摘要：煤炭作为我国经济发展能源支柱的局面短时间内是不会改变的，因此研究煤矿机械工程的智能化发展与应用有着十分重要的现实意义。文章通过对煤矿机械工程发展现状进行分析，指出当前我国煤矿机械工程智能化过程中存在的问题，阐述了煤矿机械工程自动化的相关应用，并对煤矿机械智能化的发展趋势和前景进行了预测和展望。
关键词：煤矿机械工程；智能化；煤炭开采；工程设备；煤炭采掘 文献标识码：A
中图分类号：TH165 文章编号：1009-2374（2017）02-0147-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.02.071
21世纪是信息化时代，随着经济全球化的不断发展，我国的经济面临着前所未有的发展机遇，煤炭行业可以说是我国国民经济发展的动力，在推动我国经济发展方面有着十分重要的作用。当前我国煤炭行业的发展已经相对比较成熟，而且已经形成了相当的规模，并有逐渐扩大的趋势，这就为煤矿机械工程的智能化发展奠定了一定的基础。在以科学技术作为第一生产力的时代，煤炭行业的发展情况并不能仅仅以煤炭开采量作为衡量标准，需要将自动化智能化程度纳入到衡量的范畴内，从而保证煤炭行业的快速健康发展。但是就目前形势来看，我国煤矿机械工程在智能化发展的过程中，遇到了一些问题，需要我们努力去克服，才能保证煤矿机械工程智能化的顺利发展。下面笔者将针对相关问题展开论述：
1 煤矿机械工程发展现状分析
煤矿机械工程经过了半个多世纪的发展，到目前已经取得了相当大的进步，逐渐形成了比较完整的生产体系，生产能力在一定程度上有了很大的提高，但是与发达国家相比，还有着诸多方面的不足。发达国家经过工业革命的改革和洗礼，不论是在生产设备的技术层面还是管理体系层面都远远领先于我国，而且这种局面将仍然会长期存在。虽然我国煤矿机械工程的整个发展过程都是在与发达国家缩小差距，始终是一种赶超的状态，但是在短时间内仍然处于相对落后的状态。尽管已经取得了较大的发展成就，但是仍然暴露出了一定的不足，尤其是随着我国经济和科技的发展进步，我国对煤炭能源的需求量不断增多，对于煤矿的_采技术和硬件配置方面提出了更高的要求，煤矿机械工程方面所暴露出的问题也逐渐增多。当前我国煤矿机械工程的落后主要包括煤炭核心技术、技术标准、设计理论、产品质量、检测手段等方面，几乎涵盖了煤矿机械工程的所有相关领域，煤矿机械工程的智能化发展障碍重重，需要我们解决的问题有很多。
2 煤矿机械工程智能化过程中存在的问题
2.1 煤炭机械工程设备比较笨重，结构复杂，灵活适应生产环境的能力较差
煤炭开采行业作为一种自然资源开采行业，通常具有十分庞大的规模，煤炭机械设备的体积庞大、结构复杂是其共同的特点，这样在矿井中相对狭小的空间内，巨大的机械设备很难灵活使用，影响其正常功能的发挥，这样就会造成生产效率和设备利用率的降低，而且设备搬迁的难度也很大。同时机械设备在适应复杂环境能力方面还存在着一定的不足，复杂的地质环境往往会对设备造成严重的影响，缩短其使用寿命，无形中增加生产成本。有些特殊地质环境则不能够使用机械设备，这样就降低了煤矿机械工程的机械化水平，阻碍了煤矿的正常生产。
2.2 煤矿机械工程设备的科技含量较低，数字化智能化程度偏低
21世纪，科学技术的发展给我国国民经济的各个领域所带来的变化是十分巨大的，但是在煤矿机械工程中，我国的现代化水平与发达国家相比还有着很大的差距，不论是设备的科技含量还是数字化智能化程度都相对偏低。在我国，大多数的接卸设备都是用人工操控的，不仅浪费了大量的人力，而且容易出现操作失误，给生产带来极大的损失。初步实现数字化和智能化的只是小部分的小型仪器，而且正处于起步阶段，发展十分不成熟。在信息科技更新换代十分迅速的今天，竞争也十分激烈，如果不能够充分把握好智能化技术的发展，将会制约煤矿生产的发展。
2.3 煤矿机械工程设备的材料质量较差，设备使用寿命较短
煤矿机械工程设备的生产离不开钢铁，钢铁质量的好坏往往决定着机械设备的运行情况和使用寿命，受到炼钢技术等因素的约束，我国的钢材生产主要以中低端钢材为主，高端钢材生产一直是短板。要生产出优质的煤矿机械设备，就需要大量进口高端钢材，这样就增加了生产成本，而且在市场上也缺乏足够的竞争力，很难承受国外市场的竞争冲击，从而在市场份额占有方面处于劣势。降低生产成本就需要采用质量一般的钢材，虽然价格比较适中，但是往往存在一定的质量缺陷，设备的使用寿命会相对缩短，而且容易出现故障，给煤矿开采生产带来一定的障碍，严重的甚至会引发安全生产事故，威胁工作人员的人身安全。
2.4 煤矿机械工程设备环保程度较低，严重破坏环境，浪费资源
煤炭产业是一门污染十分严重的产业，对于自然环境的破坏很大，涵盖土壤、水系、植被等方面，而且耗能十分巨大，如果在智能化发展过程中不处理好与自然的和谐关系，破坏生态平衡，将阻碍煤矿生产的可持续发展。当前我国煤矿机械工程设备绿色环保科技含量较低，在有害物质和废弃物的处理方面存在着较大的缺陷。煤矿开采的同时也伴随着水开采、瓦斯开采、采空区充填等，这样能够提高资源的利用率，还能够减少对环境的污染破坏，实现采矿的绿色可持续发展，这也是智能化发展的薄弱环节。
