自动化技术在煤矿机电设备中的实践探究

作为能源供应不可或缺的支柱，煤矿产业的高效运营与安全生产对国民经济的稳健发展有着重要意义。在科学技术迅猛发展的时代背景下，自动化技术的应用范围愈加广泛，通过与煤矿机电设备的融合使用，不仅能保证设备高效安全地运行，延长设备使用寿命，还能实现煤矿生产的智能化与自动化，进一步增强生产的安全性，有效避免人员伤亡情况的出现。

一、煤矿机电自动化概述

自动化技术相对复杂，主要是通过多种学科技术的融合发展来实现技术自动化性能的有效提升，如微电子、微机、传感器、机械等。当前自动化技术在煤矿机电设备中的应用愈加广泛和深入，为煤矿机电自动化的发展提供了强有力的技术支撑。随着科技的发展，涌现出许多新型的技术方法，其载体和外在表现形式更加趋于多元化，尤其是煤矿机电自动化，其呈现出多形态、多品类的技术格局，让自动化技术在煤矿机电设备中的应用有了更多选择[1]。与此同时，在煤矿机电自动化技术应用的程度愈加深入且范围不断扩大的情况下，通过对不同技术及其优势的充分整合，不仅能实现高度集成、有效兼容，优化技术应用效果，还能高效衔接各个生产环节，促进煤矿产业的高质量发展。

二、自动化技术在煤矿机电设备中的实践

自动化技术在煤矿机电设备中的实践主要可以从如下几方面展开分析：

（一）采掘设备的自动化

作为煤矿生产中不可缺少的机电设备，采掘设备具有一定的危险性。煤矿采掘作业会存在一定安全隐患，如瓦斯爆炸等，只有寻求更加安全且高效的煤矿生产方式，方能确保生产的效率，切实保障作业人员的生命安全。自动化技术的运用无疑是解决上述问题的有效手段，将其运用到煤矿采掘设备中，能通过自动化采掘实现采掘作业效率的提升，减轻人员的劳动强度 [2]。譬如：电牵引采煤机是采掘设备自动化的重要体现，其在下降时能通过发电制动系统的迅速启动来降低滑落可能性；在前进时能通过电力驱动系统获得必要的牵引力。为避免设备出现滑动现象，将固定制动装置安装在驱动电力装置轴头部分，这样即便在相对陡峭的煤层进行采掘作业，也能确保采掘设备的安全稳定运作，实现煤矿生产效率的提升。

（二）运输设备的自动化

将自动化技术运用到煤矿运输设备中，能实现运输设备的智能化运行和调度。以自动化皮带输送系统为例，利用传感器对煤炭运输状况进行实时监控，以矿井生产情况为依据进行输送带负载与速度的自动调整，确保运输的高效和流畅；或者是以物料运输量变化为参照，对运输设备的工作强度进行自动调节，以免运行过载。煤矿运输容易出现人员伤害或设备故障等安全隐患，自动化系统可以通过各种监测装置与传感器的集成，对设备运行状态予以实时监控，以便对潜在故障予以及时发现和处理，如：若是自动化皮带输送系统负荷超标，其装设的过载保护装置会发出警报并自动停机，以免设备被损坏；同时针对出现故障的运输设备，能迅速诊断和定位故障，减少因故障造成的安全事故和生产停顿 [3]。另外，矿井内的运行环境相对复杂，往往无法及时掌握运输设备的实际运行状态，而自动化技术的运用能向地面控制中心实时传输设备工作数据，对设备运行情况进行远程监控，及时掌握和调整设备的健康状况，并结合数据分析进行设备故障的提前预测，有利于实现预防性维护。

（三）排水设备的自动化

对于煤矿挖掘工作而言，迅速排除矿井内的积水尤为关键，而这个过程的实现需要借助井下泵房进行，以水仓的水位变化为依据进行水泵运行强度的调整。换言之，排水作业既要对水泵流量进行调节，也要对其启动的频率和时机进行精准把控，而传统的人工操作排水方法很难做到这一点。自动化技术在煤矿排水设备中的实践，能实现矿井泵站的无人值守，即：由液压传感器实时监测水泵输出流程、泵轴部位温度、水池液位，在此基础上调整水泵的运作状况。具体的工作流程如下：液压传感器向控制中枢发送水池液位的数据，由其以数据为依托来决定电动球阀的开合程度和水泵启动的数量；经过一段时间的工作，水池液位会有所下降，这时液压传感器会继续向控制中枢传送新的液位信息，以此精确控制水泵的运行时间。

