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談采掘機(jī)電一體化在煤礦發(fā)展中的作用
摘要：近幾年，我國煤礦機(jī)電一體化技術(shù)的研究和應(yīng)用有了重大突破，尤其在煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)控、大型設(shè)備綜合后備保護(hù)及礦井生產(chǎn)過程自動(dòng)化控制方面取得了可喜的成績。機(jī)電一體化設(shè)備的不斷運(yùn)用使太原東山煤礦有限責(zé)任公司獲得了良好的發(fā)展機(jī)遇，為公司的做大、做強(qiáng)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，也給東煤公司帶來了可觀的經(jīng)濟(jì)和社會效益。
關(guān)鍵詞：煤礦機(jī)電一體化產(chǎn)品；煤炭生產(chǎn)；應(yīng)用；發(fā)展機(jī)電一體化概念機(jī)電一體化是集機(jī)械技術(shù)、光學(xué)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)及電子化設(shè)計(jì)軟件編程技術(shù)結(jié)合的總稱。它是從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā)，綜合運(yùn)用機(jī)械、電氣、計(jì)算機(jī)、信息、自動(dòng)控制等各種技術(shù)，根據(jù)系統(tǒng)功能目標(biāo)和優(yōu)化組織目標(biāo)，合理進(jìn)行配置與布局各功能單元，在多功能、高質(zhì)量、高可靠性的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)特定功能價(jià)值，并使整個(gè)系統(tǒng)最優(yōu)化，運(yùn)行后實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測、自動(dòng)處理信息、自動(dòng)調(diào)節(jié)與控制、自動(dòng)診斷與保護(hù)，實(shí)現(xiàn)無人值守，這不僅是人的肢體的延伸，更是人的感管與智慧的體現(xiàn)和發(fā)揮。機(jī)電一體化產(chǎn)品的使用大大改善了煤礦生產(chǎn)的勞動(dòng)強(qiáng)度、工作環(huán)境及安全系數(shù)，同時(shí)在降低能耗、保證安全生產(chǎn)方面也實(shí)現(xiàn)了特定的價(jià)值。
機(jī)電一體化在東煤公司的發(fā)展?fàn)顩r機(jī)電一體化的發(fā)展在東煤公司經(jīng)歷了3個(gè)階段。最初是簡單的機(jī)械設(shè)備、人工為主的第一階段逐步過渡到機(jī)電結(jié)合的半自動(dòng)化階段，再到今天逐步推廣的機(jī)電一體化階段。
一個(gè)簡單的事例驗(yàn)證了這一發(fā)展過程，2O世紀(jì)90年代剛參加工作時(shí)，作業(yè)規(guī)程的編制全是依靠人工書寫，一遍遍的寫，一遍遍的畫，寫出來的規(guī)程經(jīng)審批后，規(guī)程的復(fù)寫是當(dāng)時(shí)最讓人頭痛的事。幾十頁、上百頁的規(guī)程用復(fù)寫紙重復(fù)抄寫，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，后來逐步過渡到人工刻蠟紙進(jìn)行手工復(fù)印，由于油墨掌握不好，個(gè)人書寫不規(guī)范。常常費(fèi)半天勁卻得不到預(yù)期效果，想要印的清楚甚是難之又難。在年左右，過度到機(jī)械打印機(jī)后，蠟紙可以用打印機(jī)打印了�？梢哉f辦公自動(dòng)化上了一個(gè)臺階，解決了文字功底差等一些不足，但也存在很多不足。打好的蠟紙不方便修改，無法存電子檔，直至過渡到今天的辦公自動(dòng)化。東煤公司現(xiàn)在規(guī)程的編寫全部實(shí)現(xiàn)了電腦自動(dòng)化，我們創(chuàng)建了數(shù)據(jù)庫，在里面存儲了各種各樣的數(shù)據(jù)資源以供分享，選擇好自己所需要的參數(shù)后，輸入電腦就會有切合要求的圖像形成，既提高了效率，也減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度。規(guī)程編寫好后通過電腦連接到打印機(jī)就會很快打印出來。既方便又快捷，辦公自動(dòng)一體化的實(shí)現(xiàn)，極大地方便了工作，提高了工作效率。這一局面的變遷代表著東煤公司機(jī)電體化的演變過程，也是全國機(jī)電體化演變過程的個(gè)縮影。
