李亮 王濤 黃猛

摘要：我國煤礦資源豐富，加強煤礦開采與管理，不僅是提高煤礦開采環(huán)境的要求，更是不斷滿足社會各項發(fā)展需求的應有之義?？萍际堑谝簧a(chǎn)力，機電一體化技術作為一種先進的自動化控制系統(tǒng)，應用到煤礦機械設備中，可以提高煤礦開采效率，改善開采環(huán)境，實現(xiàn)安全開采?；诖?，本文主要介紹機電一體化技術在煤礦機械生產(chǎn)中的應用，指出機電一體化的優(yōu)勢，提出機電一體化技術在煤礦機械中的應用建議，以供參考。

關鍵詞：機電一體化；煤礦機械；應用研究

DOI：10.12433/zgkjtz.20232829

煤礦機械化的發(fā)展提高了煤礦開采的效率，促進了我國社會經(jīng)濟的發(fā)展。機電一體化技術是將電工電子技術、自動生產(chǎn)線技術及機電設備維修等先進技術應用到煤礦生產(chǎn)中，能有效改善開采環(huán)境，節(jié)約人力資源，減輕作業(yè)人員工作強度，在保證安全生產(chǎn)的同時，提高煤礦開采效率，在為企業(yè)創(chuàng)造經(jīng)濟效益的同時，也能創(chuàng)造更高的社會效益。

一、機電一體化技術概述

機電一體化數(shù)控技術由多學科交匯而成，是一項先進的綜合性技術，屬于機械電子學科，包括電子電工技術、計算機技術、智能控制技術、檢測傳感技術等，在生產(chǎn)制造業(yè)中被廣泛應用。該技術在二十世紀七十年代已廣泛應用于國際機械領域，到了八十年代，微電子技術興起并高速發(fā)展，與煤礦機械有機融合，促使煤礦工程機械迎來了一個飛速發(fā)展時期。目前，機電一體化技術正朝著智能化、微型化和系統(tǒng)化方向發(fā)展，相信機電一體化技術融合電子技術、智能技術等多種技術的聯(lián)合，勢必可以提高機械工程領域高質(zhì)量發(fā)展。

二、機電一體化技術在煤礦機械中應用的主要優(yōu)勢

（一）提升煤礦開采工作效率，提高經(jīng)濟效益

傳統(tǒng)煤礦開采主要是以人工作業(yè)為依托，工人作業(yè)量大，效率低，長時間的連續(xù)作業(yè)很容易因超負載問題產(chǎn)生故障而停止作業(yè)，同時由于基龐大的體積及沉重的質(zhì)量，會對操作人員造成傷害，甚至危及操作人員生命安全，引發(fā)安全事故。在煤礦機械設備中引入一體化技術，可以有效改善這種情況，優(yōu)化煤礦開采方式，嚴格管控煤礦機械運行狀態(tài)，讓機械運行更具靈活性，確保煤礦安全生產(chǎn)，提高煤炭的輸送效率，為煤礦企業(yè)增加經(jīng)濟效益。與此同時，煤礦工人的收入也會提高，帶動當?shù)亟?jīng)濟高速發(fā)展。

（二）改善煤礦開采的工作環(huán)境，提升安全保障能力

傳統(tǒng)煤礦開采運營下，地下礦井環(huán)境差，開采條件貧乏，再加上煤礦機械設備陳舊，導致煤礦開采環(huán)境差，影響煤礦工人健康，有時還會危及生命，頻繁發(fā)生安全事故，影響煤礦企業(yè)的生產(chǎn)效率。將機電一體化技術應用到煤礦生產(chǎn)中，全面智能化控制及生產(chǎn)，可以降低安全事故發(fā)生率，確保工人作業(yè)時的生命安全，改善開采環(huán)境，減少煤礦開采人員的職業(yè)病與工傷問題。先進的智能遙感技術可以實時監(jiān)管煤礦機械設備的運行參數(shù)，保障煤礦機械安全作業(yè)。同時，建立完善的煤礦機械監(jiān)測系統(tǒng)，安裝自動報警機制，當設備運行超出設定參數(shù)時，監(jiān)測系統(tǒng)會自動報警，同時定期對煤礦機械設備進行保養(yǎng)和檢修，不僅能提高煤礦機械的運行效率，還能節(jié)省人力資源，確保安全生產(chǎn)。

