煤矿采掘机械自动化和智能化应用研究.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2023 年 12 月 26 日 作者简介：姚战科（1983），男，汉族，陕西咸阳人，本科，天地（常州）自动化股份有限公司，中级工程师，研究方向为智慧矿山微电网管理系统，井下无轨胶轮车无人驾驶技术研究等。-73-煤矿采掘机械自动化和智能化应用研究 姚战科 天地（常州）自动化股份有限公司，江苏 常州 213001 摘要：摘要：煤炭开采是一个充满挑战且风险极高的行业。为了进一步的优化煤炭开采的效益并确保其顺利进行，煤炭公司必须加大对自动化技术、智能技术等前沿技术的研发和应用力度。这不仅可以提高煤炭资源的整体利用效率，降低了企业的安全隐患，还能确保工作人员的生命和财产安全。鉴于此，本文主要分析煤矿采掘机械自动化和智能化应用。关键词：关键词：煤矿；采掘机械；自动化；智能化 中图分类号：中图分类号：TD67 0 引言 中国的煤矿拥有巨大的发展潜力，而在煤矿开采过程中，机械的自动化和智能化应用也日益普及。随着科技水平的进步与社会的发展，机械自动化和人工智能技术已经广泛应用到了煤矿生产当中，并且取得了很好的成效。然而，在实际应用中，仍然存在一些不足之处，尚未完善。目前，这只是一个初级阶段。我相信，在不远的未来，中国的科学家们将持续取得突破，推动中国煤矿采掘生产的持续进步，提高采掘的质量，尽量减少煤矿采掘生产等方面的经济开支，并确保采掘生产施工人员的生命和财产安全。所以说，研究和探讨煤矿采掘机械自动化与智能化的应用有着十分重要的现实意义。1 煤矿中使用机械自动化和智能化的作用分析 1.1 降低事故风险 煤炭的开采和生产被视为高风险行为，像矿山的坍塌、水的渗透、瓦斯的爆炸等事故都可能造成大量的人员伤害和经济损失。随着我国科学技术水平不断提升，煤矿开采行业开始朝着智能化方向迈进。在煤炭产业的生产活动中，采用机械自动化和智能技术能显著减少人员伤亡和财产损失，这也是为了满足当前煤炭工业生产发展的技术需求。1.2 降低煤矿开采成本 在传统煤炭产业中，开发成本占据了相当大的比例。由于传统开采机械容易出现故障，这不仅降低了生产效率，还导致在机械维护阶段所需的人力成本相对较高。在煤炭产业的生产活动中，通过机械自动化和智能技术的高效应用，可以实现工业生产流程的有机整合，大大减少了人为干预，降低了因人工操作导致的资源损耗，确保了矿业生产的连续性。1.3 促进煤矿采掘安全性的提高 煤炭开采的工作环境相当复杂，并伴随着显著的安全风险。采用传统方式进行煤炭开采时，通常需要工作人员深入到工作区域，这使得人员的安全难以得到充分的保障。通过应用自动化和智能技术，我们可以用机械设备替代传统的人工工作，在风险较高的地区执行任务，从而确保了工作人员和财产的安全性。2 煤矿采掘机械自动化和智能化存在的问题 2.1 资金短缺 为了预防因设备的质量问题导致的采掘安全事故，中国的煤矿采掘生产采用了高精度和高准确度的机电设备，这也意味着购买这些设备需要更多的资金。因此，对于中国的煤矿企业来说，资金短缺成为了一个长期发展的障碍，因此，企业的高级管理团队需要对公司的资金进行全面的规划和合理的管理。与此同时，政府相关部门也应当制定相应的策略，为企业在资金上提供支援。中国科技期刊数据库 工业 A-74-2.2 工人文化程度低 目前，因为投入资金没有跟上等原因，中国的大煤矿企业很少，中小煤矿企业却很多。同时中小型企业基层施工人员多而高层管理和研发人员少。由此造成了中国中小企业，煤矿企业员工总体综合素质不高，那些在基层采掘，施工和井下开采员工文化程度较低，有些人只具有中学乃至小学文化水平，对煤矿生产操作和安全没有专门知识，对机电设备维护与修理等也一无所知，又不了解煤矿采掘生产具体操作程序，不能把有关注意事项记在心里。另外，因为中小煤矿企业资金量小，而且大部分都花在了煤矿采掘生产上，无多余资金请来专业煤矿专家对员工培训指导后直接上岗并且上手到采掘生产中，对采掘生产效率及安全生产造成了拖累。