機(jī)電一體化在煤礦發(fā)展的趨勢煤礦機(jī)電一體化設(shè)備都具有智能化、程序化、信息化的特點(diǎn)，以及設(shè)備體積小、操作、維護(hù)方便、保護(hù)齊全、性能可靠等優(yōu)點(diǎn)。這些設(shè)備在煤炭生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用，不僅減輕了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且極大地提高了煤礦的生產(chǎn)水平和能力，創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。在未來必然有更多的機(jī)電一體化產(chǎn)品投入到煤礦當(dāng)中，為了更好地適應(yīng)煤礦的發(fā)展，煤礦機(jī)電一體化的發(fā)展也應(yīng)適應(yīng)煤礦的生產(chǎn)、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化的要求，符合安全的等級，更加人性化的設(shè)計(jì)：①功能進(jìn)一步增加、精度進(jìn)一步提高以減少更多的設(shè)備投入和降低失誤率，以適應(yīng)創(chuàng)建質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化礦井的要求；②增加產(chǎn)品的通信功能，以適應(yīng)綜合自動(dòng)化的需要；③開發(fā)以微處理器和微機(jī)為基礎(chǔ)的礦井設(shè)備工況和健康監(jiān)測以及微處理器、計(jì)算機(jī)專家系統(tǒng)的應(yīng)用等；④煤礦機(jī)器人仍然是煤礦機(jī)電一體化技術(shù)今后研究的重點(diǎn)之一。
機(jī)電一體化技術(shù)在東煤公司的主要應(yīng)用東煤公司是一個(gè)歷史悠久的老礦，井下戰(zhàn)線長、采區(qū)分部面積廣，人員多、效率低、耗能高，已無法適應(yīng)當(dāng)前的煤炭開采形式，要想生存和發(fā)展，必須根據(jù)現(xiàn)狀淘汰、改造落后的高耗能設(shè)備，減人提效、實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型，向現(xiàn)代化的礦井靠攏是東煤公司的必由之路。
近兩年，東煤公司投入大量資金，更新淘汰了一大批老設(shè)備及高耗能設(shè)備，采用新型機(jī)電一體化產(chǎn)品，不僅提高了安全生產(chǎn)系數(shù)，還降低了能耗成本，提高了效率和經(jīng)濟(jì)效益。
機(jī)電一體化技術(shù)在提升機(jī)中的應(yīng)用東煤公司在.. 515軌道下山的提升一直延用著以前性能相對落后的提升機(jī)，設(shè)備早已陳舊。隨著近幾年東煤公司不斷地發(fā)展，下山采掘任務(wù)的加大，使得運(yùn)輸任務(wù)加大，問題接踵而至，大大影響了安全生產(chǎn)和效率。直接制約了公司的發(fā)展，在經(jīng)過大量的可行性研究和調(diào)研后，于2009年公司決定對515下提升進(jìn)行更換，更換性能穩(wěn)定的JKYB一2X1．8型液壓防爆提升機(jī)。
液壓防爆提升機(jī)是將液壓傳動(dòng)技術(shù)應(yīng)用于提升機(jī)而研制的新型提升機(jī)，與其他類型的提升機(jī)相比，液壓防爆提升機(jī)具有以下特點(diǎn)：①采用液壓傳動(dòng)。與傳統(tǒng)的電氣防爆提升機(jī)相比，防爆問題容易解決，尤其在煤礦井下等有瓦斯或易燃?xì)怏w的環(huán)境中，防爆十分可靠。②調(diào)速平穩(wěn)�？蔁o級調(diào)速，且能在最高速度范圍內(nèi)的任一速度下穩(wěn)定運(yùn)行。③結(jié)構(gòu)緊湊。占地面積小，用于礦山井下，可節(jié)省大量開拓費(fèi)用。④操作簡單。通常司機(jī)只用一個(gè)手柄就能控制提升機(jī)的加速、減速、制動(dòng)及停車。⑤液壓防爆提升機(jī)的調(diào)速及控制大部分采用液壓方式，電控簡單，容易實(shí)現(xiàn)防爆。⑥制動(dòng)安全可靠。液壓防爆提升機(jī)的減速通過液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，用于制動(dòng)的盤形閘在正常運(yùn)行時(shí)只起終點(diǎn)定位作用，制動(dòng)力矩符合《煤礦安全規(guī)程》要求。
