一、我國煤礦發展概況
我國煤礦采煤技術的發展經歷了手工、炮采、機械化等幾個階段，生產能力相應的得到不斷提高，礦井年產量從幾萬噸發展到幾百萬噸。當前一些先進的煤礦企業、礦井甚至一個采煤工作面的生產能力就能達到500-1000萬t/a，例如陜煤集團神木紅柳林礦業有限公司于2009年投產，2011年生產能力達就到了1300萬噸。生產能力的提高，與之相適應的配套機械設備應運而生，就采掘工作面的裝備而言，美國、德國、澳大利亞等國電牽引采煤機的使用已達到100%，單臺裝機功率達2345kw，截割牽引速度為10-15m/min，最大牽引速度達到45.9m/min，產量達到3500t/h以上；工作面刮板輸送機的功率達到3*1000kw，長度300m，輸送機槽鋼板厚度達到60-70mm；帶式輸送機的最大運輸能力已達3000t/h，功率3*500kw，帶寬1.6m，帶速4m/s，最大水平運距3000m（多點驅動）；部分斷面掘進機的最大重量達120t，截割頭功率達500kw，可切割抗壓強度超過100mpa的巖石，最大掘進斷面70m2。這些先進機械裝備的使用，不僅提高了生產能力，而且使煤礦勞動生產率得以大幅度提高。
1.先進的機械裝備及電力電子技術
設備的大型化、大功率化，對電力技術也提出了新的更高要求。近年來隨著半導體技術、計算機技術、軟件技術的發展，電力電子技術也得到迅猛發展，并發生了質的飛躍。它已由50年代的SCR、80年代的GTR、MOSFET發展到現在的第三代電力電子器件IGBT、SIT。第三代電力電子器件還將高電壓、大電流的功率器與控制電路集成在一起，形成智能功率控制集成模塊。目前最先進的為同步機內裝式交流變頻提升機，其主回路和磁場回路均采用電力電子器件，實現變頻和整流，由于采用交流電機，沒有電刷問題，提升機容量可以大幅度增加。電力電子技術在控制采煤機牽引速度上也得到應用，主要是交流變頻調速和滑差調速。此外，電力電子技術還應用于帶式輸送機的調速或軟啟動控制、風機調速和水泵調速，除了可以提高調速性能外，更主要的是可以節省能源。以電力電子技術為基礎的開關磁阻電機因其啟動力矩大、啟動電流小、可以頻繁重載啟動的優點，特別適用于礦井輸送機、電牽引采煤機及中小型絞車等。
2.機電一體化
機電一體化技術是機械、計算機、自動化控制技術的綜合應用。隨著計算機、軟件技術、傳感器技術和自動化控制技術的發展，機電一體化產品在性能和功能方面實現了飛躍，并在煤礦中得到了廣泛應用。英國、日本、美國和中國生產的部分電牽引采煤機，裝備了以計算機為核心的控制和工況監測與故障診斷系統，對采煤機的運行工況及參數進行采集、處理、顯示、存儲和傳輸，提供操作指導或控制采煤機做出相應的處理，對電機、軸承等部件進行故障自動診斷。計算機技術與液壓控制有機結合，實現了液壓支架定壓雙向鄰架或成組自動移架，避免對頂板和支架產生沖擊載荷。此外，引進的工作面供電設備采用了微機控制技術，實現故障查詢、閉鎖、先導保護和控制功能，也是一種典型的機電一體化產品。煤礦運輸設備的機電一體化進程也十分迅速，近幾年來，引進的電液控制軟啟動在帶式輸送機上的應用達到很高水平，它利用計算機與液壓技術相結合，不僅具有良好的啟動、停車、調速和功率平衡等功能，而且能監測設備各部分的工況，對不正常狀態進行保護，顯示故障類型。礦井提升機是煤礦實現機電一體化水平最高的大型設備，全數字化交、直流提升機，尤其是內裝式提升機從結構上將滾筒和驅動合為一個整體，機械結構大大簡化。我國研制成功的具有自主知識產權的全數字化直流提升機，其核心部分ASCS是由雙CPU構成的計算機系統，以其性能先進、操作簡便、準確可靠成為煤礦提升機的首選機型。
3.計算機控制與網絡
隨著煤礦現代化進程的加快和安全技術的高速發展，井下各種監測監控系統逐漸增多，如果這些監測監控系統處于相互獨立的狀態，各種系統自成體系，各自為政，信息不能互通，勢必造成通信線路重復投資，重復建設，系統維護量增大，整體可靠性差，維修、維護困難，信息不能綜合利用等缺陷。計算機控制技術和網絡技術在煤礦的廣泛應用很好地解決了這些問題?，F在，計算機控制和網絡可以覆蓋到煤礦井下現場、覆蓋到單臺設備、單個數據測量點，在地面的任一臺聯網的計算機經授權均能直接查閱有關信息，或向井下發送有關信息，各級管理者可以在車間、區隊、礦井、企業乃至世界各地實現統一調度、控制和管理。這些網絡、控制系統都改變著傳統煤炭行業技術和產業結構，給現代化礦井的優化調度、科學管理等帶來革命性變化。
