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关键词:矿山机械;机械安全
1矿山机械的发展现状
经过几十年的努力,我国矿山机械行业得到大力发展,但与国外同行业产品的发展水平相比,有相当大的差距,尤其是在露天挖掘设备和井下运设备等方面差距尤其明显,对矿山机械产品而言,在制造质量、外观形状可靠性、寿命、设计水平和试验手段等方面与先进工业国家相比尚有一定的差距;我国加入WTO后,为了加快基础工业的发展,必须加快矿山机械的开发与研究速度。
近年来,我国矿山机械行业通过对产品和技术的引进,或者与国外著名厂商的合作、合资,加速了产品的更新换代,矿山机械行业有了长足的进步,传统产品的结构、性能和外观有了提高和改进,制造工艺技术水平有了提升。
但是随着社会的进步和科学技术的发展,生命的安全与财产安全问题越来越受到人们的重视,机械安全也逐渐形成了一门独立的学科,并得到了社会的认同。首先,处在重载、高速等环境下工作的矿山机械如果存在隐患而不能及时发现,就可能导致如绞车损坏、钢丝绳断裂、跑车、皮带机着火等恶性事故的发生;其次,随着采矿工业机械化程度的提高,特别是大型和重型机械进入采矿场所,安全隐患对其操作和周围人员伤害的可能性也在增大。
尤为重要的是,煤矿都不同程度地存在瓦斯、煤尘突出的危险,一旦遇到明火就会爆炸,引发重、特大安全事故,造成严重的人身伤害和财产损失,为了坚决消灭引爆火源,井下设备必须具有良好的防爆性能“每年由矿山机械设备隐患导致的安全事故都给煤炭企业造成巨大损失,也给煤炭从业人员的人身安全造成严重威胁,矿山机的安全问题越来越引起了人们的高度重视。
2矿山机械安全技术的现状
2.1矿山机械设备的装备水平参差不齐
我国矿山机械设备的装备水平参差不齐,现役煤炭生产矿井大体可以分为4类:老矿及改扩建矿;现代化矿井;大型(超大型)现代矿井;乡镇中小型矿井。
(1)老矿及改扩建矿多建于解放初期,有的甚至是解放前期,由于资金和企业观念上的问题,仍然保留着建井初期的装备,设备非常落后,安全设计欠缺,虽然进行过一些技术改造仍无法满足安全生产的要求;
(2)现代化矿井大多建于20世纪80年代中、后期,广泛采用了当时较为先进的综采机械,其中国产设备占了主导地位,完全采用国产装备的高产高效工作面不断涌现,机电一体化在矿山机械设备上逐步实现;
(3)大型、超大型矿井是近年来出现的,普遍引进了国外先进的综采设备;
(4)在我国现有的2.5万个煤矿中有2.3万个是乡镇中,小型矿井,几乎都由个人承包经营,生产条件简陋,生产方式原始,普遍没有综采机械。
2.2矿山机械的研发和生产能力不断增强
经过二十几年的研究、开发,我国的交流电牵引采煤机已逐步走向成熟,掘进机从轻型发展到了中、重型,切割对象从煤拓展到了岩石,长距离的带式输送机的质量也有了很大的提高,多数国产设备也已经有了在线检测和实时监控,安全性大为提高。
3存在的主要问题
3.1我国矿山机械的安全状况不容乐观
我国的现代化矿井装备水平虽然有了很大提高,但同发达国家相比还有相当大的差距;现代化的综采设备普及率还较低,有些矿井虽采用了引进的先进设备,但由于对其他国家技术的消化还不彻底,仍不能进行正常使用和维护,一些先进的功能没有充分发挥出来,更有甚者,由于盲目追求生产,忽视安全,把安全监测装置当成影响生产的累赘而拆除,造成很大安全隐患,设备故障不能及时发现和处理。为了追求利益的最大化,原有设备没有淘汰,到了设计寿命仍在超期服役,大部分设备超负荷运转,带来很多安全隐患。井下恶劣的工作环境也是造成设备安全性降低的重要因素,潮湿、粉尘、辐射等因素的影响,导致安全监测设备的可靠性下降;部分管理人员盲目追求生产,存在侥幸心理,致使出现故障的安全监测系统得不到及时维护和更换,也是造成设备安全性降低,也是安全事故屡发的原因之一。3.2矿山机械安全检测技术需要完善
矿山机械设备长期处于重载和交变载荷状态下工作,容易产生各种安全隐患,如果没有及时发现,设备仍然处在重载、高速等环境下工作,就有可能导致恶性事故的发生。虽然现代化的测试技术与设备在不断更新,但由于矿山机械设备本身的复杂性及其工作环境的复杂性和大量不可预测的偶发事件的存在,矿山机械安全检测技术仍然需要不断完善和提高,特别是在灵敏度和可靠性方面,许多复杂的难题有待进一步研究。
3.3机械安全设计方法不够成熟
