蔣振國

（河南龍宇能源股份有限公司裝備制造分公司， 河南 永城 476600）

引言

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和進步，機械化的設(shè)備已經(jīng)逐漸代替人工開展煤炭開采、運輸?shù)裙ぷ?。在煤礦機械制造中，主要使用到的是機械自動化技術(shù)。由此可見，加大對機械自動化技術(shù)在煤礦機械制造中的應(yīng)用研究，有助于推動煤礦機械化的推進和普及。

1 機械自動化技術(shù)對煤炭生產(chǎn)的意義

1.1 減少資源成本

煤礦機械自動化設(shè)備的使用需要大量的前期資金投入，但采購之后只要做好日常的檢修和維護，設(shè)備能夠供給煤礦使用多年。并且，從人力的角度考慮，煤礦機械自動化設(shè)備的使用能夠有效地減少煤礦工人數(shù)量，一方面使人員工資方面的支出有所減少，另一方面井下人員的減少也能提高整體的安全性。從煤炭開采的角度考慮，機械自動化設(shè)備能夠很大程度上提高煤炭的開采量，進一步提高生產(chǎn)效率，并且能夠促進煤礦經(jīng)濟效益的提升[1]。綜合而言，雖然在設(shè)備采購方面需要部分資金投入，但是機械自動化設(shè)備的使用一方面能夠在人力方面節(jié)省開銷，另一方面煤炭開采量的增加能夠創(chuàng)造更高的經(jīng)濟效益，在很大程度上可以減少生產(chǎn)資源成本。

1.2 優(yōu)化機械使用

煤礦機械自動化設(shè)備的使用能夠輔助煤炭掘進、開采和后續(xù)的運輸，對煤礦生產(chǎn)有著積極的意義。從生產(chǎn)運輸?shù)慕嵌戎v，目前社會發(fā)展對煤炭的需求逐年增加，煤炭的開采量必須隨之提高，否則難以供應(yīng)工業(yè)發(fā)展的需求，而自動化機械設(shè)備的使用不僅能提高生產(chǎn)效率，還能作為監(jiān)控起到礦井內(nèi)部情況探查的作用。從勞動力角度講，設(shè)備、工具使用的目的就是解放勞動力，煤礦機械自動化設(shè)備的使用能夠解放井下的勞動力，使其轉(zhuǎn)移到更加安全的監(jiān)控中心工作，兼顧人員安全和生產(chǎn)效率。

1.3 提升生產(chǎn)效率

煤炭一般是井下開采作業(yè)，在傳統(tǒng)的煤礦中，由于人力的生產(chǎn)能力有限，所產(chǎn)生的不確定因素也比較多，因此開采量一直得不到很大的提升，但煤礦機械自動化設(shè)備的使用，能夠在很大程度上解決這方面的問題，在減少人力資源使用的同時增加開采量。同時，煤礦機械自動化設(shè)備需要配備自動化管理，自動化管理能夠提高煤礦工作人員的工作效率，優(yōu)化整體的管理工作，從而促進整體生產(chǎn)效率的提高。

2 煤礦機械制造中機械自動化技術(shù)的切入點

2.1 融合機械設(shè)備設(shè)計

在制造煤礦機械自動化設(shè)備時，由于其制造工藝通常比較繁復(fù)，并且容易受到各種因素影響，尤其是需要考慮煤礦開采區(qū)的具體情況，保證井下生產(chǎn)的安全，因此，必須注重對煤礦機械自動化設(shè)備制造的前期設(shè)計。在設(shè)備設(shè)計初始，必須保證全程貫穿機械自動化的設(shè)計理念，在實際的設(shè)計工作中將機械自動化技術(shù)應(yīng)用到整個設(shè)計中；在設(shè)備設(shè)計的過程中，結(jié)合機械自動化技術(shù)的應(yīng)用，將其與煤礦機械制造融合，根據(jù)設(shè)備使用功能的要求，對設(shè)備設(shè)計進行進一步的優(yōu)化，對煤礦機械自動化設(shè)備的動力傳輸系統(tǒng)做進一步的調(diào)節(jié)，使其能夠在煤礦機械制造中發(fā)揮更好的作用；在設(shè)備的制造中，結(jié)合煤礦機械自動化設(shè)備的相關(guān)設(shè)計要點，根據(jù)煤礦開采區(qū)的實際情況，開展合理、有序的制造工作，同時可以結(jié)合制造中的相關(guān)問題適當(dāng)修正設(shè)計方案，使機械自動化技術(shù)在煤礦機械自動化設(shè)備中得到更充分的應(yīng)用。

