煤矿生产中机电一体化技术应用状况研究
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【摘 要】随着微电子、计算机、网络、光纤、人工智能等高新技术的发展，机电一体化已成为高新技术融为一体的代名词。机电一体化技术在煤矿中的应用，大大改善了煤矿的劳动强度、工作环境及安全系数，同时实现了高效、安全、机械化采煤。文章介绍了煤矿机电一体化技术的应用，分析了我国煤矿机电一体化技术的现状，指出其发展趋势，并提出了相关对策。
【关键词】机电一体化;煤矿生产;监测监控;矿井运输;采煤机
1 引言
机电一体化技术是在机械的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术，同时，将机械装置和电子设备以及软件有机结合起来。机电一体化是将机械和微电子技术紧密集合，并融计算机技术、信息技术为一体的新兴综合技术。
煤矿机电一体化技术是矿山综合自动化的基础，为煤矿企业信息化提供了重要的科技支撑。为了提升我国煤矿生产的综合实力，全面提高煤矿企业效率，达到煤矿生产的安全、高效、绿色的目的，必须加大煤矿机电一体化技术在煤矿采、掘、运当中的应用和推广。
2 煤矿机电一体化技术的发展现状
从 1970 年我国自行设计制造和装备的第一套综合机械化采煤工作面在大同矿务局试验起，我国的机电一体化技术开始萌芽。到上世纪 80 年代后期，我国综合机械化采煤取得了空前的发展，大大推动了我国的煤矿机电一体化技术的进程，采煤机已由液压牵引向电牵引发展。到了上个世纪90 年代中期，在原有的研究成果上，又开展了采运支机械微机监控、故障诊断的研究和支架电液微机技术应用的研究，并研发了大功率电牵引采煤机。而进入21 世纪后，我国煤矿机电一体化技术的研究和应用领域均有重大突破，在煤矿安全生产监控、大型固定设备的后备保护等方面已取得了喜人的成绩。然而，与国外的先进采煤国家相比，我国的煤矿机电一体化技术发展尚有一定差距，并且煤炭工业相对机械、电子、航天、轻纺、
化工、铁道、冶金等行业起步晚基础薄弱，在开发水平、应用范围、投资规模、技术人才和管理水平方面均有较大差距。
3 机电一体化技术在煤矿生产中的应用状况
煤炭生产过程主要包括“掘进、采煤、装、运输、提升”等几大系统。掘进作为煤矿开采的基础工作影响着后期煤炭开采及运输的效率，对于高效矿井有必要将机电一体化技术引入到掘进机械中，实现煤矿巷道的高效率掘进。目前掘进机的电气部分普遍采用了由矿用隔爆兼本质安全性开关箱、操作箱、压扣控制按钮、照明灯、三相异步电动机等组成的掘进机电气系统，与液压系统配合操作可实现整机的各种生产作业。
3.2 在矿井运输提升产品中的应用
煤炭的输送方式有矿车式、皮带式。带式输送机相对于矿车运输具有长距离连续运输、输送量大、运行可靠、效率高和易于实现自动化等优点，已经在我国煤矿井下运输中大量使用。目前煤矿主要推广使用的CST可控软启动装置，是专门为煤矿长距离皮带运输机设计的集机、电、液为一体化的启动装置，不仅解决了带式输送机的大运量、长距离的驱动难题，而且兼具平滑启动运送大惯性载荷的特点。
矿井提升是将煤炭运送至地面的过程，提升效率及其安全性与煤矿效益密切相关。为了使煤炭效益最大化，矿井采用的专用提升机整合了煤矿电机一体化和自动化技术，其中全数字化交直流提升机在结构上进行了简化，将滚筒和驱动合为一体，同时具有硬件配置简单、互相兼容的特点，在各个技术环节均体现了机电一体化技术的应用。
3.3 在采煤机上的应用
我国的电牵引采煤机在消化吸收国外引进采煤机技术的基础上，进行了相关的科技创新，拥有了许多具有自主只是产权的产品，取得了长足的进步。在我国煤矿综合机械化采煤工作面，国产采煤机已经占据了主导地位，完全采用国产装备的高产高效工作面不断涌现。
到目前为止，国内各采煤机生产厂家均对交流电牵引采煤机进行了大量的研究开发。上海分院研制的MG系列电牵引采煤机已形成9大系列共几十个品种;太原矿山机器厂与上海分院合作，将AM500液压牵引采煤机改造成 MG375/830-WD型交流电牵引采煤机后，又与充州矿业集团合作，研制成功了MGTY 400/900-3.3D型交流电牵引采煤机;鸡西煤机厂与上海分院合作将 MG2×300-W 型液压牵引采煤机改造成 MG300/360-WD型交流电牵引采煤机后，又开发了MG200/463 型、MG400/985 型交流电牵引采煤机;辽源煤机厂与邢台矿业集团合作研制成功我国首台应用电磁转差离合器调速技术的 MG668-WD型电牵引采煤机;无锡采煤机厂与中纺机电研究所合作，研发成功国内首台应用开关磁阻电机调速技术的MG200/500-CD型电牵引采煤机。
3.4 在矿井安全生产监测
通过矿井的生产监测系统，如在线监控、自动报警及故障自诊等，可完成对煤矿机械的电动机、传动系统、工作装置、制动系统和液压系统等的在线运行状态的监控任务，能及时准确地找出故障部位并自动报警。我国监测监控技术应用较晚，20世纪80年代初，我国引进了一批安全监控系统，如：DAN6400等在部分煤矿中应用，并在引进的同时自行研制出KJ2、KJ4等系统并通过了鉴定。同时在“以风定产，先抽后采，监测监控”12字方针和煤矿安全规程有关条款指导下，规定了我国大、中、小煤矿的高瓦斯或瓦斯突出矿井必须装备矿井监测监控系统。煤矿监测监控系统的应用大大改善了矿井的工作环境和安全状况，比如，提高了机器的工作效率简化了设备的维护检查工作，降低了使用维修费用，延长了设备的使用年限等。实践证明，安全监测系统为煤矿安全生产和管理起到了重要作用。
4 煤矿机械中机电一体化技术应用的意义
4.1 提高劳动效率
机电一体化在煤矿各个生产环节的应用，不仅改善了设备的使用性能，延长了其使用寿命，更是在很大程度上提高了工人的劳动效率，降低了劳动强度，减少了同一时间段的作业人数，这对于高产高效矿井的实现具有重大意义。
4.2 提高了矿山开采的经济效益
机电一体化不仅是机械设备上的一次全新的进步，同时也给煤矿带来了前所未有的进步，一方面采煤量有了很大程度的提高;其次，机电一体化在煤矿中的应用，降低了矿山的开采费用，使煤矿的经济效益得到了增加，同时还带动了相关产业的发展，在很大程度上推进了地方经济的进步。
4.3 提高了安全的煤矿开采工作环境
机电一体化技术在煤矿中的广泛应用，极大地改善了井下的安全状况，监测监控技术的应用能及时准确地将各个设备、巷道硐室的动态信息完整地呈现出来，如有设备故障或灾害事故能做出及时的报警，从而能为相关工作人员提供充足的时间做出准备工作，减少灾害的发生或降低事故的波及范围，为煤矿开采提供一个较为安全的环境。
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