虽然目前许多机械在安全设计方面已有比较成熟的理论与方法,但是对于有些大型、复杂的关键矿山机械设备,目前安全设计只有理论,还没有成熟的、理想的安全设计方法。如:迄今为止,我国的输送机动特性研究仅停留于理论分析阶段,急需相关的实验研究和验证;在掘进机的设计方面,现在还没有适合我国地质条件的完整的截割、装运及行走的载荷谱,这些都对安全设计产生了一定的制约。与国外的机械安全设计相比有较大的差距。
3.4矿山机械安全标准急需完善和严格执行
已经制定的矿山机械安全标准涉及矿用绞车、矿井提升机、矿用提升绞车、窄轨运输车辆、地下铲运机、矿用炮孔钻机、矿用人车、液压防爆提升机和液压防爆提升绞车等,为设计、制造和使用部门提供了一个总体框架和指导原则,并使产品在预定使用范围内得到安全保证。但矿山机械产品的品种达数百种,现有的标准仅涉及了矿山机械产品的一部分,远不能满足矿山机械产品的安全要求。虽然大家都知道安全质量标准化是煤矿安全的基本保证,但是在煤炭需求旺盛的情况下,人们容易对质量标准化工作产生松懈思想和厌倦情绪,加上不菲的投入,更会促使煤矿管理者在产量、进尺与质量标准化面前,忽视质量标准化,导致安全质量标准化的滑坡,埋下事故隐患。
3.5从业人员素质亟待提高
统计资料表明,80%以上的矿山伤亡事故是人为因素造成的,由于矿山工作的艰苦和危险性,矿山机械的从业人员的组成复杂,部分机械设备操作人员文化素质低,对设备的安全性能了解不够,自我保护意识淡薄,习惯性野蛮操作等是造成矿山机械安全事故的重要因素。必须通过培训、教育等手段,不断强化操作人员的责任心和安全意识,掌握设备的安全操作要领,才能提高驾驭设备的能力;必须严格按规程操作,杜绝麻痹心理,才能减少或杜绝设备伤害事故的发生。另外,煤炭企业的管理人员过多地强调产量,追求经济利益的最大化,安全观念不强,对从业人员的上岗培训不到位,致使部分操作人员不能很好地掌握先进设备的使用方法,导致现有的设备也不能发挥应有的技术优势。
4解决措施
4.1建立矿山机械安全设计体系
矿山机械和大多数现代机械的发展方向一样,趋向于大型、重载和高速化、智能化与微型化。由于涉及安全的问题很多,单一学科的理论与方法已经不能解决问题,要尽快建立一个适应我国国情的矿山机械安全设计体系,包括理论、原理和方法,为矿山机械安全设计提供方法论的指导;对矿山机械安全设计的共性、基础性问题进行研究,特别是针对井下可燃性气体的矿山机械本质安全性设计方面加大研究力度,并建立矿山机械安全行业数据库;建立低成本、适用性强的矿山机械安全设计体系,通过设计消除已判定的危害或减少有关的风险,提高本质安全水平。
4.2转变企业观念
由于矿山机械安全问题的依附性、隐性和安全事故致因的复杂性,需要企业技术和管理人员转变企业观念,共同承担安全责任,增强安全意识。
4.3加大安全资金投入,改善机械设备现状
针对目前在矿山机械安全方面欠账严重的状况,国家应该在政策方面加强引导,在法规方面加大控制力度,在资金方面积极扶持国有重点煤矿和地方煤矿进行安全技术改造,企业在利用国家政策技改资金的同时,自身也应下大力气,多方筹措资金,补足安全欠账缺口,下决心报废一切超期服役的设备,或进行必要的装备技术改造,从而切实改善矿山机械设备安全现状。
4.4进一步制定和完善矿山机械安全的法规和标准
我国矿山机械行业的标准化工作者应密切关注国际机械安全标准的发展动向,及时跟踪各先进工业化国家的重型矿山机械及相关行业的安全技术法规与安全标准情况,加大安全标准的制定力度,积极制定与国际接轨的安全标准,使安全标准能覆盖绝大多数矿山机械产品,监察机关也应加大执法力度,保证法规和标准的严格执行。
4.5加强对矿山机械安全技术人才的培养和从业人员培训
随着我国矿山机械设备和科学技术的不断改进和发展,由机械化向半自动化和自动化的方向迈进,对人的智力和技术水平的要求也更高、更严格。为了在生产工作中做到安全、高效,促进我国机械安全体系的建立和贯彻落实,就必须从现在起加快对从事设计、科研等工作的矿山机械安全技术人才的培养,加强对作业人员和技术工人的选择和培训,全面提高矿山机械从业人员的技术水平和安全意识,继续推进煤矿安全培训标准化建设,更好地提高安全意识和安全设计的技术水平。
参考文献
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[2]程居山.矿山机械[M].徐州:中国矿业大学出版社,1997.
[3]杨敬国,晋民杰.国外矿山机械的发展趋势[J].山西机械,2000,增刊,23-241.
[4]管荣根,张瑞宏,顾玲.论我国矿山机械的创新与发展[J].矿山机械,2004,(9):22-231.