機(jī)電一體化技術(shù)在斜井乘人裝置中的應(yīng)用為了營造一個(gè)美好的環(huán)境并提高乘人裝置的運(yùn)行效率，東煤公司通過擴(kuò)大乘人斜井?dāng)嗝�，相對提高架空乘人裝置的垂高度，縮小架空乘人裝置的承重梁距離和架繩輪直徑，加大拉緊配重重量。對斜井乘人裝置進(jìn)行了研究改進(jìn)，改進(jìn)后使該裝置運(yùn)行更加平穩(wěn)安全、動(dòng)力消耗降低。并使用PLC控制信號系統(tǒng)，簡化了操作過程，便于設(shè)備的維護(hù)、檢修，同時(shí)提高了運(yùn)送人員效率。
這一技術(shù)的運(yùn)用大大改善了東煤公司以前斜井乘人器高耗能、運(yùn)送人員效率低、環(huán)境差的局面，同時(shí)也成為了東煤公司一個(gè)閃亮的窗口。
機(jī)電一體化技術(shù)在采煤機(jī)中的應(yīng)用隨著東煤公司開采的不斷向下山延伸，下山的煤層傾角越來越大，隨著綜采的上馬，以前的采煤機(jī)也無法適應(yīng)現(xiàn)在的開采條件。為了解決這些影響開采的因素。
年東煤公司選擇購買了山東天晟煤礦裝備有限公司生產(chǎn)的MG一160／380一W型采煤機(jī)。(采煤效率相對以前的高檔普采提高300％，并且對安全也有了很大的保障。大大提高了產(chǎn)量、降低了成本、保證了安全。
采煤機(jī)是機(jī)電一體化技術(shù)在采煤機(jī)的一個(gè)典型應(yīng)用。與液壓牽引相比，它具有以下特點(diǎn)：①良好的牽引特性：可以在采煤機(jī)前進(jìn)時(shí)提供牽引力，使其克服阻力移動(dòng)，也可以在采煤機(jī)下滑時(shí)進(jìn)行發(fā)電制動(dòng)，向電網(wǎng)反饋電能。②可用于大傾角煤層：牽引電動(dòng)機(jī)軸端裝有停機(jī)時(shí)防止機(jī)器下滑的制動(dòng)器，因?yàn)樗脑O(shè)計(jì)制動(dòng)力矩為電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩的1．62．0倍，所以電牽引采煤機(jī)可用在40�！�50。傾角的煤層，而不需要其他防滑裝置。該公司在51523工作面32。的傾角下驗(yàn)證了這一技術(shù)。使東煤公司安全、高效、成功的采完了大傾角工作面，這在以前是不敢想象的。③運(yùn)行可靠，使用壽命長，電牽引和液壓牽引不同，前者除電動(dòng)機(jī)的電刷和整流子有磨損外，其他元件均無磨損，因此工作可靠、故障少、壽命長、維修工作量小。④反應(yīng)靈敏、動(dòng)態(tài)特性好，電控系統(tǒng)能及時(shí)調(diào)整各種參數(shù)，防止采煤機(jī)超載運(yùn)行。⑤結(jié)構(gòu)簡單、效率高：電牽引采煤機(jī)機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡單、尺寸小、重量輕，電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能只做一次轉(zhuǎn)換，效率可達(dá)99％，而液壓采煤機(jī)的效率只有.. 65％～70％左右。
這次機(jī)械設(shè)備的改革，使東煤公司實(shí)現(xiàn)了.. 15#厚煤層開采的全自動(dòng)化，不僅解放了勞動(dòng)力、提高了單產(chǎn)，礦井的本質(zhì)安全度也大幅提高。這一次改革還使東煤公司綜采放頂煤月產(chǎn)達(dá)到了，并且綜采成功通過了4．2m、6．5m斷層，充分顯示了機(jī)電一體化技術(shù)在東煤公司的成功應(yīng)用。
機(jī)電一體化技術(shù)在井下變電所的應(yīng)用東煤公司從年開始，對井下各采區(qū)和中央變電所進(jìn)行改造，優(yōu)化系統(tǒng)等工作，年東煤公司在井下中央變電所的改造工程中，新購進(jìn)了一套BGP9L-6(10)礦用隔爆型高壓真空配電裝置。該配電裝置主要用于具有煤塵和爆炸性危險(xiǎn)氣體的危險(xiǎn)場所及煤礦井下，對額定電壓.. 6(10)kV，額定頻率50Hz，額定電流至的供電系統(tǒng)進(jìn)行控制和保護(hù)，并可作為直接起動(dòng)電機(jī)之用。在保護(hù)方面采用了先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，12位A／D轉(zhuǎn)換器方海清：采掘機(jī)電一體化在煤礦發(fā)展中的作用對交流信號進(jìn)行直接采樣運(yùn)算，更加真實(shí)的反映出電網(wǎng)的實(shí)際狀況，全中文液晶顯示，菜單式操作，使控制電路更簡單、顯示信息更豐富，為中心點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地的供、變電系統(tǒng)提供更可靠的控制與保護(hù)。
