煤矿智能化技术在机械工程自动化中的应用研究

摘要：随着煤化工和火力发电等行业的迅猛发展，煤炭需求持续增长，为煤炭开采业带来了广阔的发展前景。相较于其他社会生产活动，煤矿开采环境较为艰苦，且存在较高的风险。为了确保安全生产并提升煤矿开采的效率，引入煤矿智能技术至煤矿机械设备中显得尤为必要。此举不仅能够减少对人力资源的依赖，还能显著提高煤矿的安全生产水平，进而实现高效生产。

关键词：煤矿；智能化技术；机械工程自动化

中图分类号：TD63 文献标识码：A

引言

煤矿智能化技术作为当前煤炭开采领域的重要革新，正逐步改变着传统煤矿开采的面貌。在煤炭需求日益增长的背景下，提高开采效率与保障作业安全成为了煤炭行业亟待解决的关键问题。煤矿智能化技术通过融合现代信息技术、自动化控制技术及人工智能算法，为煤矿机械工程自动化提供了全新的解决方案。

1 煤矿智能化技术特点

（1）操作简便性。煤矿领域所应用的智能技术，能够实现同步控制，从而增强控制能力。控制系统在运行过程中，得益于不同系统的技术支持，智能技术的运用使得调节与控制工作更为便捷。智能技术的构成系统是多种技术的优秀融合，展现出卓越的性能、简便的操作流程以及高度的机械自动化水平。（2）数据转换能力强大。相较于传统数据转换手段，煤矿智能技术在数据转换和处理方面表现出更高的效率，其处理速度是以往方法的数倍，并且精度更高。此外，智能技术的应用能够有效处理图像、语言等多种类型的数据。在获取数据处理结果后，这些结果能够以不同的形式展现。最终，数据处理的精度和效率均得到显著提升。目前，智能技术在机械自动化领域的应用主要集中在RISC高速芯片上，以提升处理能力。借助智能技术，可以实现更高的计算精度和效率。将不同的芯片处理器应用于煤矿开采作业，有助于实现煤矿开采作业的自动化，达到更为精确的控制效果。

2 机械工程自动化中煤矿智能化技术的应用

2.1 液压支架跟机自动化技术

液压支架跟机自动化技术是煤矿开采过程中的一项关键技术。该技术通过智能控制，实现了液压支架与采煤机的自动协调作业。在煤矿开采作业中，液压支架主要用于支撑煤层的顶板，确保开采过程中的安全。而采煤机则负责煤层的切割。传统的作业方式需要人工操作液压支架和采煤机，不仅效率低下，还存在一定的安全隐患。而液压支架跟机自动化技术的应用，则有效解决了这些问题。该技术通过智能传感器和控制系统，实时监测采煤机的位置和状态，并自动调整液压支架的位置和姿态，以适应煤层的开采进度[1]。这种自动化的作业方式不仅提高了开采效率，还大大降低了人工操作的风险。同时，液压支架跟机自动化技术还具备自我诊断和故障预警功能，能够在出现问题时及时发出警报，确保开采作业的安全进行。

2.2 采煤机智能截割技术

（1） 自适应牵引技术。智能采煤机是智能技术与采煤机械的有机结合。其主要依赖于自适应牵引技术，结合煤矿开采环境、切割障碍物等实际情况，科学地调整滚筒，高质量地完成切割任务，从而有效提升采矿效率。在该技术的应用过程中，主变频器将由电源驱动开始运行，并驱动辅助变频器运行。相关人员需详细分析采矿环境，掌握工作面的切割特性和阻力，并在此基础上制定有效的应对方案，最终形成更科学的适应性牵引方案。确保采煤工作的顺利实施。在煤矿开采作业过程中，需不断监测采煤机的牵引力，确保其在合理范围内，促进采煤机的稳定运行，进一步提高其生产性能。（2） 内存截断技术。内存截断技术主要涉及以下几个方面：首先，路径内存。主要针对采煤机切割路径的数据信息，实现存储和采集，同时实现有针对性的处理。其次，自适应高度调整。在采煤机的实际运行中，若煤层发生变化，会导致实际运行参数与记忆参数之间的偏差。此时，切割滚筒会自动调整数据误差[2]。第三，手动校准。若煤层发生重大变化，切割滚筒无法自动调整数据。为确保工作顺利进行，应进行采煤机的手动操作和校准，并准确记录校准结果。通过实施上述措施，采煤机可以自动切割，并确保其可以根据工作环境调整高度。在煤矿开采作业中，当智能采煤机实际应用时，它将首先破碎大煤层，然后切割煤壁。

