談采掘機電一體化在煤礦發(fā)展中的作用

摘要：近幾年，我國煤礦機電一體化技術(shù)的研究和應用有了重大突破，尤其在煤礦安全生產(chǎn)監控、大型設備綜合后備保護及礦井生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化控制方面取得了可喜的成績(jì)。機電一體化設備的不斷運用使太原東山煤礦有限責任公司獲得了良好的發(fā)展機遇，為公司的做大、做強奠定了堅實(shí)的基礎，也給東煤公司帶來(lái)了可觀(guān)的經(jīng)濟和社會(huì )效益。
　　關(guān)鍵詞：煤礦機電一體化產(chǎn)品；煤炭生產(chǎn)；應用；發(fā)展機電一體化概念機電一體化是集機械技術(shù)、光學(xué)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、計算機技術(shù)、信息技術(shù)及電子化設計軟件編程技術(shù)結合的總稱(chēng)。它是從系統的觀(guān)點(diǎn)出發(fā)，綜合運用機械、電氣、計算機、信息、自動(dòng)控制等各種技術(shù)，根據系統功能目標和優(yōu)化組織目標，合理進(jìn)行配置與布局各功能單元，在多功能、高質(zhì)量、高可靠性的基礎上實(shí)現特定功能價(jià)值，并使整個(gè)系統最優(yōu)化，運行后實(shí)現自動(dòng)檢測、自動(dòng)處理信息、自動(dòng)調節與控制、自動(dòng)診斷與保護，實(shí)現無(wú)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和發(fā)揮。機電一體化產(chǎn)品的使用大大改善了煤礦生產(chǎn)的勞動(dòng)強度、工作環(huán)境及安全系數，同時(shí)在降低能耗、保證安全生產(chǎn)方面也實(shí)現了特定的價(jià)值。
　　機電一體化在東煤公司的發(fā)展狀況機電一體化的發(fā)展在東煤公司經(jīng)歷了3個(gè)階段。最初是簡(jiǎn)單的機械設備、人工為主的第一階段逐步過(guò)渡到機電結合的半自動(dòng)化階段，再到今天逐步推廣的機電一體化階段。
　　一個(gè)簡(jiǎn)單的事例驗證了這一發(fā)展過(guò)程，2O世紀90年代剛參加工作時(shí)，作業(yè)規程的編制全是依靠人工書(shū)寫(xiě)，一遍遍的寫(xiě)，一遍遍的畫(huà)，寫(xiě)出來(lái)的規程經(jīng)審批后，規程的復寫(xiě)是當時(shí)最讓人頭痛的事。幾十頁(yè)、上百頁(yè)的規程用復寫(xiě)紙重復抄寫(xiě)，費時(shí)費力，后來(lái)逐步過(guò)渡到人工刻蠟紙進(jìn)行手工復印，由于油墨掌握不好，個(gè)人書(shū)寫(xiě)不規范。常常費半天勁卻得不到預期效果，想要印的清楚甚是難之又難。在年左右，過(guò)度到機械打印機后，蠟紙可以用打印機打印了�？梢哉f(shuō)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(wú)法存電子檔，直至過(guò)渡到今天的辦公自動(dòng)化。東煤公司現在規程的編寫(xiě)全部實(shí)現了電腦自動(dòng)化，我們創(chuàng )建了數據庫，在里面存儲了各種各樣的數據資源以供分享，選擇好自己所需要的參數后，輸入電腦就會(huì )有切合要求的圖像形成，既提高了效率，也減輕了勞動(dòng)強度。規程編寫(xiě)好后通過(guò)電腦連接到打印機就會(huì )很快打印出來(lái)。既方便又快捷，辦公自動(dòng)一體化的實(shí)現，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(zhù)東煤公司機電體化的演變過(guò)程，也是全國機電體化演變過(guò)程的個(gè)縮影。
　　機電一體化在煤礦發(fā)展的趨勢煤礦機電一體化設備都具有智能化、程序化、信息化的特點(diǎn)，以及設備體積小、操作、維護方便、保護齊全、性能可靠等優(yōu)點(diǎn)。這些設備在煤炭生產(chǎn)中的廣泛應用，不僅減輕了操作人員的勞動(dòng)強度，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)濟效益和社會(huì )效益。在未來(lái)必然有更多的機電一體化產(chǎn)品投入到煤礦當中，為了更好地適應煤礦的發(fā)展，煤礦機電一體化的發(fā)展也應適應煤礦的生產(chǎn)、質(zhì)量標準化的要求，符合安全的等級，更加人性化的設計：①功能進(jìn)一步增加、精度進(jìn)一步提高以減少更多的設備投入和降低失誤率，以適應創(chuàng )建質(zhì)量標準化礦井的要求；②增加產(chǎn)品的通信功能，以適應綜合自動(dòng)化的需要；③開(kāi)發(fā)以微處理器和微機為基礎的礦井設備工況和健康監測以及微處理器、計算機專(zhuān)家系統的應用等；④煤礦機器人仍然是煤礦機電一體化技術(shù)今后研究的重點(diǎn)之一。