安信证券的分析认为,对铁路设备行业的影响短期并不大。铁路设备制造业(尤其是整车行业)已经是借加快铁路建设之机,通过技术的引进吸收再创新来快速缩小与国际水平的差距,目前来看引进的主要产品均已在国内下线,而且这一市场已是双寡头垄断,在国内市场需求上升的环境中并无进一步兼并重组的必要。但此次振兴规划的出台,有可能会加快相关配件的国产化进程。而货车生产企业国产化率已经很高,其受益程度相对较小。
对机床行业的短期影响也有限,与之前的机床专项基本一致。由于我国机床行业的薄弱环节一直就在于自主开发能力薄弱,专业化的配套体系尚未形成,功能部件发展滞后,产品自动化水平低,可靠性、精度保持性差。因此去年底出台的高档数控机床专项也与此次规划基本一致,比如鼓励创新、支持首台首套、提高功能部件的配套水平等,所以短期来看此次规划对机床行业的影响也有限。此外,就此次规划中提及的支持骨干企业重组来看,机床行业原本就具有一定空间,因此有可能加速这一进程。
综合来看,我们认为虽然这一规划对铁路设备以及机床行业都将带来正面影响,但由于二者之前就一直是国家重点扶持的两个行业,而此次并没有明确投入的金额及方法,因此这次振兴规划与原来的政策相比并没有太大变化。
内外并举,做强做大装备制造业
国金证券认为与以往相比,此次规划在振兴措施方面更为具体。
由于装备制造业覆盖范围广,政府可能投入的资金额较大,参考政府最近出台的高档数控机床重大专项投资规模221亿元(中央直接投资100亿元,其它为项目带动),估计政府对振兴装备制造业的投资规模将在千亿元以上。
他们还认为:振兴规划中强调设备自主化对装备制造业内大型骨干企业意义重大,有助于其市场份额提升和新产品的推广。调整进口税收政策和鼓励采购首台首套国产设备有利于国产设备实现进口替代。政府提供补贴资金将刺激企业研发的积极性,提高企业的研发能力,有助于增强企业整体的竞争力。受益最大的是大型主机企业,因为它们是重大技术装备最主要的制造和研发基地;在基础件领域,部分实力强的企业亦将会受益。
装备制造业振兴规划的出台以及后续跟进的具体政策,将对机床、重型机械、铁路设备、工程机械等子行业产生实质性利好,相关上市公司尤其是龙头企业都会从中受益。
描绘装备制造业未来发展蓝图
兴业证券归纳和解读出政策在以下5个方面的着力点,即:加快企业兼并重组、加大技改投入、促进产品出口、实现产品自主化、优化基础配套件。
鼓励加快企业兼并重组,促进产业结构优化升级。与发达国家的机械行业相比较,我国机械行业市场集中度很低,这在一定程度上也是计划经济历史遗留市场成熟度较低背景下的必然状态。机械行业尤其是航空航天制造等军工企业业务条块分割严重;另一方面,机械行业又是开放社会资本进入较多、较早的行业,地方保护、投资冲动使得低水平重复建设严重。
近年来行业需求总量的快速增长掩盖了分散的行业结构带来的产能过剩隐忧。但在全球金融危机的背景下,行业需求出现疲软,迫切需要通过利用信贷、税收、资本市场等支持和优惠政策以及必要的行政协调,加快企业兼并重组,促进产业结构优化升级,实现产品的换代,支持骨干企业进行联合重组,通过整合提高机械行业的集中度,发展一批具有工程总承包、系统集成、国际贸易和融资能力的大型企业集团。
这对目前正处在业务重组和资产整合中的军工类企业有一定的促进作用,相关的上市公司及其集团公司有可能借助政策东风,加快业务重组和资产整合的步伐。
提升行业自主创新能力和国际竞争力
银河证券认为,规划涉及多个电气设备行业领域,提升行业自主创新能力和国际竞争力是全方位的。
规划指出要依托高效清洁发电、特高压变电、高速铁路和城市轨道交通等领域的重点工程,有针对性地实现重点产品国内制造。规划指出要提升大型铸锻件、基础部件、加工辅具、特种原材料等配套产品的技术水平,夯实产业发展基础。我们认为这主要是着眼于从产业链的上游增强我国装备制造业的配套能力和发展后劲,将对提升我国电气设备装备核心竞争力意义深远。
规划还指出要推进结构调整,转变产业增长方式。支持装备制造骨干企业进行联合重组,发展具有工程总承包、系统集成、国际贸易和融资能力的大型企业集团。我们认为这对加快我国电气设备行业兼并重组,改变行业内企业目前普遍规模较小、产品单一的局面有非常重要的作用。我们认为行业内的龙头公司将从政策的推进中获益,可关注行业内规模较大的公司的并购行为,同时重点关注在一些细分子行业中优势企业可能成为兼并重组的对象。
他们还认为,规划将在政策、资金扶持方面推动电气装备制造业自主创新能力和国际竞争力的增强。这些措施针对提升我国电气装备自主创新能力和国际竞争力,在政策鼓励、引导,资金支持等方面都做了全面的安排,对推动我国电气装备制造业未来发展将起到非常重要的作用,对提升我国电气设备制造业整体水平将带来非常深远的影响。
振兴规划并未带来超预期的内容
中金公司认为,整体上,装备制造业调整振兴规划的出台并没有给市场带来超预期的内容,以上几点全都在市场预期之内,且没有特别具体的刺激措施,主要是方向性和政策性的调整方案。