這一設(shè)備的使用實(shí)現(xiàn)了井下中央變電所的集中管理，減少了誤操作實(shí)現(xiàn)了本質(zhì)型安全供電。
機(jī)電一體化技術(shù)在掘進(jìn)局部通風(fēng)機(jī)中的應(yīng)用煤礦生產(chǎn)中巷道施工要求局扇不間斷供風(fēng)，在高瓦斯及雙突礦井的巷道施工中，局扇的不間斷供風(fēng)顯得尤為重要。在巷道施工過程中，由于局扇的無計(jì)劃停風(fēng)造成的瓦斯事故屢見不鮮，大多數(shù)瓦斯事故都是由此引起的。為解決上述問題，煤炭系統(tǒng)為此做了大量的工作，《煤礦安全規(guī)程》對局部通風(fēng)作有專門的一系列規(guī)定，對局部通風(fēng)的供電系統(tǒng)嚴(yán)格的規(guī)定了三專兩閉鎖的要求，然而無計(jì)劃停風(fēng)的問題雖有好轉(zhuǎn)，但仍然不能杜絕。
近幾年出現(xiàn)的一種雙電源電氣閉鎖真空磁力啟動(dòng)器，解決了這一難題，用他來實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)面的雙風(fēng)機(jī)雙電源自動(dòng)切換只需要幾秒鐘的時(shí)間，大大降低了掘進(jìn)面無計(jì)劃停風(fēng)帶來的損失，更有力地保證了安全。
機(jī)電一體化技術(shù)在井下開關(guān)的應(yīng)用系列礦用隔爆及本質(zhì)安全型智能化多回路真空電磁啟動(dòng)器適用于瓦斯及煤塵爆炸危險(xiǎn)的煤礦井下。在交流50Hz，電壓為.. 1140V供電線路中，可對乳化液泵站、噴霧泵、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)啟動(dòng)、停止、及雙速切換、主、從順序控制，并能對電動(dòng)機(jī)及供電線路進(jìn)行保護(hù)�？蓭嘟涣鞲袘�(yīng)電動(dòng)機(jī)或交流雙繞組雙速電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止、反轉(zhuǎn)及雙速切換進(jìn)行控制，并能對電動(dòng)機(jī)及線路進(jìn)行保護(hù)。
該開關(guān)采用微機(jī)控制線路，實(shí)現(xiàn)開關(guān)的多功能(多用途)使開關(guān)既能作為普通開關(guān)使用，又能作為雙速開關(guān)使用，便于管理和維護(hù)。
機(jī)電一體化技術(shù)在其他設(shè)備中的應(yīng)用回采頂板的控制是煤礦開采中一個(gè)難題，以往都是以經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)為主，沒有一個(gè)量化確切的數(shù)值。東煤公司新使用了一套回采工作面頂板離層自動(dòng)監(jiān)測、監(jiān)控系統(tǒng)。對公司的回采工作面進(jìn)行全天侯24h不間斷監(jiān)測、監(jiān)控，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街飨到y(tǒng)進(jìn)行分析，用可靠的數(shù)據(jù)來指導(dǎo)東煤公司的頂板支護(hù)。通過數(shù)據(jù)分析確定基本頂初次來壓步距一般在21．1～26．1m，并且存在支柱初撐力普遍偏低等問題，還提出了改進(jìn)建議，為東煤公司的安全生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。還有電子皮帶稱計(jì)量系統(tǒng)的推廣使用，為出煤量準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)提供了精確地?cái)?shù)據(jù)等等，這些成果無不體現(xiàn)了機(jī)電一體化產(chǎn)品獨(dú)特的優(yōu)越性。
正是這些技術(shù)的運(yùn)用，使東煤公司跨上了發(fā)展的快車道，迎來了一個(gè)空前的發(fā)展機(jī)遇。在山西兼并重組的政策中，東煤公司憑借著這些優(yōu)勢一舉成為了兼并重組主體。并成功的收購與兼并重組了5個(gè)礦井。使東煤公司的產(chǎn)能由150萬.. t／年提升到了萬t／年，一舉進(jìn)入了大公司的行列。公司的不斷做大、做強(qiáng)與機(jī)電一體化在公司的推廣使用是分不開的，相信在未來的發(fā)展中，機(jī)電一體化技術(shù)在東煤公司的運(yùn)用會提升到一個(gè)新的高度，東煤公司也會借助機(jī)電一體化技術(shù)在未來的發(fā)展中走的更遠(yuǎn)。
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