煤矿机械工程智能化发展与应用

张鹏

摘要：在科学技术的创新发展中，我国煤炭行业的发展方向越来越明了，生产规模逐渐扩大，经济效益与日俱增，为煤矿机械工程的智能化发展打下了坚固的基础，创建了有利的条件。煤炭作为我国至关重要的能源基础以及化工原料，为国民的经济发展以及社会的稳定给予了重要的支撑，仅仅依靠开采数量来进行考核已经不能够有效地满足煤矿行业发展的需求，所以需要重视自动化智能化的应用和发展。在我国的经济发展中煤炭作为能源支柱的局面在短时间内不会发生改变，所以在对煤矿机械工程的智能化进行研究是非常有必要的。但是在当前的煤矿机械工程智能化发展现状中仍旧存在一些问题需要进行及时的改进，不然会对煤矿行业未来的发展造成不良影响。基于此，本文主要针对煤矿机械工程在智能化发展中存在的问题，如机械设备较为复杂、煤矿机械智能化水平低、煤矿机械缺少实用性、工作人员素质需提升等，这些问题都会影响煤矿机械工程的智能化发展，所以需要科学探讨煤矿机械工程智能化发展相应的解决措施，以供参考。

关键词：煤矿;机械工程;智能化发展;应用

随着世界经济的飞速发展，我国各行各业所面对的机遇和挑战逐渐变多，煤炭行业作为我国国民经济的传统产业和基础产业，是国民经济发展的主要动力，在国家经济的发展中具备不可忽视的重要作用，可以推动社会经济高速发展。现如今我国煤炭行业的发展已经较为成熟，具备了一定的规模，为煤矿机械工程智能化发展奠定良好的基础。煤炭作为社会发展的资源保障之一，合理开采煤炭可以推动国家经济高速发展，尤其是在当前国家经济飞速发展的阶段中，社会各行各业对于煤炭资源需求量越来越大，所以煤炭企业应当不断地提升自身的科学技术水平，通过智能化建设煤矿机械工程，来提升自身的生产能力，唯有如此才能够有效地满足社会发展需求。但是在当前我国煤矿机械工程智能化发展过程中仍有许多不足需要改进，要想实现煤矿机械工程智能化，便需要进行深入的研究，进行科学的探索。

一、煤矿机械工程发展现状分析

迄今为止煤矿机械工程的发展已经经过了半个多世纪，直至如今已经获得了较为显著的进步，形成规模庞大较为完整的生产体系，生产能力大幅度提升，但是和发达国家相比较仍旧存在多方面的不足。发达国家在经过工业革命的洗礼后，不管是生产设备的技术层面，还是管理体系层面都高于我国，这种局面在未来的很长一段时间依旧存在。我国的煤矿机械工程的发展正抓紧脚步与发达国家缩小差距，然而仍旧处于赶超的状态。虽然我国煤矿机械工程的发展有了一定的进展，但是机械工程智能化发展暴露出了一些不足，特别是当前我国对于煤矿的开采技术和硬件配置等方面有了更加严格的要求，煤矿机械工程方面所出现的问题越来越多。目前我国煤矿机械工程的落后是因为机械设备、智能水平等方面需要进行创新发展，这些方面涵盖了煤矿机械工程所有的领域，由此可见，煤矿机械工程智能化发展需要经受多重磨难，需要解决的问题还有很多[1]。

1机械设备较为复杂

根据煤矿机械工程智能化发展的现状可得知，煤炭开采已经具备了一定的规模，而煤炭开采所使用的相关机械设备体积庞大、结构复杂的特点。在煤矿开采的过程中，因为矿井中的空间是有限的，机械设备的体积过于庞大，在狭窄的矿井中不能够保证作业的灵活性，从而严重的影响了煤矿开采的效率，也无法充分的发挥机械利用率。除此之外，因为开采的环境较为复杂，受各个环境因素的影响，煤矿机械的使用寿命逐渐缩短，致使煤矿企业的生产成本不断地提升。

2机械智能化水平低

在传统的煤矿开采作业中，工作人员需要通过掌握真实的作业状况来合理判断后续的开采工作，这一判断一般情况下是由人工完成，这是因为在煤矿作业环境中存在各项复杂的影响因素，在调整作业方式的过程中，工作人员应当综合考虑多个因素，而通過智能控制系统来完成便对整体技术有着更加严格的要求和标准，智能控制系统除了需要具备高信息采集能力，还应当详细科学的分析相关数据，此种状况下进行判断其准确性会对后续作业的安全性带来一定的影响。矿井内部的空间是有限的，而机械设备的体积较大，所采集的数据和分析结果不一定可以满足作业调整需求，这都是煤矿机械主要的技术难点。而假使运用程序化运行，又将迎来自动化程度高、智能化程度低的问题，在作业中需要工作人员时时注意观察作业的情况，作业效率较低[2]。

3煤矿机械材料缺少实用性

煤矿机械设备的主材料便是钢铁，我国相关技术的发展较为落后，导致钢材生产行业所生产的材料多为低端钢材，高端钢材的生产量比较低。所以，煤矿企业为了能够增强机械设备的质量水平，制造企业进口了高端钢材，导致制造成本增加，市场竞争实力降低。而以成本为主的话，使用一般的钢材制造设备，会存在质量缺陷问题，从而影响了正常的生产流程。

