煤矿机械自动化应用及发展趋势浅析

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摘要：随着科技水平的不断提升，自动化技术的不断成熟和普及应用，机械自动化发展已经成为工业发展的必然趋势，因此，以某煤矿企业为例，对机械自动化技术进行了概述，分析了煤矿机械自动化的应用情况，探讨了煤矿机械自动化的发展趋势。分析认为，煤矿机械自动化的应用对煤矿生产的效率和安全性都有积极作用，能够为我国煤炭行业的发展提供助力。

关键词：煤矿机械自动化应用及发展

引言

机械自动化主要指的是相关机械能够实现自主作业，不需要人工的实时控制。计算机技术的深入应用，使自动化技术应运而生，将其应用到工业生产中，极大地缓解了人工操作带来的压力，降低了人工作业的失误率。与此同时，机械自动化技术还在不断深入研究，开始朝着多功能、智能化的方向发展。大多煤矿生产企业，已经在20世纪60年代开始应用自动化技术，到如今机械自动化已经基本覆盖了整个煤矿生产环节，极大地节省了人工成本，提高了生产效率，同时也降低了事故发生率。

1机械自动化技术在我国应用概况

随着工业生产的快步发展以及人们生活水平的不断提高，对于煤炭的需求量越来越大，加上我国现如今提倡绿色发展，对煤矿生产工作有了更高的要求。应用机械自动化技术，能够有效提升煤矿生产效率，降低煤矿开采、运输等环节中可能会出现的安全风险，保证了煤矿生产的正常运行。可以说，机械自动化技术给煤矿企业发展乃至社会发展都起到了推动作用，对机械自动化技术进行深入研究，探讨其发展趋势是有必要的。如今是智能化时代，计算机技术以及信息技术得到了快速的发展并广泛普及应用，这给机械工程的自动化技术发展带来了新的发展方向。此外，我国倡导绿色发展，为走可持续发展道路，需要让自动化技术向节能环保的方向发展。

2煤矿机械自动化的应用

2.1采掘自动化

现如今各个生产领域都对煤炭有极大需求，这就要求煤矿企业要不遗余力提高生产效率。将煤矿机械自动化应用到煤矿生产中，能够实现煤炭采掘自动化，极大地提升煤炭的开采效率和产煤量。作为煤矿生产的关键组成部分，机械设备自动化对于煤矿生产效率、生产成本以及生产安全都有着极大的影响。近年来随着自动化技术水平的不断提高，采煤机、转载机、液压支架、刮板输送机等先进的自动化设备在煤炭采掘工作中得到了广泛应用，我国已经基本实现了设备国产化，几乎90%以上的机械设备为国产[1]。但在实际的煤炭采掘工作中，发现机械自动化应用效果不理想，依旧存在运输能力低、过煤量低等情况，因此我国采掘设备的机械自动化水平还依然有提升空间，应进一步提升设备的信息化、智能化水平，同时也要着重自动化设备的安全可靠性研究。与其他的行业生产不同，煤矿生产的环境恶劣，可以将煤炭采掘中应用到的各种机械设备串联成一个生产链，借助计算机技术和自动化技术，实现联动操作，能够让采掘工作更加智能化。如下页图1所示，为某企业采掘自动化示意图。

2.2运输自动化

与传统的井下厚煤胶带运输不同，煤炭运输借助了PLC技术以及计算机技术，能够在煤炭运输中实时监控运输情况，目前已经形成综合化保护系统，对于煤炭运输有积极作用。现如今，我国对煤炭运输工作现状以及运行特点进行研究，将变频、变速技术应用其中，同时研究出胶带机全数字直流调速系统以及胶带集中监控系统，两个系统的应用，使煤炭运输自动化有了更好的保障，不仅节省了资源，还提升了运行稳定性。某企业在胶带运输系统中，设计了PLC以及模糊控制算法的控制系统，原胶带机主要依靠继电器、接触器实现参数控制，如下页图2所示，为胶带机的运输流程。其胶带运输机由5部分组成，其中1、2、4号为落地式钢架胶带机，3号是圆振动筛，5号是钢丝绳芯强力胶带机。开采后的原煤由5号胶带机输送到地面上，随后由其他几号胶带机依次输送至储煤场[2]。在长期的应用过程中，发现该胶带机在运输时经常会出现响应速度慢、保护动作延后等问题，且极易发生故障，影响原煤运输效率。因此该企业设计了一款控制系统，由PLC和模糊控制算法相结合，实现胶带机的有效控制，原理图如图3所示。在该控制系统中，实现了自动控制和手动控制两种模式的自由切换，同时还能够对多台胶带机实现联动控制，提升了胶带机的运行质量和响应速度。

2.3安全监控自动化

受环境因素的影响，煤矿生产作业需要大量的机械设备，不论是设备操作还是人工作业，都有一定的安全风险，必须要将安全生产工作放到首位，才能够有效避免安全事故的发生。因此，我国的煤炭企业在应用自动化机械的同时，也加强了安全监控工作。现下应用最为普遍的便是红外线/紫外线喷雾设备，通过检测瓦斯浓度，实现安全监控[3]。在实际的应用过程中，如果设备中的瓦斯浓度高于预设值，系统会发出报警信号，工作人员在接到报警信号后及时采取应对措施，能够有效避免人员伤亡，降低企业的经济损失。除此之外，还可以借助人工检测的方式实现安全监控，主要是借助监控系统对工作人员所在区域进行实时监测，并第一时间通知工作人员尽快远离危险区。当然，在实际的煤矿作业中，很多因素都可能引发安全事故，譬如瓦斯、氧气、湿度、粉尘等。这种风险因素不能完全消除，只能依靠安全监控来避免安全事故的发生。在机械设备运行过程中，将监控系统应用到设备中，能够实时监测设备的运行情况，及时发现危险因素，一旦出现问题立即发出报警信号，便于工作人员采取相应措施，可以更好地降低事故发生。譬如电牵引采煤机上安全监测系统，可以通过计算机来接收信息，能够有效监测到机械的运行状况，收集矿井作业数据，发现异常能够及时处理。如图4所示，为采煤机工况监测和控制系统工作情况。