（三）加快產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，提升經(jīng)濟效益

現(xiàn)代智能機械全面覆蓋煤礦機械生產(chǎn)，建設優(yōu)質(zhì)的煤礦開采環(huán)境，將機電一體化技術運用到煤礦的開采及運輸中，可以降低煤礦開采成本，創(chuàng)造更高的經(jīng)濟效益。同時，機電一體化技術的發(fā)展也能帶動相關產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，要重視這條產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，積極創(chuàng)建發(fā)展環(huán)境，提升多學科技術發(fā)展，造福一方土地，增加當?shù)厝说氖杖耄岣咚麄兊纳钏健?/p>

三、機電一體化技術在煤礦機械中的具體應用

在煤礦機械設備中融入先進的機電一體化技術可以有效改善煤礦生產(chǎn)環(huán)境，提高煤礦企業(yè)生產(chǎn)效益。煤礦企業(yè)生產(chǎn)中主要的機械設備有掘進機、采煤機、提升機、輸送機等，將機電一體化技術應用到煤礦機械設備中，可以提高煤礦企業(yè)生產(chǎn)效率。

（一）在掘進機工作過程中的應用

煤礦巷道掘進作業(yè)中會用到掘進機，這是一種重型工程機械，也是煤礦開采前期需要重點關注的一項工作，所以掘進機的先進與否直接關系著礦井的建設及煤礦的有效開采。掘進機體型龐大，結構復雜，在推進油缸的軸向壓力作用下，電動機驅(qū)動滾刀盤旋轉(zhuǎn)，可以將巖石切壓破碎，主要依靠電氣系統(tǒng)配合液壓裝備，驅(qū)動機械設備進行作業(yè)。而在控制系統(tǒng)中，主要通過對主控制器的操作和控制，確保設備的正常運行。機電一體化技術應用于掘進機生產(chǎn)操作中，將電氣方面的操作系統(tǒng)與液壓控制系統(tǒng)完全融合，工程技術人員在操作時可以有效實施自動化控制，在保障設備和工人安全的情況下，短時間內(nèi)確保掘進機平穩(wěn)高效工作，保質(zhì)保量地完成各項任務，為后期相關的煤炭開采工序打下堅實基礎。高清顯示屏超強顯示功用可以實時監(jiān)控設備運行狀態(tài)以及周邊作業(yè)環(huán)境等，同時，操作人員可智能控制操作箱信號，借助自動化控制系統(tǒng)，確保掘進機正常而高效作業(yè)。當設備在作業(yè)中發(fā)生故障時，操作人員也可以借助運行程序和優(yōu)傳感器，快速判斷故障類型，對設備進行搶修處理。

（二）在安全監(jiān)控系統(tǒng)中的應用

監(jiān)督管理煤炭生產(chǎn)每道工序，保證每道工序上機械裝置和設備的全運行，可以有效保證煤礦機械設備正常生產(chǎn)作業(yè)。將機電一體化技術應用到煤礦生產(chǎn)安全監(jiān)控系統(tǒng)中，不僅可以更有效地監(jiān)管每道工序，還可以及時應對和處理每個步驟出現(xiàn)的問題，確保煤炭順利挖掘、開采和運輸。此外，通過智能操作、遠程傳感技術，工作人員可以隨時監(jiān)管設備的運行情況，確保煤礦生產(chǎn)線高效運行。

（三）在采煤機裝置中的實際應用

采煤機在煤礦生產(chǎn)作業(yè)中發(fā)揮著重要作用，如果出現(xiàn)故障，會影響整個煤礦開采進程，導致煤礦開采工作中斷，給企業(yè)造成經(jīng)濟損失。傳統(tǒng)液壓牽引采煤機牽引性及穩(wěn)定性不高，由于防滑裝置穩(wěn)定性，運行作業(yè)過程中穩(wěn)定性欠佳，運行效率低，設備使用壽命也會縮短，同時由于機械設備的不穩(wěn)定性，也會存在安全隱患，時常會產(chǎn)生安全事故。而機電一體化技術應用到煤礦采煤機械中，可以有效改善傳統(tǒng)采煤機缺點，提高采煤機運作效率。新型采煤機械為電牽引采煤機裝置，由多個電子元件構成，操作人員可以借助電信號智能操縱采煤機進行作業(yè)，不僅牽引性強，穩(wěn)定性好，工作效率高，還可以延長設備的使用壽命，降低安全事故的發(fā)生率。

