智能化電磁安全速控裝置在焦家金礦的設計應用

山東黃金礦業（萊州）有限公司焦家金礦 徐小糲 尹春偉 董金波 張明杰

智能化電磁安全速控裝置在焦家金礦的設計應用

山東黃金礦業（萊州）有限公司焦家金礦 徐小糲 尹春偉 董金波 張明杰

在礦山安全發展備受關注的今天，穩定、可靠的安全防護技術尤為重要，智能化電磁安全速控裝置的設計研發充分考慮了礦山企業井下礦石運輸卡車的設計弊端和井下生產作業環境，發揮了“智能化”作業的優勢，完全杜絕了運輸卡車料斗位置異常而造成刮蹭頂幫，破壞管路、線路，甚至井下高壓纜等事故。目前該裝置在焦家金礦應用效果良好，值得在礦山企業推廣。

智能化；限位開關；傳感器；速控

引言

金屬礦山企業作為國家重要的經濟產業，一直以來都受到廣泛關注，礦山安全則是采礦工業可持續發展的重要組成部分，礦山安全工作的好壞，將直接影響到該地區經濟的發展及社會穩定性的保持。關注礦山安全，做好礦山安全防護，是礦山企業長久發展的基礎。智能化電磁安全速控裝置有效遏制了安全事故的發生，為礦山的安全生產提供了保障。

一、設計背景

1.礦山井下構造的自身局限性

金屬礦山井下由一條條縱橫交錯的巷道構成，由于獨有的巖石條件的限制和施工需求，每條巷道的橫斷面都不會很高，用于車輛運輸的主干斜坡道高度也僅夠卡車單向通行。加之作業需要的風水管路、線纜等設施的架設，使得礦石運輸用的卡車在行駛過程中自由度大大受限。時常會出現運輸車輛刮蹭頂幫，破壞管路、線路、甚至井下高壓纜的事故。

2.車輛設計的局限性

焦家金礦寺莊分礦井下礦石運輸車輛主要為MT2010型號卡車，其翻斗依靠液壓系統實現自動放礦。使用過程中，由于機械及人的不小心極易造成車輛翻斗放礦完畢之后，在其未能及時歸位的情況下駕駛車輛行駛前進。當發生此種情況之時，非常容易造成車輛刮蹭事故，給井下管路、線路帶來了非常大的破壞性，存在較大的安全隱患。

3.人為因素造成的安全隱患

礦用卡車從井下運輸礦石到地表時，井下采場的運輸道路，隨著采掘工作面不斷向前推進，道路的修建基本就地取材，簡單的推平，來不及進行有效完善。這樣的道路狀況差，卡車顛簸嚴重。加之偶爾單調、繁復的工作狀況，更容易使駕駛員疲勞、注意力下降，這就更加大了安全事故出現的概率。

二、裝置的設計

1.工作原理

圖1 智能化電磁安全速控裝置原理圖

智能化電磁安全速控裝置采用磁感應傳感器檢測翻斗的位置，當傳感器檢測到翻斗未在正常位置時（圖2），將給卡車自帶的控制系統一個數字信號，控制系統隨即給變速箱控制系統電磁閥動作實施車輛減速至1檔，并隨后實施停車制動，同時語音報警系統發出“料斗升起，禁止開車”的提示音，提醒司機翻斗未在正常范圍內。待司機處理翻斗在正常位置時，卡車恢復正常運行，報警系統解除。另外有時卡車在卸料的時候，翻斗抬起的同時卡車運行，為了避免卡車駐車制動器動作，司機可控制智能化電磁安全速控裝置的強制運行旋轉按鈕控制卡車緩慢運行，待卸料完畢，只有當司機使翻斗恢復到正常位置時，卡車才能恢復到正常運行狀態。

圖2

2.主要構成系統

檢測系統：電磁感應限位開關。

本裝置在翻斗下固定一塊磁鋼，在車架上安裝礦用永磁式限位開關，利用限位開關的通斷來判斷翻斗的位置。磁感應限位開關不與翻斗硬接觸，能夠很好地避免傳感的機械式撞擊，同時具有可靠的防水性、耐臟、耐油，非常適合井下生產環境下的使用。

TCU控制模塊：

傳感器將實時檢測到的信號傳送給卡車TCU控制模塊，TCU控制模塊接收到信號后，給執行機構下達相應的控制指令。

執行系統：變數箱檔位電磁閥、駐車制動器。

TCU控制模塊下達的控制指令由變速箱檔位電磁閥和駐車制動器配來完成相應的控制指令。控制系統實施車輛減速至1檔，并隨后實施停車制動。

報警系統：磁控開關報警器。

翻斗未完全歸位時，傳感器會立即觸發報警系統進行報警，提醒周圍作業人員和車輛進行注意。駕駛室內的語音報警系統也會立即發送語音報警，提醒駕駛員將翻斗歸位并注意安全駕駛。

三、設計特色

1.智能化

“智能化電磁安全速控裝置”完全依照智能化全自動設計思路進行研發設計，當車輛放礦完畢后，如若翻斗沒有按照預設的高度進行歸位，設置在翻斗處的傳感器會立即發送信號給報警系統進行報警，提示周圍行人車輛注意，并且在駕駛室內安裝的報警器也會立即提醒駕駛員注意異常情況。與此同時，傳感器發送型號給ECU，ECU控制發動機，并同步完成駐車制動。

2.電磁處理技術

在翻斗限位處安裝有電磁傳感器，在翻斗下方安裝有磁鋼，二者通過軟接觸進行觸發，這樣既有效防止了機械碰撞帶來的損傷，又利用了磁體優秀的穿透性能，即便在井下較為惡劣的作業環境也能保證裝置的有效運作。

3.速度可控技術

當車輛在行駛過程中傳感器感受到翻斗為歸位時，傳感器會立即向TCU控制模塊發送信號，TCU進而控制變速箱切換檔位至1檔，使車速降低，過2秒后，傳感器再發送信號至ECU，ECU進而控制車輛完成駐車制動，直至駕駛員將翻斗歸位才釋放控制。

4.自動報警技術

翻斗未完全歸位時，傳感器會立即觸發報警系統進行報警，提醒周圍作業人員和車輛進行注意。駕駛室內的語音報警系統也會立即發送語音報警，提醒駕駛員將翻斗歸位并注意安全駕駛。提示性能優良且周全，為駕駛員安全駕駛提供保障。

5.高效安全

通過對MT2010卡車的技術改進，可以大大的提高設備的安全性能。當駕駛員操作卡車進行放礦作業后，如若翻斗沒有按照預設的高度放下翻斗，相關的報警系統會提示駕駛員注意操作安全，相關的控制系統會控制車輛的行進速度進而及時制動，直到翻斗按照要求完全歸位后車輛才可以繼續行駛。這極大的保證了行車安全，更保護了井下風水管路和各種線纜的安全。

四、結束語

該裝置完全杜絕了運輸車輛料斗位置異常而造成的刮蹭頂幫，破壞管路、線路、甚至井下高壓纜等事故，消除了安全隱患，充分考慮了礦山企業井下礦石運輸卡車的設計弊端和井下生產作業環境，發揮了“智能化”作業的優勢，為礦山的安全生產提供有力保障，在同類礦山中具有廣泛的推廣應用前景。

徐小糲（1985-），女，電氣工程及其自動化專業，從事礦山電氣維護、數字化的建設及維護工作。

［1］李虹，于波，吳峰.電磁感應開關的原理及制作［J］.青島建筑工程學院學報，2003，24（1）.

［2］任小波.機械限位開關有效監控的方法［J］.港口裝卸，2004（02）.