監(jiān)管。由此可見(jiàn)，如果機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備出現(xiàn)異常時(shí)，相關(guān)人員未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，就會(huì)導(dǎo)致機(jī)械自動(dòng)化控制設(shè)備開(kāi)采效率較低。而一些專業(yè)素質(zhì)較低的工作人員由于對(duì)機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備的監(jiān)管意識(shí)不到位，未能采用機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備，會(huì)在一定程度上危害機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)在礦山開(kāi)采中的應(yīng)用。

（二）缺少檢修人才，檢修不到位

當(dāng)前，我國(guó)機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)性水平還不高，專業(yè)的機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備檢修人才不多，一旦機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題，會(huì)影響檢修效果。在煤業(yè)開(kāi)采上，對(duì)機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)性設(shè)備的維修工人需求量較大，一些單位降低了檢修人才準(zhǔn)入門檻，導(dǎo)致一些檢修工作人員技術(shù)不扎實(shí)，使得機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備在礦山開(kāi)采中的檢修落實(shí)不到位，最終影響礦山開(kāi)采品質(zhì)。

（三）亂挖亂采問(wèn)題較顯著

當(dāng)前，部分地區(qū)還存在過(guò)度開(kāi)采的現(xiàn)象，加上違法開(kāi)采、管理方法有待改善的問(wèn)題存在，導(dǎo)致當(dāng)前煤炭資源明顯下降，不但會(huì)增加危險(xiǎn)系數(shù)，而且會(huì)導(dǎo)致我國(guó)煤礦產(chǎn)業(yè)無(wú)法得到可持續(xù)發(fā)展。

（四）礦山開(kāi)采中機(jī)械的設(shè)備水平較低

由于企業(yè)經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)重，機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備投入不多，導(dǎo)致礦山開(kāi)采中的機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備水平較低，且還存在機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備參差不齊的狀況。例如，很多機(jī)械設(shè)備的使用時(shí)間較長(zhǎng)，開(kāi)采單位為了節(jié)約成本，只是單純地優(yōu)化設(shè)備，導(dǎo)致生產(chǎn)力與時(shí)代不符，礦山開(kāi)采效率不高。

四、礦山設(shè)備中機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用

（一）提升過(guò)程

目前，在實(shí)際生產(chǎn)中，礦山機(jī)械設(shè)備會(huì)消耗大量的人力資源，而自動(dòng)化的出現(xiàn)，用機(jī)械替代人工完成提升工作，可以很好地解決上述問(wèn)題。為了確保起重工作順利進(jìn)行，必須對(duì)設(shè)備進(jìn)行經(jīng)常性保養(yǎng)，如果發(fā)現(xiàn)部件有較大的磨損或老化跡象，應(yīng)立即更換，并在對(duì)應(yīng)部位添加潤(rùn)滑油，降低起吊時(shí)的摩阻，提高生產(chǎn)率。一般來(lái)說(shuō)，提升機(jī)中應(yīng)用該技術(shù)應(yīng)遵循以下流程：首先，把操作臺(tái)拆下來(lái)；安置新操作臺(tái)；其次，合理變換新老系統(tǒng)軟件，確保系統(tǒng)軟件在實(shí)際運(yùn)行時(shí)更具安全性。

（二）裝煤自動(dòng)化

當(dāng)前，礦山提升機(jī)是一種高度自動(dòng)化的礦山作業(yè)機(jī)械。礦用提升機(jī)的功能主要是人員升降、下料設(shè)備、礦石等的提升。礦用升降機(jī)為煤礦安全生產(chǎn)提供了可靠的保證。提升機(jī)運(yùn)行由電控系統(tǒng)操作控制，在提升機(jī)設(shè)備的運(yùn)行過(guò)程中，自動(dòng)化技術(shù)得到了充分應(yīng)用。目前，國(guó)內(nèi)大部分礦山企業(yè)都已實(shí)現(xiàn)了吊具數(shù)字化，如采用 PLC的可編程序控制。同時(shí)，與 DCS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了技術(shù)上的結(jié)合，可以全面檢測(cè)地面狀況，降低故障發(fā)生率。在采礦提升機(jī)設(shè)備中使用機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)，有利于電控系統(tǒng)的運(yùn)行和檢測(cè)，從而提高礦井提升機(jī)設(shè)備的工作效率和穩(wěn)定性。