2.3 采掘工艺和采掘设备问题 煤矿采掘中应用自动化、智能化机械效果较差。在进行煤矿采掘时，要采取合适的采掘工艺技术来提高煤矿采掘的效率，减少中国煤矿采掘生产和国际发达水平之间的距离。在确定了适宜的采掘工艺技术之后，还需要对所选择的煤矿采掘工艺操作流程和注意事项烂熟于心，以免出现差错而导致安全事故的发生，与此同时，还应确保在煤矿采掘时各类机电设备能够满足采掘生产需要，继而确保采掘作业人员人身安全。但是，目前中国煤炭行业在采掘过程中所用机电设备仍然存在着一定的不足，其质量不佳，无法跟上煤矿采掘作业过程。煤矿采掘非常关键，无论是工艺技术还是所用机电设备均具有很高要求，中国有关制造企业在机电设备设计，开发制造等方面尚不齐全，无法适应采掘工艺流程。总之，工艺技术，机电设备等问题在中国煤矿采掘应用机械自动化与智能化方面具有十分重大的意义。3 煤矿采掘机械自动化和智能化的具体运用 3.1 煤矿掘进工作的机械自动化、智能化 传统煤炭开采工作当中，员工所使用的开采设备以及技术都比较落后。在运用机械自动化与智能技术的活动当中，掘进机得到了比较广泛的运用，其主要组成部分有开关柜，操纵柜，灯具以及遥控按键，主要控制系统是液压系统，液压控制系统需要煤矿作业过程中维持一个比较平稳的工况，各个作业装置机械单元在正常作业时不会产生交叉影响，依此来提升机械单元的工作稳定性与安全性，减少煤炭开采过程机械故障发生。该方法能够有效地减少煤炭开采的工作时间，提高煤炭开采的工作效率。3.2 煤矿监控系统的机械自动化、智能化 集成控制系统作为电气信息化和其他智能手段在煤矿监控信息系统当中的一种应用形式，有着区域分散和远程控制的优点，专业人员可以在信息处理和控制层平台上使用信号线路来调整相应设备的组合方式，然后将执行层用不同线路连接起来。该矿监控网络研制项目主要是利用光纤传输方式，并通过光纤将该矿调度科，该矿变配电房，集运配电室以及其他重要场所进行接入，组建了全方位，全范围的矿山监控控制网络，增强了监控系统检测功能。采用矿山监测网络系统机械自动化及智能技术可实现对采煤、掘进及其他设备的远程监测，并能根据煤层温度变化情况自动开关调整，本实用新型对煤层内部软硬度进行了准确的划分与整理，独立调节了煤炭开采的工作节奏，增加了煤矿开采的稳定性与安全性，方便了工作人员对该矿开采操作的监控与判断，推动了开采的顺利开展。将机械信息化和智能信息技术运用到监控设备上，能够对巷道进行全方面监控，逼真地展示出巷道内煤矿开采实时运行情况和人员情况，及时排除安全隐患和减少事故发生的几率。3.3 在输送与装载环节的应用 自动机械和智能技术在煤炭运输和装卸过程中的应用，能够有效地保证材料运输效率、有效地降低人力作业失误以及提升开采作业安全性，本实用新型降低了作业风险系数，另外机械操作规范性强，有效地节省操作成本。国内重点矿井在运输、装卸环节采用自动化、智能化技术对运输、装卸作业进行远程监控，充分体现出无人值守技术的优越性。3.4 开采过程中的应用 近年来，在采煤技术不断发展的过程中，许多煤矿在开采中都已经使用综采技术。采用综采工艺使煤矿开采全面机械化，显着提高煤矿开采安全性及生产中国科技期刊数据库 工业 A-75-效率。现已有年产 2107t 以上等级矿井。这要归功于机械自动化生产在综采全过程中所占比重很高，达70%80%。综采工艺机械自动化表现为装煤，支护，运煤。在装煤时，采煤机截割的煤直接装入刮板输送机，而无需再由工人使用铁锹铲入刮板机。支护达到自动化，是综采技术自动化程度的一个重要表现。普采技术与炮采技术当中支护占据了开采全过程所耗费的 70%80%的时间，即大部分时间都是作业支护，回采所需的时间较少。使用综采液压支架支护以后，支护作业所需时间明显减少，全部支护作业仅需极短时间，受回采影响极小。在运煤过程中使用皮带运输机能够确保煤炭在开采过程中连续输送，且输送距离远。