我国轨道交通装备、重型机械行业国产化率已经较高,鼓励装备国产化对行业的影响有限。规划强调要依托高效清洁发电、特高压变电、煤矿与金属矿采掘、天然气管道输送和液化储运、高速铁路、城市轨道交通等领域的国家重点建设工程,有针对性地实现重点产品国内制造;建立使用国产首台(套)装备风险补偿机制;结合钢铁、汽车、纺织等大产业的重点项目,推进装备自动化。以上领域中涉及到轨道交通装备和重型机械行业的主要是高速铁路、城市轨道交通工程以及煤矿与金属矿采掘。事实上,我国在这两个领域的国产化率已经较高。轨道交通装备方面,铁道部和发改委明确要求国产化率不低于70%,此外随着南北车的引进技术、消化吸收和再创新,动车组、大功率机车等高端产品的国产化率已经达到80%左右;重型机械行业中太原重工的矿用挖掘机目前已经占到国内市场的90%以上。因此,依托国家工程实现国内制造、鼓励使用国产首台(套)装备等鼓励装备国产化的措施对轨道交通装备、重型机械上市公司的作用有限。
鼓励技术进步的相关措施将使轨道交通装备、重型机械行业企业受益。规划强调要充分利用增值税转型政策,在新增中央投资中安排产业振兴和技术改造专项,鼓励开展引进消化吸收再创新,对部分确有必要进口的关键部件及原材料,免征关税和进口环节增值税;要提升大型铸锻件、基础部件、加工辅具、特种原材料等配套产品的技术水平,夯实产业发展基础。目前我国轨道交通装备企业的动车组、大功率机车国产化率已经达到80%,但依然在一些配套产品的技术水平上存在不足,需要进口。重型机械企业在一些加工技术上也需要进一步提升。政府鼓励技术进步的相关措施可减轻企业研发负担,减少部分税费,事实上中国南车、太原重工等企业在此前已经在享受相关的优惠政策了。
推进骨干企业重组在轨道交通装备、重型机械行业具有一定难度。规划强调加快企业兼并重组,支持装备制造骨干企业进行联合重组,发展具有工程总承包、系统集成、国际贸易和融资能力的大型企业集团。轨道交通装备行业格局属于寡头垄断,南北车基本垄断国内市场,两家企业的重组虽然也在理论研究层面讨论后,但铁道部的阻力较大,恐有难度。而重型机械企业中除了中国一重、中国二重属于央企外,其他的企业属于地方企业,中国一重、中国二重的重组也在理论层面探讨过,但目前两家企业均没上市,其重组对资本市场而言意义不大,太原重工等地方企业参与重组则将面临地方政府的一定阻力。
实质性利好带来个股投资机会
关键词:高职 机械制造 课程体系 改革
随着经济的快速发展,制造业以其特有的技术带动性、融合性和广泛使用性,一直处于高新技术产业中的主导产业,因此社会对机械制造与自动化专业高职人才需求量很大。为培养市场急需的、符合市场要求的技能型机械制造与自动化专业人才,本文以学生就业为主要出发点,从就业岗位所需的知识、技能、素质要求出发构建高职机械制造与自动化专业课程体系。
一、高职机械制造与自动化专业课程体系构建的思路
按照“针对职业定岗位,针对岗位定能力,针对能力定课程”的原则,依据“教室与生产车间功能一体,作业与企业产品标准一体,学生和学徒身份一体,教师和师傅角色一体”的人才培养模式,改革高职机械制造与自动化专业课程体系,培养市场需要的高素质技能型机械制造类人才。课程体系构建思路如图所示。
课程体系构建思路
二、高职机械制造与自动化专业人才需求分析及培养目标的确定
近年来以呼、包、鄂作为自治区经济发展的金三角,装备制造业发展十分迅速。呼和浩特、包头、鄂尔多斯等地区正在向风电设备、汽车及零部件、载重汽车、非公路矿用车、铁路车辆、矿山设备、工程机械、风电设备、煤炭机械制造与维修、矿用设备、煤化工设备制造为主的装备制造业方向发展。自治区能源、冶金、装备制造和高新技术等特色优势产业的迅猛发展,必将带动内蒙古及周边地区对机械制造与自动化专业高素质高级技能型专门人才的需求。从需求的文化程度和技术等级来看,大专学历和高级工、高级技师的需求量较大。根据近年来调查显示,生产车间一线高级工、技师、高级技师人数仅占1.5%左右,工程技术人员只占企业总人数7%;企业迫切需要大批“懂理论、会操作、留得住、用得上”的高技能人才。因此,全面提升高职院校机械制造与自动化专业建设水平,加快装备制造业高技能专门人才培养,对提升内蒙古及周边地区装备制造业发展水平和竞争力具有重要意义。
机械制造与自动化专业面向行业企业一线实际需要,培养德、智、体、美等全面发展的,具有良好职业道德、吃苦耐劳精神以及较强的沟通协调能力和实践创新能力,具备机械制造与自动化专业知识和专业技能,能适应机械加工和机电设备维修与维护生产一线需要的高素质高级技能型专门人才。
三、高职机械制造与自动化专业课程体系改革
1.人才培养模式改革