（四）在帶式輸送機裝置中的實際應用

帶式輸送機是煤礦企業(yè)廣泛使用的主要輸送裝置，輸送機能否高效完成煤炭的輸送任務關系著煤炭生產(chǎn)線的進度，如何高效傳輸采煤機開采的煤炭，一直都是輸送機研究需要攻克的難題。將機電一體化技術應用到煤礦帶式輸送機中，可以滿足不斷生產(chǎn)及傳輸?shù)囊?，借助軟件程序進行可視化操作，合理設置輸送機的各項參數(shù)，不斷提高運輸工作效率，朝著輸送量大且速度快的方向不斷創(chuàng)新、升級，實現(xiàn)帶式輸送機的智能化、可控化操作，促使煤礦企業(yè)獲得更高的經(jīng)濟效益和社會效益。

（五）在提升機中的應用

提升機在煤礦挖掘開采中作用重大，傳統(tǒng)的礦井提升機內(nèi)部結構復雜、安全性能低、實際提升量偏小，且使用過程中容易出現(xiàn)故障問題。將信息化技術和電子信息技術應用到提升機中，不僅可以控制提升機的速度，還能確保機器高速運轉(zhuǎn)的情況下提升機械作業(yè)效率和運行的穩(wěn)定性。同時，還可以針對不同類型的提升機在不同深度、不同環(huán)境的礦井中，對作業(yè)方案做出合理的設計和選題，使煤礦機械運作效能化。例如，內(nèi)裝式提升機引入機電一體化技術后，不但簡化了內(nèi)部結構，也實現(xiàn)了自動化。我國自主研發(fā)的交直流數(shù)字化提升機，正是結合機電一體化技術實現(xiàn)了主井和副井的同時作業(yè)運行，提高了礦井的作業(yè)效率和經(jīng)濟效益。

（六）在井下供電機械中的應用

井下供電機械對整個煤礦地下環(huán)境具有重要影響，煤礦機械設備的正常作業(yè)離不開井下供電系統(tǒng)。井下供電系統(tǒng)除了基本的照明外，還為其他煤礦機械的運轉(zhuǎn)提供動力，反過來，煤礦機械設備運轉(zhuǎn)又對用電功率和用電效率提出了基本要求。因此，礦井供電系統(tǒng)必須為礦井實際的作業(yè)環(huán)境提供相應的配電功率和配電效率。采用機電一體化技術后，供電操作人員可以根據(jù)每個礦井的實際需求，實時進行供電設置，監(jiān)控供電線路，以此有效避免設備及線路故障，確保煤礦機械正常作業(yè)，保障煤礦企業(yè)正常生產(chǎn)，提高經(jīng)濟效益。

（七）在支護設備中的應用

井下安全作業(yè)環(huán)境離不開支護設置，煤礦支護設備可以有效保護井下工作人員，井下安全穩(wěn)定的環(huán)境更為其他煤礦機械的正常高效運轉(zhuǎn)提供保障。將機電一體化技術應用到支護設備中，可以進行有效操作，設置各方面參數(shù)可以有限預測設備運行狀況，避免發(fā)生危險情況，確保井下工作人員的安全。普通液壓支架移動速度緩慢，頂板對支架的壓力沖擊較大，而電力液壓支架可以有效改善上述情況，采用機電一體化技術，移動速度快，更能確保煤礦安全作業(yè)及生產(chǎn)。

（八）在設備整體調(diào)試中的應用

設備整體調(diào)試中出現(xiàn)的往往不是技術問題，而是通信和自動化運行問題。在設備整體調(diào)試前，幾乎都是在線交流，到現(xiàn)場實際操作可能會出現(xiàn)一些問題，而將機電一體化技術應用于設備整體調(diào)試中可以減少設備整體調(diào)試的時間，提高設備整體調(diào)試工作效率。

四、機電一體化技術應用的保證措施

（一）合理選用煤礦機械設備

煤礦機械設備的選擇，要在考慮價格、質(zhì)量、性能的基礎上，還要綜合考慮設備能否充分發(fā)揮機電一體化技術的作用，再結合企業(yè)自身實際經(jīng)濟水平從企業(yè)長遠發(fā)展角度進行選擇。同時，要結合安裝場地、運行環(huán)境的要求，力爭以最少的人力和物力，實現(xiàn)機電一體化技術與煤礦機械設備的有機融合，為企業(yè)選擇合適的煤礦機械設備。