2.4综采巡检自动化

煤矿井下综采工作难度大，涉及众多的机械设备，环境空间小、温度高，且视觉差，是煤矿安全事故多发地，也是煤矿企业重点关注的环节。在监测工作中，通常采用人工巡检和在线监控两种方式，两种方式各有利弊，人工巡检灵活度高，但劳动强度大，巡检效率低；在线监控效率高，但灵活性差，且成本高、覆盖面积小。在这种背景下，一些企业开始着手研究巡检机器人，实现了综采巡检自动化。如图5所示，为综采工作面巡检机器人系统组成。该系统中，主要通过无线通信来实现信号传输。基站借助Wi-Fi来为机器人巡检提供实时信号，在手持遥控终端内部，有专用APP，能够通过基站信号了解机器人的巡检信息，在巡检机器人内部设置通信模块，实现整个井下到地面的信息互联。如图6所示，为机器人本体控制程序流程。在该程序中，巡检机器人能够实现以下几种功能：1）在巡检过程中，能够借助集控系统完成巡检点的修改，实现巡检路线规划智能化。2）系统支持红外视频，同时与基站保持无线连接，支持视频录像、播放、暂停等功能，保证工作人员在地面能够实时了解井下巡检情况。3）具备实时报警功能，在巡检过程中遇到突发情况，可以借助画面、声音、邮件等方式，传递到地面，同时对报警信息的时间、地点进行自动储存，方便随时调阅查询。

3煤矿机械自动化的发展

3.1发展现状

2017年以后，我国的煤炭市场开始呈现回暖趋势，带动了机械制造业的发展，越来越多的采矿设备和先进技术应用其中，在某种程度上，煤炭行业的发展要得益于科技的不断进步。如今煤矿开采开始朝着智能化、成套化的方向发展，设备更迭速度更快，而我国目前的自动化技术还有需要完善和改进的地方。目前我国依据发展的实际情况，正在进一步优化机械自动化配套系统，以柔性生产为前提，借助计算机建立完善的信息系统，优化人机界面，通过在人机界面进行操作，让自动化设备带动普通设备运转。当然自动化技术并不是一蹴而就的，同发达国家相比较，我国的自动化技术仍然需要国家的大力扶持，企业也要秉承学习的态度，积极吸取先进理念和技术，再针对我国国情，制定科学的发展策略，相信在不久的未来，我国自动化技术会更上一层楼。

3.2发展方向

3.2.1自动化。目前煤矿机械自动化技术并没有十分成熟，仍然需要不断改进和完善，以此来更好地满足社会发展需求。当前我国社会发展迅猛，对于机械自动化技术的研究，应进一步迎合市场发展，抓住时代机遇，完善现阶段技术中的不足。譬如一些机械设备容易受到温度、湿度等因素影响，干扰因素极易导致设备操控灵敏度下降，运行出现偏差，这对于煤矿生产工作极为不利，直接将影响到煤矿生产质量和生产安全。因此对自动化技术进行完善将会是未来发展的一个必经之路。3.2.2智能化。智能技术的提出和应用，在短短几年的时间里，就让人们了解到智能化技术的先进性和便捷性。煤矿采掘技术如果能够借助智能化技术，实现运行程序、设备的智能化运行，将能够更好地完成采掘工作。同时还能够借助智能化技术实现智能监控，实现生产环节全覆盖，对煤矿生产中的每一个环节都能够进行智能检测，一旦出现数据异常，直接发出警告信息，同时给予解决方案建议，节省问题分析以及处理时间。再比如井下机器人的研发，也是借助自动化和智能化技术来实现的。将机器人应用到井下作业中，可以取代人工完成相应工作，保证了作业安全性。与此次同时，井下机器人还能够通过影像，将井下的环境汇报给工作人员，工作人员只需要控制地面上的显示屏，便能够对机器人进行下一步操作。实时同步的数据传输保证了开采效率和质量的同时，还能够在及时发现问题后，迅速做出合理调整，保证开采方案的安全可靠。

4结语

煤矿机械自动化技术在煤矿生产中起着重要的作用，然而我国的自动化技术依然处于学习和研究的阶段。因此，要重视自动化技术，并结合煤矿生产的实际情况，掌握煤矿自动化的需求，进一步完善煤矿机械自动化技术。这就需要我国重视自动化技术的研发工作，加大资金投入，积极引进国外先进技术，实现科学发展。

参考文献

[1]柴冬冬，王凯.机械自动化在煤矿机械制造中的应用[J].山东工业技术，2017（4）：14.

[2]田婷婷.机械自动化在煤矿机械制造中的应用[J].机械管理开发，2016（5）：122-123；126.

作者:吴珺 单位:晋能控股煤业集团同忻煤矿