　　機電一體化技術(shù)在東煤公司的主要應用東煤公司是一個(gè)歷史悠久的老礦，井下戰線(xiàn)長(cháng)、采區分部面積廣，人員多、效率低、耗能高，已無(wú)法適應當前的煤炭開(kāi)采形式，要想生存和發(fā)展，必須根據現狀淘汰、改造落后的高耗能設備，減人提效、實(shí)現轉型，向現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備及高耗能設備，采用新型機電一體化產(chǎn)品，不僅提高了安全生產(chǎn)系數，還降低了能耗成本，提高了效率和經(jīng)濟效益。
　　機電一體化技術(shù)在提升機中的應用東煤公司在.. 515軌道下山的提升一直延用著(zhù)以前性能相對落后的提升機，設備早已陳舊。隨著(zhù)近幾年?yáng)|煤公司不斷地發(fā)展，下山采掘任務(wù)的加大，使得運輸任務(wù)加大，問(wèn)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(guò)大量的可行性研究和調研后，于2009年公司決定對515下提升進(jìn)行更換，更換性能穩定的JKYB一2X1．8型液壓防爆提升機。
　　液壓防爆提升機是將液壓傳動(dòng)技術(shù)應用于提升機而研制的新型提升機，與其他類(lèi)型的提升機相比，液壓防爆提升機具有以下特點(diǎn)：①采用液壓傳動(dòng)。與傳統的電氣防爆提升機相比，防爆問(wèn)題容易解決，尤其在煤礦井下等有瓦斯或易燃氣體的環(huán)境中，防爆十分可靠。②調速平穩�？蔁o(wú)級調速，且能在最高速度范圍內的任一速度下穩定運行。③結構緊湊。占地面積小，用于礦山井下，可節省大量開(kāi)拓費用。④操作簡(jiǎn)單。通常司機只用一個(gè)手柄就能控制提升機的加速、減速、制動(dòng)及停車(chē)。⑤液壓防爆提升機的調速及控制大部分采用液壓方式，電控簡(jiǎn)單，容易實(shí)現防爆。⑥制動(dòng)安全可靠。液壓防爆提升機的減速通過(guò)液壓系統實(shí)現，用于制動(dòng)的盤(pán)形閘在正常運行時(shí)只起終點(diǎn)定位作用，制動(dòng)力矩符合《煤礦安全規程》要求。
　　機電一體化技術(shù)在斜井乘人裝置中的應用為了營(yíng)造一個(gè)美好的環(huán)境并提高乘人裝置的運行效率，東煤公司通過(guò)擴大乘人斜井斷面，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)后使該裝置運行更加平穩安全、動(dòng)力消耗降低。并使用PLC控制信號系統，簡(jiǎn)化了操作過(guò)程，便于設備的維護、檢修，同時(shí)提高了運送人員效率。
　　這一技術(shù)的運用大大改善了東煤公司以前斜井乘人器高耗能、運送人員效率低、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。
　　機電一體化技術(shù)在采煤機中的應用隨著(zhù)東煤公司開(kāi)采的不斷向下山延伸，下山的煤層傾角越來(lái)越大，隨著(zhù)綜采的上馬，以前的采煤機也無(wú)法適應現在的開(kāi)采條件。為了解決這些影響開(kāi)采的因素。
　　年?yáng)|煤公司選擇購買(mǎi)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。(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。
　　采煤機是機電一體化技術(shù)在采煤機的一個(gè)典型應用。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)機軸端裝有停機時(shí)防止機器下滑的制動(dòng)器，因為它的設計制動(dòng)力矩為電動(dòng)機額定轉矩的1．62．0倍，所以電牽引采煤機可用在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運行可靠，使用壽命長(cháng)，電牽引和液壓牽引不同，前者除電動(dòng)機的電刷和整流子有磨損外，其他元件均無(wú)磨損，因此工作可靠、故障少、壽命長(cháng)、維修工作量小。④反應靈敏、動(dòng)態(tài)特性好，電控系統能及時(shí)調整各種參數，防止采煤機超載運行。⑤結構簡(jiǎn)單、效率高：電牽引采煤機機械傳動(dòng)結構簡(jiǎn)單、尺寸小、重量輕，電能轉換為機械能只做一次轉換，效率可達99％，而液壓采煤機的效率只有.. 65％～70％左右。
　　這次機械設備的改革，使東煤公司實(shí)現了.. 15#厚煤層開(kāi)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)達到了，并且綜采成功通過(guò)了4．2m、6．5m斷層，充分顯示了機電一體化技術(shù)在東煤公司的成功應用。