参照机械加工、机械设备维修职业岗位任职要求,与企业共同制定人才培养方案,实现人才培养目标与企业岗位需求相融;校企共同构建课程体系,使课程体系与职业能力培养相融,在课程中引入行业企业标准、规范、规程、法规等,使课程标准与机械行业企业技术标准相融;依托“校中厂”、理实一体化教室与校外实训基地,根据企业需要,灵活调整教学计划和教学内容,使教学内容与工作任务相融。
将学生的职业能力培养分为三个阶段:专业基础能力培养阶段、专业核心能力培养阶段、专业综合能力培养阶段,实施校内专业理论课教学与实训教学平行交替进行,三阶段环环相扣,循序渐进,促使学生的专业技能层层提升,实现学生向企业员工的转变。
根据各阶段的培养特点设计工学结合的学习进程,校企共同开发课程和实训项目,共同实现学生识岗实训、单项技能训练和顶岗实习等三年不间断的实践锻炼,学生在做中学、学中做。在“校中厂”、数控加工实训基地、教学实习工厂和校外实训基地,学生能感受到企业的真实生产环境,实施“四个一体”的培养模式。
2.课程体系改革
第一阶段:专业基础能力培养。主要在第一、二学期进行。以校内的公共基础和专业基础教学资源为平台,完成文化素质课程和专业基础课程的教学,培养学生机械识图与绘图、公差的应用、金属材料及热处理的选择等专业基础能力。结合识岗实训、机加工实训和专题讲座、社会实践、技能竞赛等形式,学生在校外实训基地和校内实训室等环境里,对职业岗位的工作特点、主要设备、工作环境有一个比较全面的认识,使学生的职业素养得到进一步提升。
第二阶段:专业核心能力培养。主要在第三、四、五学期进行。依托校内实训室、“校中厂”和理实一体化教室,完成理实一体化课程,培养学生的专业核心能力。在“校中厂”,根据企业的生产情况,弹性、灵活地安排数控机床操作加工等实践教学,在具有真实工作环境的生产车间让学生感受到企业文化的熏陶,即学生以工人身份接受生产任务,在指导教师的引领下,通过识读图纸、编制工艺、机械加工、零件检验、部件装配等生产流程,使学生亲历完整的工作过程。在理实一体化教室,由企业兼职教师和专任教师共同完成典型零件普通加工等课程的教学,提高学生的专项技能。在校内实训室和教学实习工厂,每学期安排4周以上时间进行机械加工实训、机械装配维修实训、电气控制与PLC实训等实践教学,让学生在做中学、学中做,培养学生的专业核心能力。
第三阶段:专业综合能力培养。第六学期在用人企业的实际工作岗位进行顶岗实习,聘用企业技术骨干、能工巧匠为兼职教师,结合岗位工作进行综合性技能训练,培养学生的专业综合能力和职业素质。定期派遣专任教师深入企业了解学生顶岗情况,并作出综合评价。在人才培养过程中,将人文素质教育、企业文化教育相结合,形成浓厚的校企合作育人氛围,始终把安全教育、责任意识、吃苦耐劳精神等职业素质作为素质教育核心贯穿始终,积极推行“双证书”制度。
四、高职机械制造与自动化专业课程体系实施保障
1.教学方法与手段改革。根据专业特点,采取“任务驱动、项目导向”等教学模式,教学过程中采用小组讨论法和案例教学法等多种教学方法,充分利用现代教育手段,将理论知识融入到教学项目中,使学习与生产相结合,课堂与实训车间相结合,实现教、学、做一体化。
2.课程考核与评价。制定课程考核标准,包括课程的目标定位、教学内容、教学过程、教学方法与手段、课程教学效果、课程特色等方面。建立由教师、企业技术人员和学生参加的考核组进行课程考核。采取教师评价、学生评价、企业评价和社会评价相结合的方法对课程进行综合评价,增加企业考核权重。
3.加强专业教学资源库建设。为满足专业建设共性需求,实现优质资源共享,积极与其他院校合作,积极开展高职机械制造与自动化专业教学资源库建设,满足机械制造与自动化专业高技能人才培养、企业培训和社会学习者多样化学习需要。
4.建立完善与工学结合相适应的教材体系。开发突出以职业综合能力培养为重点、融入职业资格标准的教材,以满足工学结合的人才培养的要求。
5.加强“双师型”师资队伍建设。通过“请进来”、“送出去”的方式,培养双师型的教师队伍。为教师提供机会到企业参观、实践,参与企业技术革新;聘任企业兼职教师,以解决“双师型”教师队伍建设薄弱问题。
参考文献:
关键词:煤矿机电一体化技术;创新;应用
中图分类号:X752文献标识码: A
引言
在于基于机电一体化技术的应用,能在一定程度上实现煤矿生产的自动化、智能化,进而提高煤矿生产效率,进一步加强煤矿企业竞争力,也在一定程度上实现煤矿产业经济效益增长。
一、煤矿机电技术一体化应用的重要性
(一)随着煤矿生产不断向深部水平发展,加速了机电一体化技术的发展和进步,促进机电一体化产品获得更强大功能、更优越性能,更高的智能化性能,促使企业获得更为先进的技术设备,进而谋求更大的生产效益。机电一体化技术在煤矿开采和运输装备的应用和推广,展现了多功能、高质量、高可靠性、低能耗的功能价值,以及最优化的系统工程技术,极大地提升了我国煤矿生产的综合实力,为实现高效、安全、可持续的煤炭工业生产发展提供重要保障。机电一体化的发展降低生产煤矿劳动难度和提高安全系数,为传统的机械行业注入新鲜血液,实现文明生产;