（四）通风设备的自动化

在煤矿通风设备中应用自动化技术，能有效保障井下安全生产。通过自动化技术的应用，能借助传感器对井下的环境参数进行实时监测，如温度、瓦斯浓度、风速、CO 浓度等，系统则能结合监测到的数据进行通风机各项参数的动态调整，包括叶片角度、运行频率等，实现对通风量的精确控制，确保井下的空气质量与安全生产要求相符[4]。比如：井下某区域的瓦斯浓度有所上升时，系统可以针对此区域来自动增加通风量，将此区域的瓦斯予以及时稀释，降低爆炸的风险。此外，通风设备中自动化技术的使用能实现故障诊断和远程监控，即：地面控制中心通过对通风机风压、功率、电机转速等参数的实时掌握，针对出现故障的设备及时予以预警，并借助数据分析进行故障点的准确定位，便于人员快速维修，确保通风系统运行的安全与稳定。

（五）矿井监控的自动化

煤矿生产作业面临着恶劣的工作环境和复杂的地质条件，作业人员和机电设备面临较大的风险。传统的煤矿机电设备并不具备安全监控的功能，即便设备出现故障或风险，依旧会处于继续工作的状态，导致设备损坏程度加剧，甚至引发更严重的安全事故。自动化技术的运用能实现机械设备的自动化监控，即：利用控制器、传感器进行机电设备运行状态的监控，针对存在安全隐患或故障的设备，系统会及时发出警报且自动停机，降低事故发生的几率。比如：综合自动化监控系统的构建能增强安全保障，促进生产效率的提高，此系统是以 PLC 技术为基础进行现场设备层、网络层、应用层等多个层次的构造，能借助 PLC 进行设备运行情况的全程监测，辅之以对应状态参数的采集和与记录，并向系统中心实时传输这些参数，由系统中心对比其与标准参数，针对出现的偏差或异常来启动预设报警机制，迅速进行干预及处理[5]。其中应用层的作用在于对设备运行数据进行自动收集和整理，保证数据信息的实时性与准确性，网络层的作用就是通过对数据的深入分析，挖掘潜在的异常情况与运行规律；现场设备层的作用则是执行发送指令，以分析结果为依据进行相应的设备操作。

结束语：

综上言之，在煤矿生产开采过程中，煤矿机电设备发挥着重要的作用，而利用自动化技术来升级煤矿机电设备，对煤矿作业安全水平和生产效率的提高具有积极意义。相关企业和作业人员应当从实际和客观角度出发，提高煤矿机电自动化的意识，在自动化技术的实践过程中发挥自动化方法及理念的优势，以便高效有序开展煤矿作业，促进煤矿产业的持续稳健发展。

参考文献：

[1] 周翔 ， 李靖 ， 胡兵 ， 等 . 基于企业特征信息的煤矿事故隐患时空分布规律研究 [J]. 煤矿安全 ，2025，56（04）：245-256.

[2] 李琰 ， 陈涛 ， 康宇凤 . 基于 SIF 模型与 Apriori 算法的煤矿顶板事故致因关联分析 [J]. 煤矿安全 ，2024，55（10）：244-250.

[3] 张卫国 . 一种煤矿安全监控系统设备故障智能诊断实现方法 [J]. 煤矿安全 ，2024，55（08）：221-226.

[4] 王莉 ， 李佳欢 ， 杨帅 ， 等 . 基于 JD-R 模型的煤矿安全管理者职业倦怠形成机理 [J]. 煤矿安全 ，2024，55（07）：251-256.

[5] 栗婧， 吴斌， 朱经政， 等. 基于蒙特卡罗方法的煤矿爆破作业风险评估[J].煤矿安全 ，2024，55（04）：236-244.

作者简介 ： 姜蕴航 （1990-），男，汉族，辽宁省抚顺市，研究生，工程师研究方向：煤矿安全产品研发与设计。