引言

随着科技的飞速发展，机电自动化技术在各行各业中展现出强大的生命力和广泛的应用前景。在煤矿掘进工作中，机电自动化技术的应用更是成为提升生产效率、保障生产安全的关键所在。煤矿掘进作为煤炭开采的重要环节，其作业环境复杂多变，对设备和技术的要求极高。传统的人工掘进方式不仅效率低下，而且存在较大的安全隐患。因此，将机电自动化技术引入煤矿掘进工作，通过智能化、自动化的设备和技术手段，实现掘进作业的精准控制、高效运行和安全保障，已成为煤矿行业发展的必然趋势。

一、机电自动化技术概述

机电自动化技术是指在没有人或很少人为直接操作的情况下，利用电气、机械、计算机及信息技术等手段，对设备、系统或过程进行自动检测、处理、分析、判断、操纵和控制的技术。它实现了生产过程的自动化、智能化和高效化，是现代工业生产中不可或缺的重要组成部分^[1]。

机电自动化技术具有以下特点：

（1）智能化。机电自动化技术集成了先进的传感技术、控制技术和信息处理技术，能够实现设备的自主运行和智能控制。

（2）高效性。自动化作业减少了人工干预和停机时间，提高了设备的利用率和作业连续性，从而提升了生产效率。

（3）安全性。自动化监控系统能够实时监测设备运行状态和工作环境参数，及时发现并处理异常情况，确保生产安全。

（4）稳定性。机电自动化设备经过精密设计和制造，具有较高的稳定性和可靠性，能够长时间稳定运行。

二、机电自动化技术在煤矿掘进工作中的具体实践应用

（一）岩层识别技术应用

岩层识别技术能够准确识别煤层和岩层的厚度、硬度等参数，从而帮助掘进机选择合适的切割方式和参数。例如，在煤层较厚且硬度适中的情况下，掘进机可以采用较快的切割速度和较大的切割力度；而在遇到岩层时，则可以适当调整切割参数，避免损坏掘进机或降低掘进效率。通过实时监测和反馈，掘进机能够自动调整工作状态，实现自适应截割，提高掘进巷道的平整性和工程质量^[2]。

岩层识别技术能够提前预警掘进机可能遇到的硬岩或夹矸层，从而避免掘进机因过度冲击而受损。通过及时调整掘进机的切割参数或采取其他保护措施，可以延长掘进机的使用寿命，降低维修成本。岩层识别技术能够实时监测掘进工作面的地质情况，包括岩石的稳定性、裂隙发育情况等。当发现潜在的安全隐患时，如岩石松动、顶板冒落等，可以立即发出预警信号，提醒作业人员及时撤离或采取其他安全措施，从而避免事故的发生。

（二）自动截割技术应用

自动截割技术能够减少人工干预，实现无人值守或远程操控，从而加快掘进速度，通过精确的截割路径规划和参数设置，可以确保截割的连续性和高效性，提高掘进效率。自动化截割减少了工人在恶劣环境下的作业时间，降低了劳动强度，工人可以通过远程监控和操作掘进机，避免直接接触危险环境，提高了工作安全性。

自动截割技术能够实时监测掘进工作面的地质情况，提前预警潜在的安全隐患，在遇到异常情况时，掘进机能够自动停机或调整工作状态，避免事故的发生。通过激光测量、传感器等高精度设备的应用，自动截割技术能够实现对煤层和岩层的精确感知和定位。这有助于提高截割的精度和巷道的质量，减少资源浪费和后续处理成本^[3]。

记忆截割技术是一种典型的自动截割技术，它利用掘进机的记忆功能，将上一次截割的轨迹和参数存储下来。在下一次截割时，掘进机可以根据存储的轨迹和参数进行自主截割，无需人工干预。这种技术特别适用于煤层或岩层条件相对稳定的掘进工作面。一些先进的煤矿企业已经引入了智能掘进系统，该系统集成了多种传感器、控制器和执行机构。通过实时监测掘进工作面的地质情况、设备状态等信息，智能掘进系统能够自动调整掘进机的工作参数和截割路径。同时，该系统还具备故障诊断、远程监控等功能，提高了掘进作业的智能化水平和安全性^[4]。