(二)煤矿机电一体化技术有效融合了机械、电子技术和液压控制技术,在一定程度上提高了煤矿机械设备的安全性能、经济效益性能、可靠性能、可操作性能等,同时,对于机械设备的作业精度、作业效率等也有了很大程度的改进,使得机械设备更方便进行安装拆除,便于日后的机器维护和现场在线监控,当机械设备发生故障时,可自动报警并实行故障自诊,优化了机械操作工作人员的工作环境和条件,不但提高了机器设备的工作效率,更达到了节能降耗,延长机械设备的使用寿命,提高生产效率的目的。有效解决实践应用管理问题,发挥机电一体化技术全方位优势,不但提高机电技术生产制造水平,增加产品的多功能性质,还节约能源资源和减少材料消耗,降低煤矿企业成本支出,而且在更新煤矿企业机械设备系统,改造陈旧老化的机器设备以及引入新技术产品方面取得突出的成效;
(三)煤矿机电一体化产品在煤矿企业的应用,一方面能有效提高工作效率,改进落后的生产作业方式,降低操作人员的劳动量,大幅度提高劳动生产率和工作效率,另一方面也有利于提高作业人员安全操作质量和改善工作环境。除外,通过机电一体化设备在煤炭的采掘、运输过程的应用,更有利于减轻矿工繁重的体力劳动,降低事故发生率,避免工伤事故的发生,保证了矿工的人身安全;4)煤矿机电一体化技术的运用能促进煤炭产量的提高,提高企业的经济收益,积极推动企业经济快速发展的同时也增加矿工的劳动收入,改善矿工的生活质量。此外煤矿机电一体化技术保障矿井安全生产监测监控系统实行,为煤矿安全生产和管理起到了十分重要的作用。这些机械设备在煤矿生产过程中的广泛应用,不但能减轻技术操作人员的工作负担和降低操作难度,而且提高了煤矿的生产水平和管理能力,创造了不可估计的经济效益和社会效益。
二、一体化技术在煤矿生产实践中的优势
(一)机电一体化技术能有效提高煤矿生产效率
如今,机电一体化技术已延伸入煤矿采煤机械中,现代化采煤机械能应对复杂煤矿生产环境,同时能实现自动采煤,并能基于机电一体化技术利用综采工作面装备远程监控及专家诊断系统对综采设备进行实时控制,可根据作业环境、煤层厚度、煤层硬度等相关因素对采煤速度进行优化调整,促使煤矿生产效率得到稳定提升。
(二)机电一体化技术的应用能提高煤矿生产的安全系数
相对于传统采煤机械,机电一体化技术产品更加重视生产安全化、生产绿色化,面对较为复杂的煤矿开采环境,可先利用机电一体化产品对矿井内部的生产环境进行检测,如对瓦斯气体浓度、温度、湿度等环境参数进行检测,而后确定出相应的煤矿开采方案。融入机电一体化技术采煤机械的控制系统大多利用可编程控制技术、计算机控制技术,同时其牵引系统中也引入了电磁滑差无链电牵引和变频调速无链电牵引技术,这些高新技术实现了对采煤机械的精确化控制,能适应薄煤层及中厚煤层的开采环境,使其在开采过程中能代替人的劳动,能适应危险系数高、开采难度大的作业环境,进而提高煤矿生产的安全性。
(三)机电一体化技术的应用可进一步提升劳动效益
在现代煤矿生产中应用机电一体化技术,在提高企业生产效率的同时也提高了生产的劳动效益,煤矿生产管理人员可通过远程控制终端对煤矿生产状态进行实时监控,生产人员可通过远程操控设备对设备进行控制而完成采煤作业,同时可通过传感技术对煤矿生产环境进行实时监测,提高了煤矿企业生产的安全性,并进一步提升了企业经济效益,采矿工作人员付出同样的劳动可以获取更多收益,极大改善了生活质量,并随着矿工收入提高,极大促进了当地经济飞速发展。
三、煤矿机电一体化技术应用分析
为了满足现代化煤矿发展需求,对煤矿机械化水平的要求越来越高,那么自然对运输及提升系统有了更高的要求。 我国大部分煤矿井下都采用皮带化运输, 计算机控制系统的发展速度也在不断加快,下面对煤矿机电一体化技术进行详细分析。
(一)煤矿运输机
我国经济发展速度稳步提升,这就会促使用煤量的增加,又由于我国煤矿生产的运输和提升系统与国外发达国家相比,水平还有很大差距,所以无法满足煤矿发展需求。因此,要借鉴国外发达国家的先进技术,不断积累经验展开研究,在煤矿运输及提升系统中应用机电一体化技术。目前技术水平较为先进的设备是内装式提升机,内装式提升机的设计理念为结构简单、滚筒一体化、操作便捷,在控制方面实现了自动化。目前国内很多煤矿已经使用皮带式强力运输机,并且基本实现了大规模的应用。皮带式强力运输机可以实现远距离大输送量的输送, 还能保证输送的连续性,主要特点为安全性高、效率高和具备自动化。在控制系统的监控中发现,皮带式强力运输机的自我保护和诊断能力较强,当然从自动化技术角度考虑还存在一定问题,这还需要研究人员不断改进。
(二)带式输送机
带式输送机可以实现长距离连续输送,而且具有效率高、运行可靠及自动化等优势,已经成为我国煤矿生产中重要的运输设备。我国制造的带式输送机也有多个类型和品种,针对煤矿井下使用的长距离、大功率带式输送机的技术研发也取得了较大进步,例如高产高效工作面顺槽可伸缩带式输送机和大倾角长距离带式输送机等。我国还针对带式输送机主要部件和重要技术进行研发,已经成功研发多种制动装置、软起动装置和以PLC为核心的可编程电控装置。