3.5 煤矿采掘机械设备自动化 从目前来看，煤矿采掘设备按其作用形式主要有 3种，即采煤，采掘和钻探 3 种，综采和综掘则对相对较大矿井实现采煤机和掘进机自动化和后运连续化，但是就其综采而言，很多大型矿井都较为局限，表现在液压支架人工操作阀门，常规采煤机刮板输送机泵站控制系统以及其他人工操作平台上；割煤，移架，运输和除尘过程中多数仍靠人工进行，但克服了综掘“掘支运一体化等”在不同地质条件下的控制技术，将实现掘进，支护和运输并行连续作业，掘进领域工作人员将减少 50%以上。3.6 矿井提升机应用 矿井提升机为矿井井下及地面工作机械，为大型机械设备，由钢丝绳驱动容器在井筒内完成提升，拥有超高自动化水平的自动化标志性机器。近几年来，随着矿井提升机规模的扩大，矿井提升机已成为一种基本上靠电子计算机进行控制，真正做到全微机监控的矿山机械，本实用新型具有远程监控等特点，极大地提升生产效率，确保工作顺利进行。4 机械自动化和智能化在煤矿采掘领域应用的建议 为了进一步促进煤矿采掘领域机械自动化与智能化的运用过程，应积极融合具体运用内容，构建完善控制平台，建立高效的评估分析模式并加大政策支持力度，同时全面落实自助创新管理与运营管理模式融合机制以达到多元化管理的发展目的。（1）应加强国家政策扶持，充分关注自动化、智能化技术在煤矿采掘中的重要性，根据实际需要及管理规范进行具体工作内容的制定，构建完善的可控化管理机制。另外，还需要制定相关政策支持体系来逐步推动煤矿采掘领域机械自动化向着规模化、专业化发展，从而更好的推动煤矿企业发展进程。（2）应积极推进国家自主创新管理与运营模式的整合，既借鉴国外经验又充分与企业本身的现实发展需要相结合，并行管理机制与管控模式利用新型技术优势作用共同创造出更先进、更切实可行的管理办法以降低工程项目投入成本、推动经济效益整体提升，同时确保设备利用率。（3）应更加注重相关技术人才培养，完善专业人才供应链管理，与高校共同完成专业人才培养计划，保证机械自动化技术能够被广泛地应用于煤矿采掘工作当中，既能够实施系统升级又能够借助于人员技术才能提升，创造出一个较为新颖且可控制的技术管理平台。同时对企业现有员工进行监管与培训，重点实施专业指导与岗位责任机制指导，构建完善人才管理控制机制，共同打造一支高素质的人才队伍，从而确保自动化技术在煤矿开采工作中的优化应用成效。5 结束语 中国步入新时代后，主要矛盾变化推动着人民群众思想认知的变化，人民群众对生活品质的追求日益提升，也推动着对煤炭需求不断增加。在我国，煤炭被称为“黑金子”,这显示了我国人民对于煤炭行业的高度肯定与美好称赞，同时也显示了煤炭作为我国主要能源资源并发挥着举足轻重的引领作用。在中国新科技、新技术不断发展的今天，煤矿采掘正朝着机械自动化、智能化方向不断迈进。调研调查显示，到 2020 年止，中国 90%煤矿采掘生产设备已实现机械化、智能化。由此可见，本文的研究也就显得十分的有意义。中国科技期刊数据库 工业 A-76-参考文献 1樊梦莹.煤矿采掘机械自动化和智能化应用研究J.智能城市,2023,9(06):120-122.2李伟.煤矿采掘机械自动化和智能化应用研究J.能源与节能,2023(02):222-224.3吴珺.煤矿机械自动化的应用及发展趋势分析J.机械管理开发,2022,37(02):292-295.4闫锦华.煤矿采掘机械自动化和智能化应用研究J.当代化工研究,2020(22):71-72.5刘日青.机械自动化技术在煤矿采掘中的应用研究J.内蒙古煤炭经济,2019(23):31-32.6杨路余.机械自动化在煤矿采掘中的应用J.当代化工研究,2019(07):123-124.7尉洋.煤矿机械制造中机械自动化技术探讨J.机械管理开发,2018,33(04):170-171.8梁晓旭.浅谈机械自动化在煤矿采掘中的应用J.建材与装饰,2018(03):247.9李超.浅谈机械自动化在煤矿采掘中的应用J.能源与节能,2016(09):12-13.10郭清英.煤矿采掘机械自动化技术应用探析J.江西煤炭科技,2016(02):119-121.