（三）自动监控技术应用

利用掘进机上的传感器和PLC控制系统，实现对掘进速度、截割负荷等参数的实时监控。通过上位机显示掘进机的运行状态和参数，为工作人员提供决策支持，结合掘进机的煤岩识别技术，提高煤矿开采工作效率。安全监控系统能够实时监测掘进工作面的瓦斯浓度、温度、湿度等环境参数，当环境参数达到危险阈值时，系统能够自动发出报警信号，提醒工作人员及时采取措施。结合定位跟踪技术，能够实时掌握工作人员的位置信息，确保人员安全。电网监控系统负责监测掘进工作面的供电情况，包括电压、电流、功率等参数。当电网出现故障或异常时，系统能够迅速定位故障点并发出报警信号，通过电网监控系统，可以实现对掘进工作面供电设备的远程控制和优化调度。

（四）自动纠偏技术应用

三维电子罗盘仪用于探明掘进机的运行方向，通过检测地磁正北方与掘进机运行方向间的夹角，来判断掘进机的偏航情况。这有助于确定掘进机是否偏离了预定的巷道中心线。超声波测距传感器安装在掘进机的左右两侧，用于检测预设巷道中心线与掘进机运行中心线间的偏差。通过超声波测距原理，这些传感器能够精确地获取传感器与目标对象（即巷道中心线）的间距，从而判断掘进机的横向偏移情况。二轴倾角传感器用于检测水平面与掘进机间的俯仰角，即掘进机的倾斜情况。这有助于确保掘进机在掘进过程中保持稳定的姿态，避免因倾斜而导致的掘进偏差。

将传感器采集到的数据输入到控制系统中，通过计算机或PLC等处理单元进行数据分析和判断。系统会根据预设的巷道中心线和掘进机的实际运行轨迹，计算出掘进机的偏差程度和调整方向。根据数据处理结果，控制系统会发出指令，通过控制比例电磁阀、行动马达、可编辑逻辑阀等执行机构，对掘进机的作业范围和运行方向进行自动调整。这包括调整掘进机的左右履带行走速度、向前或向后的调整等，以确保掘进机能够沿着预定轨道准确行进^[5]。

三、总结

在探讨机电自动化技术在煤矿掘进工作中的应用时，我们不难发现，这一技术的融入不仅深刻地改变了传统煤矿掘进的作业模式，更以其高效、精准、安全的特点，为煤矿行业的转型升级注入了强大动力。通过集成先进的传感器、控制器与执行机构，机电自动化技术实现了掘进设备的智能化、自动化操作，大幅提升了掘进效率与作业质量，同时有效降低了人为因素带来的安全风险。展望未来，随着技术的持续创新与优化，机电自动化将在煤矿掘进中发挥更加核心的作用，推动行业向更加绿色、智能、可持续的方向发展。我们有理由相信，在机电自动化技术的引领下，煤矿掘进工作将开启一个全新的时代，为国家的能源安全和经济发展贡献更大的力量。

参考文献：

[1] 庞勇.机电自动化技术在煤矿掘进工作面中的应用[J].内蒙古煤炭经济, 2024(8).

[2] 朱云龙,隋世亚,韩卫栋.机电自动化技术在煤矿掘进工作面中的应用研究[J].石油石化物资采购, 2023(19):187-189.

[3] 杨小勇.基于机电自动化技术在煤矿掘进工作中的应用探究[J].科学与信息化, 2021.

[4] 邬建斌.机电自动化技术在煤矿掘进工作面中的应用分析[J].机械管理开发, 2021, 36(12):3.

[5] 李龙基.基于煤矿掘进工作面自动化技术分析[J].当代化工研究, 2021(7):2.

作者简介：党鑫 1987年8月19日 男 陕西省渭南市 汉族 本科 机电工程师 陕西中能煤田有限公司 研究方向:机电

薛志文 1988年2月12日 男 陕西省榆林市 汉族 本科 机电助理工程师 陕西中能煤田有限公司 研究方向:机电