(三)采煤机
综合机械化采煤系统是我国大部分煤矿所采用的采煤系统,这对煤矿机电一体化技术的应用和发展都起到了很重要的作用。最开始使用的采煤系统是液压牵引式,目前采煤系统多为电牵引式。从机电一体化牵引技术来对比该采煤系统和液压装置,主要的优势表现为以下五个方面:第一,设计了防止下滑的制动装置,所以在大倾角煤层可以正常工作。第二,设备的动态性有很大改善, 通过控制系统可以对所有参数进行监控并进行实时调整。第三,运行安全性和可靠性较高。从整体上来看,设备故障和维修的几率大大降低,而且发生的磨损也很小,所以能够长时间在环境恶劣的条件下工作。第四,具有良好的牵引特性,可以有效克服采煤机阻力并为之提供牵引力,在下滑时可以实现制动功能。第五,设备结构精简、体积小且效率较高。在电牵引采煤机中已经应用了计算机技术进行控制, 所以可以实现自动化,同时在工作面刮板运输机中配置微机监控装置,可以实现系统自动化控制。基本的机电一体化技术在采煤机的应用,有效提高了采煤机设备的安全性、可靠性和便捷性,同时也使采煤机设备整体更加协调,有效提高了工作效率,对社会效益和经济效益做出了很大的贡献。
(四)掘进机
将掘进机作为掘进机械是我国大部分煤矿的做法,一般是利用矿用隔爆安全型操作箱、电铃 、开关箱 、照明灯和三相异步电动机、控制按钮和低浓度甲烷传感器等构成掘进机系统。该系统是掘进机中非常重要的电气结构,与液压系统协调工作以完成整个系统的运行。
(五)支护设备
液压支架就是煤矿综合机械化采煤工作面上的支护设备。液压支架目前的发展方向为,紧密结合液压控制技术和计算机控制技术,逐步发展为电液控制,从而实现自动移架成组或双向邻架定压,这有助于降低对支架和顶板造成的冲击力。乳化液泵站装置的作用是为液压支护设备提供高压液体。该设备具有较强大流量和高压的供液能力,所以可以与工作面液压支护设备的用液量相协调和配合,自动调节供液量。我国智能化乳化液泵站系统主要分为供液系统和配液系统,根据油位高低自动配液和检测,还能实现高低液位、乳化液浓度检测及校正的自动控制,如果乳化液浓度不符合要求系统就会报警。
(六)煤矿安全生产监督管理系统
目前安全生产监控系统的主要问题存在于传感器,稳定性和使用寿命是最严重的问题,相关单位和研究所虽然在不断研究和测试,但是没有达到理想效果,所以在实际中应用率较低。而国外在计算机软硬件、质量和运行速度等方面的水平都高于我国,传输介质由原来的同轴电缆转变为光缆,煤矿安全监控系统已经在煤矿行业广泛应用,因此我国相关单位要向国外借鉴经验,提高我国煤矿安全监控系统的研发水平。
结语
综上所述,而且在投入使用过程中,有效的提高了生产效率,提高了矿井的开采量,对于煤矿企业生产水平和生产能力的提升起到了积极的作用,而且通过煤矿机电一体技术的应用,煤矿企业带来了极为可观的经济效益。
参考文献:
[1]曹天斌.煤炭机电一体化技术在煤炭生产中的应用分析[J].河南科技,2014,01:130.
关键词:新型一体化液压潜孔钻机 露天钻机 发展趋势
中图分类号:TU631 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2017)01(c)-0031-02
我国作为世界人口数量第一,年经济总量第二,国土面积第三的大国,地大物博,物产资源丰富,作为世界首屈一指的矿藏大国,我国拥有开采矿藏的悠久历史。据史料记载,早在春秋战国时期我国就已经使用铁锤加钢钎的冲击方式开采石料,直到近现代依然沿用古法开采石料矿藏。随着工业炸药的发明,爆破法开采已经绝大部分取代了效率低下的人工开采,露天矿凿岩穿孔设备也成为矿山开采的必备装备。由于历史原因,解放前我国的机械化凿岩作业装备发展缓慢,技术水平偏低。随着科技的不断发展和社会的不断进步,在20世纪60年代,我国已经开始研发露天凿岩钻机,并于60年代中期取得突破研制出我国第一台潜孔钻机。在近几十年来,虽然新型露天潜孔钻机不断研制成功,但是不可否认的是我国在凿岩穿孔设备与世界先进水平仍然存在一定的差距。因此,该文通过对国外先进一体化液压潜孔钻机进行研究分析,以期为我国一体化液压潜孔钻机的发展起到一定的借鉴。
1 国外先进一体化液压潜孔钻机技术
在新型一体化液压潜孔钻机设备的研究开发方面,世界上有几个知名企业走在行业的前列。比较著名的有:瑞典阿特拉斯・科普柯公司、瑞典山特维克公司、美国英格索兰公司、日本古河公司等。其中瑞典阿特拉斯・科普柯公司和山特维克公司生产的液压凿岩设备占全球产量一半以上。其中阿特拉斯科・普柯公司研制生产的PowerROC D45全液压潜孔式露天钻机,配置高风压空压机,适用于露天矿山、采石场及各种台阶开挖中软岩、中硬岩及极硬岩石的爆破钻孔,可满足高生产率的要求,在业内受到广泛好评。
