浅谈机电一体化技术在煤矿中的应用

浅谈机电一体化技术在煤矿中的应用

【摘 要】随着社会经济得到迅猛发展，对煤炭资源的需求量呈现出逐年增加的趋势，这在客观上要求煤矿企业必须不断提高生产效率，既要做到保护生态环境，又要做到加快煤炭的开采速度、提高煤炭产量。在现阶段，煤炭系统也在积极的使用这一先进的技术，将自己旧的设备加以全面的改造和开发新产品，取得了较好的成绩。由此可以看出，机电一体化技术不仅能够提高机械化采煤的高效性、安全性，而且还是煤矿机电产品更新换代的必然渠道。

【关键词】机电一体化技术；煤矿机械；应用

1 机电一体化技术在煤矿机械中的应用

1.1 机电一体化技术在掘进机中的应用

山特维克掘锚机集截割、装载运输以及打锚杆功能于一体， 并采用了可伸缩截割头式的截割滚筒。为实现掘锚一体化， 在截割滚筒连同运输机向前推进割煤的同时， 4台顶锚杆机与2台帮锚杆机可实现全方位的锚杆支护。同时，为了最大程度的改善工作环境， 掘锚机配有机载除尘系统与水喷雾系统。

我国许多煤矿顶板管理较为困难， 存在煤层深、压力大、岩石突出等问题， 因此巷道掘进时需保持较小的空顶距， 以保证作业安全。山特维克掘锚机在煤巷及半煤岩巷道快速掘进， 提高锚杆支护效果以及改善作业环境等方面具有很大的技术优势， 尤其是在顶板条件不太好的单巷道掘进过程中， 更能体现其良好的应用性能。因为采用掘锚一体化施工， 顶锚、帮锚与掘进施工是平行作业，保证了作业面不空顶、不空帮、保证工作面的掘进支护及时、安全、可靠，使锚杆支护质量大幅提高，支护效果显著改善。采用掘锚机施工， 巷道成型好且能够改善锚杆支护作业环境和安全。随着矿井开采的深入， 采掘深度会越来越深， 掘进条件也会越来越差， 根据掘锚机目前的使用情况以及技术特点， 不难发现其将具有更广阔的应用前景。单班掘进进尺最大可达：40m。

1.2 机电一体化技术在采煤机中的应用

煤矿业实际生产过程中，最为重要的一个机械产品就是采煤机，它的生产效率如何，不仅会关乎到煤矿业的的产量，而且还会直接的影响到企业的经济效益。现阶段，我国在采煤机中应用机电一体化技术最具代表性的机械产品要属电牵引采煤机。由于它具有很好的牵引特性，所以在煤矿行业中得到了广泛的应用，而液压牵引式采煤机则不具备这个特性。电牵引式采煤机在前进时可以有效提供牵引的力量，在下滑时还可以发电制动，所以十分适用于大倾角煤层。此外，这种型式的采煤机在牵引电机轴端装有制动器，能够在停机的时候防止机器下滑，因此，它不需要其他防滑装置就可直接用于40°～50°倾角的煤层。电牵引式采煤机还有运行可靠、使用寿命长、维修量小、结构简单、效率高等特点。液压牵引式采煤机采用的是将电能转换为机械能的方式，其转换效率仅为65%～70%左右，

而电牵引式采煤机通过一次电能到机械能的转换，其效率就高达99%。

1.3 机电一体化技术在支护设备中的应用

在煤矿综合机械化采煤工作中所使用的支护设备是液压支架，当前，正逐渐的朝着电液控制方向上迈进，将先进的计算机技术与液压控制结合在一起，从而构成了定压双向邻架，有效防止了对顶板与支架所带来的冲击荷载。

电液控制系统技术的核心是，通过电液阀将过去人工控制操作变为由计算机程序控制的电子信号操作。液压支架不同位置的传感器将工作环境和不同状态的信号传输给计算机，计算机将根据不同的工作状态和工艺的要求，对电液阀发出控制信号，达到对工作面设备进行控制的目的。目前综采液压支架电液控制系统已经达到在工作面实行自动控制、在工作面顺槽进行控制及在地面实现对工作面设备的控制等三种控制功能。