4.發展趨向
煤礦機電技術及裝備的主要發展趨向應當是：跟蹤產業科技前沿，開發有自主知識產權的以煤礦開采技術及配套裝備為主導的核心技術，以其高適應性、大型化、大功率化、遙控和自動化占領技術制高點；開發以微處理器和微機為基礎的礦井設備工況和健康監測以及微處理器、計算機和專家系統的應用等，將逐步成為現代化煤礦機電技術發展的重要標志。
二、陜煤集團神木紅柳林礦業有限公司發展概況
1.公司概況
陜煤集團神木紅柳林礦業有限公司是由陜西煤業化工集團代表陜西省出資51%，神木縣國有資產運營公司代表神木縣出資25%，榆林煤炭運銷集團有限公司代表榆林市出資24%，三家聯合發起組建的股份制國有大型煤炭企業,主營紅柳林煤礦。公司成立于2005年10月20日，注冊資本金9.08億元。
紅柳林礦井于2008年11月獲得國家發改委核準，礦井建設規模1200萬噸/年，配套建設相應規模的選煤廠，概算投資為25.89億元，服務年限87年。2009年4月投產，當年生產原煤453萬噸，2011年生產原煤1311萬噸，安全完成了各項生產經營管理指標。
2.主要生產系統現狀
紅柳林礦業有限公司井選用國內外先進的采、掘、運設備，采用走向長壁一次采全高的綜合機械化回采工藝，工作面備裝國產ZY12000∕28∕63型大采高液壓支架和美國久益公司JOY--7LS7型采煤機（總功率2345KW、生產能力3500 t／h），建成了年產千萬噸工作面。主運輸采用帶寬1.8米膠帶輸送機運輸。輔助運輸為無軌防爆膠輪車運輸。建成了井下束管檢測、礦壓監測、人員定位、信集閉、工業電視監控和生產調度指揮系統，實現了生產集中控制。
（1）提升設備
主斜井（ 包括大巷） 裝備一臺鋼絲繩芯帶式輸送機，擔負礦井12.0Mt/a的煤炭運輸，副斜井采用無軌膠輪車提升。
主斜井提升確定采用帶式輸送機擔負礦井原煤的提升任務。由于12°主斜井長度不到600m，為盡量簡化運輸系統、減少環節，將主斜井與大巷連成一體鋪設一條主斜井帶式輸送機進行煤炭運輸，最大運輸距離2695m。Q=4000/h、B=1800mm、V=4.5m/s，使用交—直—交變頻驅動系統。
（2）通風設備
本礦井為低瓦斯，煤塵有爆炸危險性，煤層有自然發火傾向。礦井通風方式采用抽出式，中央分列式通風系統。
采用FBCDZ-10-No32/2×560 型防爆對旋軸流式礦井通風機2臺，1臺工作，1臺備用，每臺通風機配2臺YBF630M2-6 型（560kW、590r/min、6kV）交流異步電動機。
（3）排水設備
礦井采用直接排水系統，在回風斜井井底附近設有中央水泵房和主水倉。利用排水設備及管道將井下涌水排至地面礦井水處理站，經處理后作為生產補充用水及井下消防灑水。排水管沿膠帶大巷及主斜井井筒敷設。
采用3臺MD580-60×4型礦用耐磨多級離心泵，配YB560S2-4 型（560kW、1480r/min、10kV）礦用隔爆電動機。正常涌水時1臺工作，1臺備用，1臺檢修，最大涌水時2臺水泵同時工作。
（4）壓風設備
在地面設置空壓機站，通過管道下井供氣，選用LS20-150HAC 型風冷式螺桿空壓機2 臺，2臺同時工作，或1 用1備，風冷卻，排氣量19m3/min，排氣壓力0.8MPa，隨機配110kW 電動機（380V、1470r/min）。同時在井下布置二臺MLGF-110 型井下移動式防爆螺桿式空壓機，對較遠工作面較遠和較分散的工作面供氣，移動式空壓機和地面兩臺空壓機互為備用。
（5）制氮設備
采用井下移動式制氮系統。井下設移動注氮站，注氮采用非連續方式，主要用于回采面拆架、安裝、收作、停采時的防滅火，也可用于煤巷高冒區、老空區的防滅火。采用JXZD-700 型井下移動式碳分子制氮機組2套，產氮量為2×700m3/h。注氮管路沿各自工作面進風順槽敷設，直接進入工作面采空區或密閉的火區，對采空區氧化帶或著火區注氮。最遠工作面順槽長度4000m。管路選擇工作面注氮管路選用直徑為DN150mm的D159×5型無縫鋼管，均采用快速管接頭連接。