2.5 从事智能化煤矿机械操作的人员整体素质偏低，很难完全掌握复杂的操作
虽然智能化在煤矿机械工程中有了一定的发展，但是从事相关工作的工作人员的综合素质总体不高，工作经验相对薄弱，面对机械设备复杂的操作，很难熟练地掌握。煤矿开采往往伴随着一些紧急情况的发生，具有很强的不确定性，在面对这些紧急情况的时候，工作人员往往很难采取正确有效的措施来应对，难以凭借自己的操作来把损失降到最低。甚至会因情况紧急而采取错误操作，不仅不能减少损失，还有可能造成更为严重的后果。 3 煤矿机械工程智能化的应用
3.1 煤矿机械工程智能化在煤炭采掘方面的应用
就目前形势来看，煤炭采掘机以点牵引驱动系统作为采掘动力已经成为了发展主要趋势，而且已经取得了一定的成就，甚至有些采掘机已经发展使用了多点驱动系统，而且装机功率越来越大，在保证充足动力的同时大大提高了机器的工作效率。交流电机的使用不仅提高了机器的可靠度，且维修工作十分简单方便。采掘技术中的智能化体现在计算机技术和故障诊断技术等方面，以计算机技术为基础核心，以传感器及故障诊断系统为辅助，形成了采掘的智能化发展，传感器能够将采掘情况实时反映到管理系统中，故障诊断系统能够对故障进行精确的诊断，大大提高了工作效率，采掘设备上的某些缺陷和不足得到了一定程度上的弥补。点牵引技术在我国煤炭采掘行业尚未得到普及，发展潜力很大，而在记忆割煤、机载视频、远程遥控、煤岩识别等方面也有了长足的发展。
3.2 煤矿机械工程智能化在煤炭运输方面的应用
随着采煤效率的提高，在煤炭运输方面也相应地提出了新的要求，大型煤矿企业通常采用胶带运输的方式，而在胶带运输的监控系统研究取得了实质性的成果，诸多高新技术应运而生。当前带式输送机上普遍采用的中压变频驱动控制技术能够实现带速的连续可调，在低速情况下能够平稳启动；平稳运行则靠液压自控张紧装置来保证，随着输送带张力的变化能够自动调节张力与张紧行程的平衡。此外刮板输送机的使用也比较广泛，机头采用交叉侧卸布置的方式，机尾采用自动伸缩装置，搭配工况监测系统，从而延长了设备使用寿命，减少了故障的发生，中部槽的焊接采用机器人自动焊接工艺，提高了焊接的质量，使之稳定可靠。
3.3 煤矿机械工程智能化在煤矿生产安全监控方面的应用
煤矿生产安全监测系统中随着使用的传感器种类及数量越来越多，使得监控也越来越全面，安全隐患死角等得到了有效的去除。企I通过对传感器加大研究和开发的力度，使传感器的性能得到了一定程度的提升，保证了监控系统的正常运行，对于出现的故障能够准确及时地发现并进行传递，最终在监控终端予以显示，甚至能够直接显示出相应的解决方法，为故障的排除提供一定的参考。此外监控系统还具有一定的记录功能，能够将设备的操作过程进行准确记录，一旦出现故障能够直接找出错误操作，及时纠正，避免造成更为严重的损失。
3.4 煤矿机械工程智能化在实现绿色生产方面的应用
绿色生产是在煤矿机械工程智能化的基础上，对煤炭开采生产提出的更高层次的要求，从更广泛的资源角度出发，了解煤矿开采过程中所存在的瓦斯、水等其他可利用自然资源的情况，进而采取适当的开采方法，减轻甚至避免灾害的发生，从而实现经济效益和社会效益的最佳化。在煤矿开采过程中，水开采包括水资源利用、节约用水、水煤浆收集、水灾害防治等方面，针对不同的矿区，水资源保护和利用的侧重点也有所不同。在煤炭开采过程中，要对开采区的水体进行数据分析，尽可能地避免破坏地下含水层的原始径流，避免造成矿区地面的沉降，保证当地居民的正常生产和生活，减少对自然生态环境的破坏。瓦斯虽然在煤炭开采矿井中属于有害气体，但是也是一种清洁能源，矿井中的瓦斯气体可以通过利用采矿岩体裂隙场分布及钻孔瓦斯抽放管道安装在矿井下的特点来封闭井口，从而将瓦斯气体开采出来，避免资源的浪费。
4 煤矿机械工程智能化的发展趋势
4.1 智能化的煤矿机械工程适应性更强
针对煤矿所处的地质条件的不同或者煤矿开采难度的不同，可针对性地研究制造相应的设备产品，从而保证采煤工作的顺利进行。煤矿机械设备能够适应各种各样的复杂地质环境，保证煤矿的开采效率。
4.2 能够实现对煤矿机械工程的远程控制
使用电子计算机对煤矿机械的运行进行远程控制，监控测量相应的数据，并将数据进行及时地传递，通过控制器对设备发送指令，以完成操作，实现对整个生产过程的监控。一旦出现问题故障能够及时地发现并排除，将故障带来的损失尽可能降到最低。
5 结语
综上所述，煤炭机械工程智能化是煤炭行业今后发展的主要方向，也是信息化时代发展的必然趋势，相关部门应当加大相关投入，积极开发智能产品，缩小与发达国家的差距，提高产品设备的行业竞争力，努力做行业的引领者。
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作者简介：史国宾（1965-），男，河北抚宁人，开滦东欢坨矿业分公司工程师，研究方向：机电工程。