　　機電一體化技術(shù)在井下變電所的應用東煤公司從年開(kāi)始，對井下各采區和中央變電所進(jìn)行改造，優(yōu)化系統等工作，年?yáng)|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氣體的危險場(chǎng)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進(jìn)行控制和保護，并可作為直接起動(dòng)電機之用。在保護方面采用了先進(jìn)的計算機技術(shù)，12位A／D轉換器方海清：采掘機電一體化在煤礦發(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(jiǎn)單、顯示信息更豐富，為中心點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地的供、變電系統提供更可靠的控制與保護。
　　這一設備的使用實(shí)現了井下中央變電所的集中管理，減少了誤操作實(shí)現了本質(zhì)型安全供電。
　　機電一體化技術(shù)在掘進(jìn)局部通風(fēng)機中的應用煤礦生產(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(guò)程中，由于局扇的無(wú)計劃停風(fēng)造成的瓦斯事故屢見(jiàn)不鮮，大多數瓦斯事故都是由此引起的。為解決上述問(wèn)題，煤炭系統為此做了大量的工作，《煤礦安全規程》對局部通風(fēng)作有專(zhuān)門(mén)的一系列規定，對局部通風(fēng)的供電系統嚴格的規定了三專(zhuān)兩閉鎖的要求，然而無(wú)計劃停風(fēng)的問(wèn)題雖有好轉，但仍然不能杜絕。
　　近幾年出現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(lái)實(shí)現掘進(jìn)面的雙風(fēng)機雙電源自動(dòng)切換只需要幾秒鐘的時(shí)間，大大降低了掘進(jìn)面無(wú)計劃停風(fēng)帶來(lái)的損失，更有力地保證了安全。
　　機電一體化技術(shù)在井下開(kāi)關(guān)的應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的煤礦井下。在交流50Hz，電壓為.. 1140V供電線(xiàn)路中，可對乳化液泵站、噴霧泵、轉載機、破碎機啟動(dòng)、停止、及雙速切換、主、從順序控制，并能對電動(dòng)機及供電線(xiàn)路進(jìn)行保護�？蓭�三相交流感應電動(dòng)機或交流雙繞組雙速電動(dòng)機的啟動(dòng)、停止、反轉及雙速切換進(jìn)行控制，并能對電動(dòng)機及線(xiàn)路進(jìn)行保護。
　　該開(kāi)關(guān)采用微機控制線(xiàn)路，實(shí)現開(kāi)關(guān)的多功能(多用途)使開(kāi)關(guān)既能作為普通開(kāi)關(guān)使用，又能作為雙速開(kāi)關(guān)使用，便于管理和維護。
　　機電一體化技術(shù)在其他設備中的應用回采頂板的控制是煤礦開(kāi)采中一個(gè)難題，以往都是以經(jīng)驗數據為主，沒(méi)有一個(gè)量化確切的數值。東煤公司新使用了一套回采工作面頂板離層自動(dòng)監測、監控系統。對公司的回采工作面進(jìn)行全天侯24h不間斷監測、監控，并將數據傳輸到主系統進(jìn)行分析，用可靠的數據來(lái)指導東煤公司的頂板支護。通過(guò)數據分析確定基本頂初次來(lái)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(wèn)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。還有電子皮帶稱(chēng)計量系統的推廣使用，為出煤量準確統計提供了精確地數據等等，這些成果無(wú)不體現了機電一體化產(chǎn)品獨特的優(yōu)越性。
　　正是這些技術(shù)的運用，使東煤公司跨上了發(fā)展的快車(chē)道，迎來(lái)了一個(gè)空前的發(fā)展機遇。在山西兼并重組的政策中，東煤公司憑借著(zhù)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(wàn).. t／年提升到了萬(wàn)t／年，一舉進(jìn)入了大公司的行列。公司的不斷做大、做強與機電一體化在公司的推廣使用是分不開(kāi)的，相信在未來(lái)的發(fā)展中，機電一體化技術(shù)在東煤公司的運用會(huì )提升到一個(gè)新的高度，東煤公司也會(huì )借助機電一體化技術(shù)在未來(lái)的發(fā)展中走的更遠。

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