4工作人员素养不高

在我国的煤矿机械工程中实现智能化发展，需要具备综合素养高的智能化工作人员。但是在实际的煤矿机械工程的开展中存在很多综合素质低的智能化工作人员，由于工作经验少，不能够全面掌握机械设备的操作流程。

二、煤矿机械工程智能化应用策略

1采掘方面机械工程智能化技术应用

当前我国的煤矿开采中，使用最为频繁的机械设备便是采掘设备，其运用电牵引驱动系统来增强采掘的动力，有效提升装机功率。尤其是运用交流电机，可以提升煤矿机械的合理性和可靠性，且机械的维修工作简单方便，能够有效的增强煤矿生产效率。当下，煤炭产业在采掘机械方面的智能化一般是运用计算机技术、工业互联网、5G通信为基础，利用状态感知技术、智能截割技术、远程可视化监控技术来促进煤矿智能化采掘，在生产的过程中，可以利用各类传感器来向状态感知系统、智能截割系统时实反映采掘设备的运行状态和故障情况，经过分析处理后进行采掘作业的智能调整和故障诊断，保证采掘机械生产指导和正常运行。采掘设备还能够通过远程可视化监控技术，利用工业互联网在计算机上远程可视化监控采煤机的工作状态真实再现、工作参数显示、采掘设备的远程控制及故障显示、视频图像的远程监视等。实现“工作面自动控制为主、远程集控中心人工干预为辅”的智能化开采。今后我国煤炭采掘应提升地质探测水平，绘制采掘煤层的分布，利用惯性导航、精准定位等技术手段实现透明采掘。

2运输方面机械工程智能化技术应用

在煤矿作业运输设备的工作量是很大的，机械设备的使用情况存在耗损，特别是刮板运输机运行中，因为落煤后原煤的大小形态会发生改变，会使刮板机机尾产生严重的耗损，所以需应用刮板机机尾的自动伸缩装置，根据煤块的大小来自动调整机尾的开合程度，不仅可以保证运输效率，还可以减少设备的耗损，符合生产作业的需求。在煤矿开采中运输煤炭会使用带式输送机，带式输送机控制通过采用智能保护技术、AI智能识别技术、智能调速技术、煤流监测技术、顺起顺停技术，实现了主运输系统的远程集中控制，达到减人增效、节能降耗的目标。同时通过利用多机分组功率平衡控制技术，解决了长距离带式输送机运行振荡问题，满足了长距离带式输送机通常要求的重载起動、动态张力均衡控制、速度同步及功率平衡等工况要求。

3生产辅助机械工程智能化技术应用

煤矿提升机、主排水泵、压风机、主要通风机等是煤矿生产的主要机械设备，随着我国企业生产规模的不断提升，固定装备朝着大功率、智能化、节能环保的方向发展，目前在装备制造、电气传动、智能控制等方面也取得了较大进步。矿井提升机控制，采用数字调速装置，实现了全数字、网络化控制，实现了精确的位置速度调节，部分主井提升机已经达到自动装卸载及无人操作的自动化控制水平。矿井主要通风机、压风机控制，采用先进的监测控制技术，实现了自动调速、节能控制、远程在线监测，在技术上达到无人值守的控制水平。井下主排水泵控制，采用了视频监视与图像识别技术，对水泵房设备进行远程可视化操控，实现了水泵自动轮换，根据水仓水位自动起停泵，根据用电峰谷实现避峰填谷运行。各系统利用远程数据监控平台，可实现设备故障诊断、智能分析、故障应急处置、远程管理等功能，减少了井下现场值守人员，提升了煤矿固定设备智能化水平。

4 监控方面机械工程智能化技术应用

目前煤矿机械工程智能化中传感器种类数量逐渐增多，对于煤矿开采安全监控的要求也变得更加严格，监控系统越来越完善。煤矿企业应当提升传感器使用性能，保证监控系统的稳定运行。为了增强煤矿机械设备的监控效果，煤矿企业可以运用基于EPA的煤矿安全网络系统，通过信息管理层、过程监控层、现场设备层组成，建立完善的管控一体化网络结构，有利于排除故障。EPA监控系统能够有效完成煤矿安全监控任务，创设工业网络平台，实现控制区域的有效通信[3]。

结束语

总而言之，煤炭行业在今后的发展中主要的方向便是煤炭机械工程智能化，这也是信息化时代发展的必然趋势，有关部门应当加大技术和设备的投入，积极开发智能产品，尽量和发达国家缩短差距，增强产品设备的行业竞争力。

参考文献：

[1]洪涛.煤矿机械工程智能化的发展与应用分析[J].南方农机，2019，50（21）：130.

[2]孟祥军，李毅，李旭，等.试论煤矿机械工程智能化发展与应用[J].商品与质量，2020，（39）：8.

[3]白雪.煤矿机械工程智能化的发展与应用分析[J].建筑工程技术与设计，2019，（15）：1104