（1）在工作面实行自动控制 通过在支架上安装的PM31控制器、压力传感器、行程传感器、电液控制阀，实现液压支架的自动移架、自动推溜、自动放煤、自动喷雾等成组或单架控制。也可以实现对支架的单个功能进行控制。

（2）在工作面顺槽进行控制 在井下工作面顺槽的主控计算机上实现对工作面工作状况进行监测和控制。根据工艺的需要，可实现跟机自动控制或与其它设备的联合控制。

（3）在地面实现对工作面设备的控制 地面监控主机通过光纤或MODEM与井下中心控制主机通信，实现在地面对工作面设备的控制。

在液压支护设备中，为其提供高压液体的装置是乳化液泵，要求其要有一定的高压与大流量的供液能力，同时，还要结合工作面液压支护设备的用液量对供液量进行自行调节。能够自行的对油箱与油位高度进行检测，自动进行配液，在线对乳化液浓度进行检测，自动对乳化液浓度进行调节，如果浓度与规定值不相符，那么，就会产生声、光报警，定时进行反冲洗，对实际中的具体用液量进行监督与控制，具有较好的远程传输功能。

1.4 机电一体化技术在带式输送机中的应用

带式输送机是机电一体化技术应用于煤矿行业必须重点研究的设备，它具有输送量大、连续长距离输送、效率高、易于自动化、运行可靠等优点，因此，近几年来它已经成为我国煤矿中重要的运输设备。大多数带式输送机采用机电液一体化的可操控软启动装置和变频控制装置，这种装置也是专为煤矿的皮带运输机而设计的。

我国研制的带式输送机一般是三点驱动，这样就对输送机的运送重量和单机的长度存在一定限制。另外，我国在启动延迟、动态分析及在线监控技术等方面的研究还处于起步阶段。总的来说，我国在带式输送机的研制上和发达国家存在

着显著差距，有很大的进步空间。

1.5 机电一体化技术在矿井运输提升中的应用

矿井提升机是一种实现机电一体化较好的矿山大型设备。全自动化交、直流提升机，特别是内装式提升机，从结构上将滚筒和驱动和为一个整体，大大简化了机械结构，是典型的机电一体化设备，充分体现了机械—电力电子—计算机—自动控制的综合体。全数字提升机高度可靠，具有可重复性故障寻址，完整的诊断设施和自诊断功能，以及简单而快速的通信功能，大大简化了电气安装；硬件配置简单，互相兼容，零部件少，可以方便的实施软启动，软件控制和改变瞬间加速度。

在我国“ 九五”计划期间，国产全自动化直流提升机已成为煤矿提升机的首选机型。我国研制成功的具有自主知识产权的全数字化直流提升机的核心部分ASCS是由双CPU构成的计算机系统。提升机由于采用了计算机技术其安全保护系统更为完善，该系统的主要特点是：采用两台计算机装置，每台都有自己独特的测量、传感装置和数据处理系统，这两台计算机同步工作，互相检测，互为备用，对提升机行程实现直接测量和间接测量容器位置相结合的方式，对两者进行比较、校正、实现行程自动控制。

2 结语

本文，由于煤矿机电一体化设备具有智能化、程序化以及信息化的优质特征，并且体积较小、操作与维护工作简便、性能高等，因此，其被广泛的应用到了煤矿生产环节中。其不仅能够将工作效率进一步提高，降低操作人员的工作量，同时，还使得劳动安全保障以及企业的市场竞争力得到了大大的提高，工人们的经济收入也随之得到增加，促进了周围同行业的快速发展。

参考文献：

[1]机电一体化实用手册[M].北京：科学出版社，2007.

[2]谭得健，徐希康.自动化技术、信息技术在我国煤矿企业的应用[J].工况自动化，2003.

[3]万文继.煤矿机械事故分析与预防措施探讨[N].贵州政协报，2010.