（三）安全監(jiān)控自動(dòng)化

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，煤礦的采掘生產(chǎn)鏈條也在不斷完善。遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)是目前較常用的一種，可以在采礦生產(chǎn)鏈條上使用。在采礦過(guò)程中，工作人員在生產(chǎn)區(qū)內(nèi)安裝遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備，監(jiān)視工人和機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備的工作狀態(tài)，通過(guò)終端或軟件查看生產(chǎn)區(qū)的工作過(guò)程，并使用遠(yuǎn)程監(jiān)視裝置分析機(jī)械自動(dòng)化裝置的故障狀況，精確定位出故障的部位，以此進(jìn)行及時(shí)控制，防止引起生產(chǎn)鏈癱瘓。采用遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)可以提高礦井設(shè)備的生產(chǎn)效率，提高礦井設(shè)備的生產(chǎn)自動(dòng)化水平，為礦井設(shè)備的安全生產(chǎn)提供保障。要加強(qiáng)礦井自動(dòng)化技術(shù)的運(yùn)用，建立健全礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)，動(dòng)態(tài)識(shí)別礦井安全隱患。就我國(guó)煤礦安全生產(chǎn)而言，目前已有不少煤礦企業(yè)研制出了煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)，但采用的傳感器種類較單一，很難確保煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中的可靠性，進(jìn)一步推動(dòng)了煤礦的安全生產(chǎn)。在未來(lái)自動(dòng)化技術(shù)不斷深入發(fā)的情況下，為了提高系統(tǒng)的可靠性，在設(shè)計(jì)安全監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)，必須更加注重智能化技術(shù)與設(shè)備配置。

（四）在采鐵礦石中的應(yīng)用

礦山是采集鐵礦石資源的區(qū)域。機(jī)械設(shè)備在礦山的采集過(guò)程中發(fā)揮著重要作用。采集過(guò)程中沖擊破碎機(jī)是主要的使用機(jī)械設(shè)備，是人們手工操縱，要謹(jǐn)慎使用，避免造成失誤。機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)沖擊破碎機(jī)的沒(méi)有人看護(hù)的作業(yè)。工人可以選定反擊式破碎時(shí)間，按照相關(guān)要求開(kāi)展開(kāi)采工作，不但可以減少人工干預(yù)產(chǎn)生的賠付，還能提高精礦粉開(kāi)采的效率和質(zhì)量。在礦山開(kāi)采過(guò)程中，礦山開(kāi)采機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用積極參照國(guó)外基礎(chǔ)知識(shí)礦山設(shè)備自動(dòng)化技術(shù)、生產(chǎn)機(jī)械化技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)，積極鼓勵(lì)機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的融合創(chuàng)新，在應(yīng)用方案中采用深度融合的方式，從整體上提升機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)的使用效率，滿足在市場(chǎng)變化中的應(yīng)用需求。

（五）支護(hù)自動(dòng)化

煤礦業(yè)開(kāi)采環(huán)節(jié)中的現(xiàn)澆板支護(hù)管理方法自動(dòng)化也是一項(xiàng)需要集中研發(fā)的具體內(nèi)容。隨著采煤隊(duì)技術(shù)的出現(xiàn)，在綜采工作面下，可借助機(jī)械設(shè)備完成自動(dòng)化支護(hù)。實(shí)踐應(yīng)用時(shí)，充分發(fā)揮液壓支架的性能優(yōu)勢(shì)，緊緊圍繞液壓支架的最基本原理，科學(xué)合理管控液壓支架的運(yùn)動(dòng)動(dòng)作，完成“降架—移架—升架”全過(guò)程自動(dòng)化操作，這也是自動(dòng)化支護(hù)的前提。因此，在煤礦開(kāi)采工作上，運(yùn)用自動(dòng)化設(shè)備在采煤機(jī)和液壓支架中間搭建信息內(nèi)容通道以及電液控制系統(tǒng)，事先融合開(kāi)采工作中操作步驟設(shè)置的主要參數(shù)，例如，在采面結(jié)束時(shí)，借助電液控制系統(tǒng)傳出命令，操縱液壓支架降架，并引導(dǎo)采煤機(jī)推動(dòng)液壓支架往前移到，抵達(dá)指定位置后，電液控制系統(tǒng)中止采煤機(jī)姿勢(shì)，立起液壓支架升架，按照標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)展支護(hù)，支護(hù)結(jié)束后，傳遞數(shù)據(jù)信號(hào)給電液控制系統(tǒng)，系統(tǒng)軟件向采煤機(jī)傳遞工作指令，可順利進(jìn)行開(kāi)采工作中，以后可重復(fù)以上流程，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化支護(hù)操作。

五、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，礦山開(kāi)采業(yè)是我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的重要組成部分，為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展作出了卓越貢獻(xiàn)，國(guó)家以及社會(huì)都很重視礦山開(kāi)采工業(yè)生產(chǎn)。機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)作為一項(xiàng)新技術(shù)，必定能被國(guó)家以及社會(huì)投入到礦山開(kāi)采行業(yè)進(jìn)行使用，不僅能夠推動(dòng)礦山開(kāi)采業(yè)的發(fā)展，而且能為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。礦山企業(yè)應(yīng)高度關(guān)注信息內(nèi)容技術(shù)針對(duì)現(xiàn)階段生產(chǎn)制造的重要意義，掌握好自動(dòng)化技術(shù)在礦區(qū)成本，協(xié)調(diào)技術(shù)與人力的關(guān)系，嚴(yán)格監(jiān)督及管理，讓機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)更好地為礦區(qū)安全生產(chǎn)工作服務(wù)。

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作者簡(jiǎn)介：龐志安（1986），男，山東省菏澤市人，工程師，本科，從事礦山智能化開(kāi)采設(shè)備應(yīng)用、液壓系統(tǒng)的應(yīng)用問(wèn)題研究。