阿特拉斯D45全液压一体式潜孔钻机产品特点:(1)可靠性高。简洁的设计,减少电子器件使用,便于维护保养和故障排除,采用直控系统,操作简单。(2)安全和高效,配有单人操作的安全驾驶室,适合在各种天气条件下工作,自动换杆装置有效避免了人工接杆时可能的风险。(3)注重工作环境,空调驾驶室为操作人员提供了良好的工作环境,两级收尘装置满足工地现场实现环保的要求,标准配置满足FOPS防落石保护的驾驶室、自动换杆器和两级干式集尘器,提高机械化程度,并降低人工成本,改善操作人员的劳动强度和工作环境,提高工作效率,紧凑的结构和高效的系统,节省了燃油消耗,消除人工作业的风险,提高了安全保护,有效控制粉尘排放,创造了安全、环保的工作环境,全天候作业,提高工时利用率。D45全液压一体式潜孔钻的液压系统包括:4个高可靠性的齿轮泵,容易操作的直控系统,布局合理的管路,油管两端都有标记圈,简洁的设计,易于维护保养,方便故障排除,使用Parker、Rexroth和Hydroscan等世界知名品牌液压泵、阀。电气系统包括:电路简单,排线清晰,较少的电器元件,容易维护保养,电缆两端都有标记圈,大多采用电磁换向阀,操作简单。
除了阿特拉斯D45全液压一体式潜孔钻机以外,山特维克公司研发生产的Herbert2000大型露天液压凿岩钻车,古河的PCR―200.DH型履带式潜孔钻机,Atlas0 Copco的ROC璩30型潜孔钻机,其钻孔直径更可以达到145~178 mm,也都是国外先进液压一体式潜孔钻机的优秀代表。
纵观国外开发的新型全液压一体式潜孔钻机更加注重的是高技术含量,高实用性,同时也注重人性化的使用。欧美等西方发达国家通过多年的技术研发,不断生产出了一大批机、电、液三位一体的高性能露天孔钻机。这些露天孔钻机具备了高技术性能、经济性好、移动灵活、故障率低,因而广受业界好评。此外,近几年来国外生产的新型全液压一体式潜孔钻机自动化程度越来越高,已经有新型全液压一体式潜孔钻机实现部分功能智能化。例如,阿特拉斯公司的ROCD7顶锤式液压凿岩钻机已经实现了臂架自动定位,这样既可以节约现场标记和定位的时间,又可以改善了作业效率,使露天孔钻机操纵员能够集中精力监视钻孔的进程。随着近些年来环境污染问题受到越来越多的重视,因此,在近些年研发生产的新型全液压一体式潜孔钻机也很关注发动机的排放是否符合环境保护法律以及相关规范。
2 对我国液压潜孔钻机技术发展的启示
随着我国节能减排政策的实施以及贯彻落实科学发展观的要求,我国未来的液压潜孔钻机研发应该把重点放在降低能耗,提高生产效率,减少环境污染上。此外,近年来我国采矿事故时有发生,其中部分事故死亡人数超过百人。因此,我国未来的液压潜孔钻机研发应该向着高可靠性、高安全性发展,以期为矿产资源开采提供优质安全可靠的露天钻孔设备。目前我国液压潜孔钻机研发的重点在于:
(1)露天开采往往会受到外界环境的影响,因此需要在液压潜孔钻机研发中加入适合外部恶劣环境、抗干扰的控制监视系统。也需要设计研制出性能稳定可靠的液压控制系统,以满足露天开采的环境要求。
(2)液压潜孔钻机研发中应更加重视液压潜孔钻机的使用安全和人性化操作系统的建立。露天开采危险性大,我国应该借鉴国外先进钻机的人性化设计,在液压潜孔钻机研发中除了设备性能以外,还要考虑到设备操作者的舒适与安全。例如可以增加辅助机构,使液压潜孔钻的操作更加方便,让设备操作者的劳动强度低。为了设备操作者的安全考虑,还可以在产品上设置急停拉线或者控制传感器,能及时防止事故的发生及事故的扩大,防止人员的伤害及机器的损坏。
(3)注重相关人才培养以及研发基地建设。造就一支科研队伍,加快我国液压潜孔钻机的研发进程,实现机电液一体化液压潜孔钻机设备产业化目标,占领我国液压潜孔钻机设备市场,并打开国际市场。
(4)考虑液压潜孔钻机的多功能研发。因为露天作业的地质环境以及开采要求的不同,液压潜孔钻机用户对液压潜孔钻机功能的要求可能是多方面的。如果液压潜孔钻机的产品在研发时具有一定的灵活性,能够根据用户的特殊要求,在基础上稍加改进或改装就可以组成专用产品,以满足不同用舻男枰。则一定可以获得刚高的市场青睐。
3 结语
液压潜孔钻机集机电液为一体,市场中国际知名品牌垄断率高。因此,想要逐渐占有市场,需要研发具有完全自主知识产权,高效、节能和环保的液压潜孔钻机。让国内的液压潜孔钻机关键元器件使用自己品牌的产品。让国内生产研发争取达到世界先进水平。让我国的液压潜孔钻机不但功能齐全、性能先进、现场适应性强和可靠性高,打破了国外品牌的市场垄断。
参考文献
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[2] 刘鹏,于广淼,赵宏强.一种全液压露天钻车空压机出气口单向阀:中国,203248334[P].2013-10-23.