2.2 融入機械設(shè)備生產(chǎn)工藝

為了保證機械自動化技術(shù)能充分地融入到煤礦機械設(shè)備生產(chǎn)中，通常需要對機械設(shè)備生產(chǎn)工藝加以改進?？梢酝ㄟ^生產(chǎn)方式入手，調(diào)整生產(chǎn)設(shè)備的作業(yè)模式，提高工人的制造水平，使機械自動化技術(shù)能與煤礦機械設(shè)備生產(chǎn)相融合。改進煤礦機械設(shè)備的生產(chǎn)工藝具體可以從以下幾方面入手，第一，優(yōu)化作業(yè)模式，傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝并不適用于新型的機械設(shè)備，因此，需要根據(jù)設(shè)備的技術(shù)方法，結(jié)合現(xiàn)有的技術(shù)改進作業(yè)模式；第二，提高工人水平，工人作為機械制造的一線人員，在很大程度上會影響煤礦機械設(shè)備的質(zhì)量，因此，為更好融合機械自動化技術(shù)，必須對工人進行相關(guān)的培訓(xùn)，提高工人的整體制造水平；第三，融入新型工藝，隨著科技的發(fā)展和進步，機械制造方面也產(chǎn)生了新的工藝方法，煤礦機械設(shè)備的制造也可以融入其他機械制造工藝，使設(shè)備制造的水平有更大的提升[2]。

2.3 融合機械自動檢測技術(shù)

煤礦機械設(shè)備通常是大型設(shè)備，一旦出現(xiàn)質(zhì)量問題，檢修和維護都需要很大人力物力投入，因此，在設(shè)備制造時就必須加強對設(shè)備質(zhì)量的管理。在煤礦機械設(shè)備的制造中融入機械自動檢測技術(shù)，并且在設(shè)備的制造時期對各個階段的設(shè)備進行自動檢測，提前預(yù)防某項工序問題導(dǎo)致的設(shè)備問題，同時，在設(shè)備制造完成之后，對設(shè)備進行技術(shù)方面的檢測，從而提高煤礦機械設(shè)備的質(zhì)量。

3 煤礦機械制造中機械自動化技術(shù)的應(yīng)用

3.1 機械自動化技術(shù)在煤炭掘進中的應(yīng)用

掘進工作的效率決定了后續(xù)的煤炭開采和運輸工作的效率，在煤礦中，通常使用掘進機和其他輔助設(shè)備進行煤炭的掘進工作。機械自動化技術(shù)在煤炭掘進中主要有以下應(yīng)用：第一，應(yīng)用于掘進機的操作箱、照明箱、卡扣控制按鈕等自動化系統(tǒng)，由于井下環(huán)境惡劣，此類自動化系統(tǒng)能夠更好地幫助工作人員適應(yīng)井下環(huán)境，處理井下掘進工作的相關(guān)事宜[3]；第二，搭配液壓系統(tǒng)使用，液壓系統(tǒng)本身能夠改變壓強、增加作用力，當(dāng)其與機械自動化技術(shù)相搭配使用時，配合掘進機的作業(yè)，能夠使掘進機更好地發(fā)揮出各系統(tǒng)功能的作用，進一步縮短作業(yè)時間，提高掘進的速度，使煤炭采掘的效率有所提高。

3.2 機械自動化技術(shù)在煤炭開采中的應(yīng)用

在煤炭開采工作中，機械自動化技術(shù)主要應(yīng)用于煤炭開采設(shè)備中，比較典型的是電牽引采煤機。以電牽引采煤機為例討論機械自動化技術(shù)在煤炭開采中的應(yīng)用，電牽引采煤機的主要結(jié)構(gòu)包括傳感器、變頻器、遙控器等部分，牽引方式為機載式交流變頻無級調(diào)速消軌式無鏈牽引，目前功率可達1 200 kW，具有牽引特性好、反應(yīng)靈敏、運行可靠和效率高等優(yōu)點。根據(jù)電牽引采煤機使用前后的開采效率分析，電牽引采煤機的使用在很大程度上提高了煤炭的開采效率，其能很好地適應(yīng)井下復(fù)雜的地形和空氣狀況，極大地提高了煤炭開采的安全性[4]。

3.3 機械自動化技術(shù)在煤炭輸送中的應(yīng)用

隨著煤炭生產(chǎn)效率的提高，對煤炭輸送效率的需求也隨著提高，否則即便煤炭開采完成，但其未能及時輸送出去，也無法提升煤礦的經(jīng)濟效益，同時大量煤炭的堆積也可能導(dǎo)致井下的煤炭自然發(fā)火，使井下的安全隱患增加。因此，可以將機械自動化技術(shù)應(yīng)用到煤炭輸送中，采用PLC 技術(shù)（自動化運輸系統(tǒng)）與膠帶運輸相結(jié)合的方式，改變傳統(tǒng)膠帶運輸?shù)哪Ｊ?，以電力為能源管理煤炭運輸，減少因工作人員不當(dāng)操作和干預(yù)導(dǎo)致的安全事故，使運輸工作更加準確可靠。同時，由于膠帶運輸由電力推動，可以自主調(diào)節(jié)運輸速度，在實際的煤礦輸送工作中能夠更好地配合其他工作流程使用，可以促進煤炭輸送效率的提高。

