煤矿机电自动化技术在提高生产效率中的应用研究

一、引言

煤炭作为我国的基础能源，在能源体系中占据核心位置。煤矿产业的稳定发展对国家能源安全和经济社会的发展至关重要。随着科技进步，煤矿行业正迈向智能化和自动化。机电自动化技术作为现代煤矿生产的关键，对于提升效率、确保安全、减轻劳动强度等方面起着关键作用。通过深入研究和广泛运用机电自动化技术，煤矿企业能优化生产流程、精准控制设备运行、高效利用资源，在市场竞争中取得优势。因此，研究机电自动化技术在提高煤矿生产效率中的应用具有重大现实意义和价值。

二、煤矿机电自动化技术概述

煤矿机电自动化技术是一个综合性的技术体系，融合了多种先进技术。传感器技术作为其关键组成部分，能够实时采集煤矿生产过程中的各种数据，如设备运行状态参数、井下环境参数（瓦斯浓度、温度、湿度等），为后续的分析和决策提供准确的数据支持。例如，通过高精度的瓦斯传感器，可及时监测瓦斯浓度变化，一旦超过安全阈值，便能迅速触发报警系统，采取相应措施，保障生产安全。

自动控制技术则实现了对煤矿机电设备的自动化操控。基于预设的程序和算法，能够根据传感器反馈的数据自动调整设备的运行状态，确保设备高效稳定运行。以采煤机为例，自动控制技术可根据煤层厚度、硬度等地质条件自动调节采煤机的切割速度和深度，提高采煤效率和质量。

通信技术构成了信息快速传递的纽带，将分布的设备与系统串联成统一体系。无论是连接井下设备与地面控制中心，还是连接不同生产环节的设备，通信技术均能确保数据的即时交换与共享，保障生产系统的协调运作。比如，借助5G 通信技术，能够迅速传输井下的高清视频监控信息，让管理者迅速掌握井下状况，从而做出精准的判断和决策。

三、煤矿机电自动化技术在生产环节中的应用

3.1 开采环节

在采煤机方面，自动化技术的应用实现了采煤过程的智能化控制。采煤机能够根据预先设定的程序以及传感器反馈的煤层地质信息，自动调整截割参数，如截割速度、截割深度和截齿角度等。当遇到煤层硬度变化时，采煤机可实时调整截割功率，保证截割效率和煤质。例如，在薄煤层开采中，自动化采煤机能够精准控制截割厚度，避免过采或欠采，提高煤炭资源回收率。同时，通过远程监控系统，操作人员可在地面控制中心实时监测采煤机的运行状态，进行远程操作和故障诊断，减少了工人在井下危险环境的作业时间。

掘进机的自动化发展也极大地提高了巷道掘进效率。自动化掘进机配备了先进的导航系统和地质探测传感器，能够根据预设的巷道轨迹自动掘进，并实时调整掘进方向和参数。在遇到断层、破碎带等复杂地质条件时，掘进机可自动采取相应的支护措施，确保掘进安全。例如，利用激光导向技术，掘进机能够精确控制巷道的中心线和坡度，提高巷道成型质量，减少后期巷道修复工作量。此外，自动化掘进机还实现了与运输系统的无缝对接，掘进出的煤矸能够及时运输出去，保障掘进工作的连续性。

3.2 运输环节

胶带输送机是煤矿运输的核心设备，引入自动化技术显著增强了其运输效能与稳定性。借助自动化控制系统，输送机可依煤流量自动调整运转速率，煤量多时加快速度，确保煤炭迅速运送；煤量少时减慢速度，以节能降耗。系统还能持续监控输送机的运作状况，诸如胶带张力、跑偏状态、滚筒温度等关键参数。遇到异常情况，如胶带偏移，系统将自动调整托辊以纠正偏差；滚筒温度异常升高时，系统会自动激活冷却装置降温，避免设备损坏或火灾风险。例如，某煤矿采用此自动化输送系统后，其运输效率较传统系统提升了 30% 以上，同时设备故障率大幅下降。

电机车运输方面，自动化技术实现了电机车的无人驾驶和智能调度。通过在电机车上安装定位装置、传感器和自动控制系统，电机车能够按照预设的路线自动行驶，准确停靠各个装卸点。同时，智能调度系统可根据运输任务和电机车的实时位置，合理分配运输任务，避免电机车之间的冲突和拥堵，提高运输效率。例如，在井下多巷道、多作业面的复杂运输环境中，智能调度系统能够实时优化电机车的行驶路径，确保煤炭和物料的快速运输，减少运输等待时间。

3.3 通风环节

通风机的自动化控制对于确保井下通风安全和提升通风效率极为关键。自动化通风系统能够根据井下不同区域的瓦斯含量、气温、人员分布等条件，自动调整通风机的转速和风速。一旦某区域瓦斯浓度上升，系统会自动提升该区域的通风量，以降低瓦斯浓度，保障生产安全。此外，通过实时监测和分析通风机的运行参数，系统能够及时发现潜在故障，提前进行维护，预防因通风机故障引发的通风事故。例如，应用变频调速技术的自动化通风设备，能够根据实际需求精确调节风速，与传统通风机相比，节能率可达 20% 至 30% ，并能更有效地适应井下多变的通风需求。

风门的自动化控制实现了通风系统的智能化调节。自动化风门可根据风流方向、风量大小等信号自动开启或关闭，保证风流按照预定的路线流动，提高通风系统的稳定性和可靠性。例如，在采煤工作面推进过程中，随着工作区域的变化，自动化风门能够自动调整状态，确保新鲜风流及时输送到作业地点，污浊风流顺利排出，为井下作业人员提供良好的工作环境。

结语

煤矿自动化技术在提升生产效率上展现出明显的优势与关键作用。它在采矿、运输、通风等关键生产环节的广泛实施，增强了设备运行的稳定性，改善了生产流程，减少了人力投入，显著提高了煤矿的生产效率。随着科技的发展，煤矿自动化技术将持续创新并进步，与物联网、大数据、人工智能等先进技术的结合将更加紧密，为煤矿行业的智能化、环保和可持续发展提供更坚实的支持。煤矿企业需深刻理解自动化技术的重要性，增加研发与应用的投入，持续提升自动化水平，以跟上行业趋势，在市场竞争中保持领先地位。

参考文献

1. 王明，张晓辉，刘强. 煤矿机电自动化技术在提高生产效率中的应用研究[J]. 矿山机械，2018，46（5）：1-4.2. 李华，赵勇，王磊. 煤矿机电自动化技术在生产效率提升中的应用探讨[J]. 自动化与仪表，2019，35（2）：48-51.3. 王刚，陈敏，张伟. 煤矿机电自动化技术在提高生产效率中的应用及发展趋势[J]. 电气时代，2020，41（3）：56-59.4. 刘芳，赵宇，王磊. 煤矿机电自动化技术在生产效率提升中的关键技术研究[J]. 煤炭技术，2017，36（1）：1-4.5. 陈鹏，李晓东，张辉. 煤矿机电自动化技术在提高生产效率中的实际应用案例[J]. 机电工程，2019，36（2）：78-81.