（二）完善機械設備安裝流程

在設備安裝前，嚴格檢查設備零部件的質(zhì)量及數(shù)量，制定安裝作業(yè)流程，提前繪制設備安裝圖，既能方便于后期的檢查、存檔，又能有效保證安裝中每個工作環(huán)節(jié)點的高效保質(zhì)完成。同時，對專業(yè)安裝人員進行定期培訓，嚴格把關。

（三）優(yōu)化實時監(jiān)管流程

機電一體化技術離不開操作人員和監(jiān)控人員的操作，提高操作人員的專業(yè)素質(zhì)，培養(yǎng)安全操作意識，明確自己工作職責，有效監(jiān)控機電設備，確保煤礦機電設備使終處于良好的作業(yè)狀態(tài)。同時，定期檢查機電設備，定期保養(yǎng)，做好機器設備的維護工作。此外，制定嚴格的檢修計劃、監(jiān)管計劃、保養(yǎng)維護計劃，全方位確保煤礦機械設備的作業(yè)生產(chǎn)在可控范圍內(nèi)。

（四）制定預備搶修設備方案

機電一體化技術在煤礦機械設備的應用在一定程度上降低了機械設備出現(xiàn)故障的概率，但在實際生產(chǎn)中，仍要未雨綢繆，制定設備搶修預案，避免在發(fā)生故障后出現(xiàn)混亂，影響煤礦其他設備的正常作業(yè)，同時避免不必要的經(jīng)濟和人力損失。

（五）提高操作及管理人員專業(yè)素養(yǎng)

機電一體化的應用加大了對專業(yè)技術操作和管理人員的需求。這就需要對技術操作及管理人員進行定期專業(yè)培訓，不斷提升操作及管理人員的科技素養(yǎng)，本著認真吸收學習的態(tài)度，不斷提升綜合素養(yǎng)，以適應企業(yè)需求。

五、結語

我國煤礦企業(yè)經(jīng)過長期的發(fā)展與進步，已取得了顯著成績。煤礦機械只有不斷融合先進技術，不斷提升工程設備的各項功能和指標，才能更高效地完成各項作業(yè)，提高煤礦企業(yè)的經(jīng)濟效益。而將機電一體化技術用于煤礦機械設備，能將智能操作、遠程遙控、電子通信等先進技術相結合，促進各機械設備配合，在改善礦井環(huán)境、保證礦工安全的前提下，提升煤礦生產(chǎn)效率，為企業(yè)創(chuàng)收，為社會造福。在將機電一體化技術應用于煤礦機械過程中，要發(fā)現(xiàn)機電一體化數(shù)控技術的技術優(yōu)勢，擴大應用范圍。在保障煤礦安全開采的前提下，努力提高煤礦開采效率，是煤炭企業(yè)一直努力的方向和追求的目標。本文就機電一體化技術在煤礦機械中的應用略作論述，以期能夠幫助煤礦企業(yè)實現(xiàn)更大的經(jīng)濟效益和社會效益。

參考文獻：

[1]范京道，封華，宋朝陽，等.可可蓋煤礦全礦井機械破巖

智能化建井關鍵技術與裝備[J].煤炭學報，2022，47（01）：499-514.

[2]石永濤.機電一體化技術在煤礦機械中的應用研究[J].科技創(chuàng)新與應用，2022，12（26）：183-185+189.

[3]劉文慧.機電一體化技術在煤礦機械中的應用[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟，2021（13）：140-141.

[4]宋文杰.機電一體化技術在煤礦機械中的運用探析[J].機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，2021，34（04）：93-94+97.

[5]韓少云.機電一體化數(shù)控技術在煤礦機械中的應用研究[J].石化技術，2020，27（04）：38-39.

[6]王德記.機電一體化技術在煤礦機械中的應用研究[J].河南科技，2020（02）：77-79.

[7]徐興國，徐興印.機電一體化技術在現(xiàn)代工程機械中

的發(fā)展應用研究[J].中國石油和化工標準與質(zhì)量，2018，

38（13）：191-192.