3.4 機械自動化技術(shù)在煤炭安全監(jiān)控中的應(yīng)用

由于煤礦的掘進、開采和輸送主要是井下作業(yè)，礦井中地形復(fù)雜、空氣質(zhì)量差，大量的煤炭、瓦斯氣體容易引起火災(zāi)和爆炸，因此，井下工作人員的安全是煤礦工作中的重點。機械自動化技術(shù)的使用能夠極大地解放井下的人工，但仍需要部分工作人員使用和管理井下設(shè)備，為保證井下人員的安全，以及保證井下設(shè)備的正常使用，可以將機械自動化技術(shù)應(yīng)用到煤礦安全監(jiān)控中。煤礦安全監(jiān)控通過在井下布置斷電儀、遙測儀、紅外自動噴淋儀等自動化監(jiān)控設(shè)備，安排工作人員進行24 h 全天監(jiān)控，對井下情況進行全天全方位的監(jiān)管，保證井下人員安全，避免井下火災(zāi)、爆炸等事故的發(fā)生，使煤礦工作人員能在自身安全有保障的情況下安心工作，創(chuàng)造更大的價值[5]。

4 我國煤炭機械制造自動化發(fā)展趨勢

4.1 機械化

近年，我國煤炭機械制造中采煤機械化在全國各地大中小型煤礦的覆蓋比例逐年遞增，預(yù)計2030 年之后可以基本實現(xiàn)采煤機械化的全覆蓋。機械化的覆蓋使得煤炭機械制造設(shè)備的整體質(zhì)量有進一步的提升，能夠促進煤炭開采事業(yè)的發(fā)展，提高煤炭采掘的經(jīng)濟效益。結(jié)合目前煤炭開采方面對設(shè)備機械化的需求，煤炭機械制造的機械化發(fā)展主要在設(shè)備的設(shè)計與制造方面，包括掘進設(shè)備（掘進機）、采煤設(shè)備（采煤機）、輸送設(shè)備（皮帶機、輸送機等）[6]。

4.2 集成化

集成制造技術(shù)是機械制造行業(yè)中的重要技術(shù)手段，其能有效地提高機械生產(chǎn)制造的水平。集成制造技術(shù)能夠通過計算機整合機械設(shè)備生產(chǎn)車間的工作面，使整個機械設(shè)備生產(chǎn)制造系統(tǒng)形成一個整體，在系統(tǒng)的運行的過程中，集成化技術(shù)可以利用計算機對系統(tǒng)的各個分系統(tǒng)進行任務(wù)指派和調(diào)整，使各系統(tǒng)之間既能獨立完成工作，又能相互之間產(chǎn)生聯(lián)系，在某些生產(chǎn)制造工序中能夠配合進行工作。同時，具備高度集成化的制造系統(tǒng)能夠與其他質(zhì)量更好的系統(tǒng)相融合，從而進一步促進機械制造的發(fā)展和機械自動化的應(yīng)用。

4.3 智能化

智能化是當(dāng)前煤礦機械制造的重點發(fā)展方向之一，智能化的發(fā)展使得在機械制造過程中人工與機器能產(chǎn)生雙向的互動，促進機械制造系統(tǒng)與行業(yè)之間的融合。智能化主要是應(yīng)用計算機技術(shù)、編程技術(shù)等先進的手段，通過對機械制造的調(diào)控實現(xiàn)智能化應(yīng)用。智能化的優(yōu)勢在于能夠在很大程度上利用機械替代人工解決問題，同時，由于智能化設(shè)備能夠模擬設(shè)備工作的流程和各種突發(fā)情況，可以通過智能化監(jiān)控設(shè)備運轉(zhuǎn)，減少人力資源的浪費以及因人為導(dǎo)致的設(shè)備運轉(zhuǎn)等方面的問題，提高生產(chǎn)效率[7]。

4.4 全球化

隨著機械自動化技術(shù)的發(fā)展，煤礦機械設(shè)備市場的競爭愈發(fā)激烈，我國對煤礦機械制造的研究也逐漸增加，越來越多的制造企業(yè)隨之進入國際市場。從國際機械自動化發(fā)展環(huán)境來看，雖然我國煤炭機械設(shè)備市場一直處于迅猛上升的趨勢，但國際競爭激烈，并且目前煤炭的需求量巨大，急需生產(chǎn)效率高、性能穩(wěn)定、安全性強的煤礦機械設(shè)備。因此，必須加大對煤礦機械制造的研究力度，使我國在國際競爭上具有更大的優(yōu)勢。

5 結(jié)語

在煤礦機械設(shè)備制造中，機械自動化技術(shù)的融入使得設(shè)備的功能更加完善、使用方向愈加繁多。通過在煤礦機械制造中加強機械設(shè)備設(shè)計、優(yōu)化生產(chǎn)工藝和融入自動檢測技術(shù)，能夠有效地提高設(shè)備本身的質(zhì)量，結(jié)合當(dāng)前融入機械自動化技術(shù)的煤礦機械設(shè)備在煤炭掘進、開采、運輸和監(jiān)控中的應(yīng)用，為了提高煤礦開采量，提升煤礦的經(jīng)濟效益，應(yīng)當(dāng)結(jié)合機械自動化技術(shù)的發(fā)展，從機械化、集成化、智能化、全球化的角度，進一步探究我國煤炭機械制造自動化的發(fā)展趨勢，從而使煤炭的采掘更加智能，創(chuàng)造更大的經(jīng)濟價值。