（6）大采高機械設備配備
礦井規模定位在二十一世紀現代化特大型礦井，綜采工作面的采、裝、運、支工序全部實現了機械化。
①采煤機
采用美國久益7LS-7型煤機，最大采高6352mm，截深865mm，總裝機功率2345kW。
②工作面可彎曲刮板輸送機、轉載機、破碎機
工作面輸送機：SGZ1250/3×1000型，運輸長度：305m；運輸能力：4000t/h；交叉側卸式機頭；雙速電機牽引；額定電壓為3300V；裝機功率3×1000kW。
轉載機：SZZ1550/525型，能力4500t/h，額定電壓3300V，裝機功率525kW。
破碎機：PCM400型，能力4500t/h，額定電壓3300V，裝機功率400kW。
③液壓支架：ZY12000/28/63型液壓支架，支撐高度2.8～6.3m，工作阻力12000kN。
④順槽可伸縮膠帶輸送機：DSJ160/3×500型，運輸長度3200m，輸送能力3000t/h，帶寬1600mm，帶速4m/s，儲帶長度200m，電機功率為3×500kW，額定電壓1140V。
⑤乳化液泵站：采用英國雷波公司S375型乳化液泵，泵站由四臺乳化液泵、二臺乳化液箱組成，公稱壓力37.5MPa，公稱流量430L/min，總功率4×280kW。
⑥噴霧泵站，采用英國雷波公司S300型噴霧泵，泵站由三臺泵和一臺水箱組成，公稱壓力14.3MPa，公稱流量500L/min，總功率3×110kW。
（7）供電系統
紅柳林礦業公司設110kV變電站一座，兩回110kV電源均引自神木北郊110kV變電所110kVⅠ、Ⅱ段母線上。兩回110kV架空線路，輸電距離為5km，110kV電氣主接線為單母分段，兩回110kV進線，站內安裝兩臺25MVA變壓器。礦區建有13個10kV變電所，110kV變電站二次系統采用綜合自動化系統，配有微機保護，消弧消諧裝置和自動磁飽和型無功補償裝置、故障錄波設備。供電系統全部實現了雙電源雙回路供電，確保煤礦安全生產。
礦井選用國內外先進的采、掘、運設備，采用走向長壁一次采全高的綜合機械化回采工藝，工作面備裝國產ZY12000∕28∕63型大采高液壓支架和美國久益公司JOY--7LS7型采煤機（總功率2345KW、生產能力3500t／h），建成了年產千萬噸工作面。主運輸采用帶寬1.8米膠帶輸送機運輸。輔助運輸為無軌防爆膠輪車運輸。建成了井下束管檢測、礦壓監測、人員定位、信集閉、工業電視監控和生產調度指揮系統，實現了生產集中控制。
3.機電設備管理
隨著煤礦開采工藝的進步和機械化程度的不斷提高,傳統的粗放式管理模式已顯現出它的諸多弊端,從而為煤礦機電管理工作提出了更高的要求。煤礦機電管理發展的思路目前這個階段要先從精細化管理入手。精細化管理就是將管理的對象分解量化為具體的數字、程序,在管理目標、標準、任務、流程等方面進行細分,實施精確計劃、精確決策、精確控制、精確考核,是與現代集約化、規模化生產方式相適應的一種管理理念,是一種高效、節約的管理方式,可以最大限度地減少管理耗費的資源,從而降低管理成本。
（1）實現決策科學化、精細化，推動建立現代煤礦企業制度。現代企業制度是以公司制度為主體的市場經濟體制的基本成分,它的基本要求是產權清晰、權責明確、政企分開、管理科學。因此,煤礦企業要建立現代企業制度,必須首先實現管理理念的精細化,使企業的每個環節都精密有序,讓每個員工都成為追求精細化管理的自覺參與者。
（2）企業科學定位,逐步推進精細化管理。企業要通過縱向比較、橫向比較,科學、準確地給自己定位,牢牢把握自己在市場中的地位,擴大經濟社會影響,增強市場的競爭力。
（3）充分挖掘人力資源,調動職工的積極性、創造性。要給員工講清精細管理的科學道理,以獲得全體員工的理解和支持,變被動管理為主動參與。要建立精細化管理的用人機制,獎優罰劣,獎勤罰懶,建立規范化、系統化、制度化的獎懲機制。
煤礦機電一體化技術是煤礦綜合自動化的發展基礎，更是煤礦企業信息化建設的重要支撐技術，煤礦機電一體化技術在采、掘、運、裝備等方面的應用和推廣，大力地推動我國煤礦綜合生產力，同時，為實現安全、高效、潔凈、結構優化的現代化、高科技煤炭工業生產打下了堅實的基礎。