2.3 掘进设备智能化技术

掘进设备智能化技术是煤矿开采过程中的一项重要创新。它集成了传感器技术、自动控制技术和远程通信技术，使掘进设备具备自主导航、智能避障和远程监控等功能。在掘进作业中，智能化掘进设备能够实时监测掘进参数，如掘进速度、切割深度和煤层硬度，并根据这些数据自动调整掘进策略。通过集成的传感器，掘进设备可以感知周围环境，避免与煤层中的障碍物发生碰撞，确保作业安全。同时，远程通信技术允许操作人员从地面控制中心实时监控掘进设备的运行状态，及时调整作业计划，提高整体开采效率。

2.4 综采工作面视频监控技术

综采工作面视频监控技术构成了煤矿智能化技术的一个关键组成部分。这项技术通过部署一系列高清摄像头和先进的传感器，实现了对综采工作面作业环境的实时监控和管理。视频监控系统能够有效地捕捉工作面的图像数据，并通过高速传输网络将这些数据实时地传输到地面控制中心。这样一来，操作人员便能够在地面控制中心通过高清显示屏清晰地观察到综采工作面的实时情况，从而对作业环境有一个直观的了解。与此同时，视频监控系统还集成了先进的图像识别和分析技术，它能够自动地识别出工作面可能出现的各类安全隐患，例如煤壁片帮、顶板冒落等危险情况，并且能够及时地发出预警信号。这种及时的预警机制为操作人员提供了宝贵的时间，使他们能够迅速采取相应的安全措施，极大地提高了作业的安全性。除此之外，视频监控系统还具备记录和分析工作面作业过程的功能，它能够详细记录下每一次作业的全过程，并通过数据分析为煤矿企业的生产管理以及决策提供有力的数据支持和参考依据。

3 智能化技术在煤矿机械工程中的应用效果

（1）经济效益的提升。将智能技术融入煤矿机械工程，能够提升掘进机的单次掘进效率，显著缩短工作面的准备时间，增强采煤工作面的抗灾能力。此外，随着智能技术在煤矿机械工程中的深入应用，劳动效率得到了显著提升。在完成相同的生产任务时，劳动力成本得以有效降低，进而提升煤矿的经济效益。（2）社会效益的增进。通过智能技术的应用，煤矿的发展能够顺应社会发展的潮流，减轻煤矿工人的劳动强度，同时有助于构建无人化、自动化、智能化的采掘工作面，推动煤矿智能化的转型与进步，实现更高的社会效益。（3）安全效益的提高。在智能技术的辅助下，可以实现设备的远程控制，达成切割自动化的目标，避免人员接触大量粉尘，确保员工的健康与安全。在智能技术的支撑下，可以有效预防煤矿瓦斯危害引发的人身伤害事故，从而显著提高煤矿的安全效益。

结束语

煤矿智能化技术在机械工程自动化中的应用，不仅提升了生产效率、降低了劳动力成本，还带来了显著的社会效益和安全效益。随着技术的不断进步和应用范围的扩大，煤矿智能化将成为行业发展的重要趋势。未来，应继续深化智能化技术的研究与应用，推动煤矿行业的转型升级，为实现更加安全、高效、绿色的煤炭生产贡献力量。同时，也期待更多专业人士加入到这一领域的研究中来，共同推动煤矿智能化技术的创新与发展。

参考文献

[1] 杨鼎屹.电气工程自动化的智能化技术应用与研究[J].科学咨询（科技·管理），2020（04）：77.

[2] 李朵朵.智能化技术在矿山电气工程自动化控制中的应用[J].世界有色金属，2021，（14）：25-26.