國內(nèi)外地下輔助車輛的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

鄧顯俊， 趙金元， 何文勝

(中鋼集團衡陽機械有限公司 技術(shù)中心， 湖南 衡陽 421002)

0 前言

隨著地下無軌采掘主體設(shè)備(全液壓鉆機和鏟運機)的使用，實現(xiàn)了井下作業(yè)機械化，并逐步向自動化方向發(fā)展，就要求加快裝藥密度，這就需要裝藥車；對爆破后的不合格的大塊礦巖進行快速處理，以免影響鑿巖與裝運的快速進行，這就需要破碎車；爆破后的頂板或圍巖可能會有一些浮石，用人工撬落很不安全，這就需要撬毛車把浮石撬落；有些礦床貯存的地質(zhì)條件差，爆破的圍巖不穩(wěn)定，需要裝錨桿和噴射混凝土支護，這就需要支護車和噴漿設(shè)備及與之配套的混凝土運輸車；根據(jù)生產(chǎn)的需要，運礦石需要運礦車；運材料需要運料車；運上下井工作的礦工，需要人車；為了井下檢修地下車輛需要檢修車；維修車；為了安裝和維修巷道頂?shù)脑O(shè)備，需要升降臺車；為了給地下采礦設(shè)備加燃油、潤滑油，需要燃油車，潤滑車……

總之，地下輔助車輛在礦山生產(chǎn)中起重要的作用，已成為地下礦山機械化生產(chǎn)必不可少的設(shè)備。它的使用不僅可以發(fā)揮主體設(shè)備的效率，而且對提高整個礦山勞動生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益，對保證工人的安全與健康起著十分重要的作用。

比如：芬蘭Normet公司生產(chǎn)的Utimec6160地下人車、Utimec6250CR隨車吊運輸設(shè)備、UtimecMF350LUBE 油料運輸車，BTI公司DS系列撬毛車，加拿大MacLean公司生產(chǎn)Mine- Mate AC- 3 銨油炸藥裝藥車及Mine- Mate EC- 3 乳化炸藥裝藥車，Atlas Copco公司生產(chǎn)全機械化Boltec鉆裝車等等，為了降低設(shè)備投資，加快設(shè)備國產(chǎn)化，中國國內(nèi)的設(shè)備廠家進行了大量的開發(fā)工作，例如中鋼集團衡陽機械有限公司、煙臺興業(yè)機械設(shè)備有限公司、南昌凱馬有限公司、北京安期生技術(shù)有限公司。

1 地下輔助車輛類別及特點

地下輔助車輛是相對于鑿巖臺車和地下鏟運機等主體設(shè)備而言的。它分為三大類：輔助運輸類，輔助作業(yè)類和服務類。每種類型的輔助車輛包括的內(nèi)容如表1所示。輔助運輸類車輛的特點是載荷相對平穩(wěn)，沒有工作機構(gòu)。輔助作業(yè)類車輛作業(yè)時載荷較大或?qū)Φ妆P支撐面有沖擊，必要時需設(shè)液壓支腿。服務類車輛主要特點是任務多而雜。上述三類車輛大部分有一個共同特點，就是采用通用底盤，功能多樣。在通用底盤上裝備不同的工作裝置可構(gòu)成不同的輔助車輛。在國外的產(chǎn)品中有50%可在同一型號底盤上裝配成5種以上的輔助車輛。圖1為通用底盤，圖2為在同一通用底盤上配置的11種輔助車輛。這不僅為企業(yè)大大節(jié)省了設(shè)備的投資費用，而且也為井下采礦作業(yè)實現(xiàn)機械化創(chuàng)造了更有利的條件，這也是目前輔助車輛發(fā)展的一個方向。

2 國內(nèi)外地下輔助車輛情況簡介

2.1 國外地下輔助車輛情況簡介

國外地下輔助車輛情況簡介如表2所示。

2.2 國內(nèi)地下輔助車輛情況簡介

從表2可以看出國外地下輔助車輛開發(fā)早，品種全，但不是每個生產(chǎn)廠所有輔助車輛都生產(chǎn)，而是生產(chǎn)其中部分產(chǎn)品，把這部分產(chǎn)品做強、做精、做大。從表3可以看出：國內(nèi)地下輔助設(shè)備的開發(fā)品種規(guī)格較多，系列較全。

表1 輔助車輛分類表

圖1 通用底盤

圖2 同一底盤配置的11種輔助車輛

從上文可知，我國許多礦山都迫切需要地下輔助車輛，以實現(xiàn)采礦機械化，地下輔助車輛有廣泛的市場。雖然我國從20世紀70年代就開發(fā)了許多地下輔助車輛，但至今仍然未成批量，沒有大面積推廣，特別是我國地下輔助車輛同國外比較起來，還有很大差距。一般國外地下礦山使用輔助車輛的數(shù)量應是鏟運機臺數(shù)的4倍，俄羅斯地下礦山使用輔助車輛的數(shù)量也是鏟運機臺數(shù)的3倍，我國遠遠低于這個數(shù)字，因此發(fā)展的空間很大。

隨著對生產(chǎn)安全和人身安全的重視，各礦山要求采礦輔助工作機械化的呼聲愈來愈大。隨著國家大量引進先進的地下輔助車輛，國產(chǎn)的地下輔助車輛的技術(shù)與質(zhì)量隨之不斷提高，需求也逐漸會被擴大。目前如按1臺鏟運機配1臺輔助車輛計算，據(jù)不完全統(tǒng)計，現(xiàn)在全國年產(chǎn)鏟運機500臺左右，那么每年至少需要500臺輔助車輛，如果進口一半，市場上每年至少需要國產(chǎn)輔助車輛250臺，但現(xiàn)在每年只有不到50臺左右的供給量，市場前景可觀。

表2 國外地下輔助設(shè)備制造廠及產(chǎn)品表

3 地下輔助車輛的發(fā)展趨勢

3.1 模塊化

為了做到一機多用的目的，以節(jié)省設(shè)備投資，縮短輔助車輛研制周期，方便使用單位的維護管理，大多數(shù)地下輔助車輛都采用模塊化設(shè)計，即在通用底盤(一般采用以低污染柴油機為動力，四輪驅(qū)動，液壓轉(zhuǎn)向和制動)裝備不同的工作裝置，可構(gòu)成不同的輔助車輛，或在某專用的車輛上，采用模塊化的部件，組成同一車型不同規(guī)格的輔助車輛，或外購別的廠家的車體裝上自己的工作裝置構(gòu)成多種地下輔助車輛。例如PAUS公司在通用底盤Univers50上配置大量不同的附件構(gòu)成混凝土攪拌車、升降平臺、油車、裝藥車、人車、吊車和服務車。又如NORMET公司新型胺油炸藥裝藥車(圖3)，有9種不同功率模塊組成66 kW到170 kW的功率輸出，在車輛的中部可安裝司機室或司機棚，5種不同型號的吊籃大臂可使工作高度從6 m到12 m。吊籃也可以配3種型號。這樣就可滿足不同用戶的需要。再如Sika和Meyco公司外購德國Paus公司車架配上自己的臂和噴嘴組成各種混凝土噴漿車，外購Atlas copco公司通用機架裝上新Logica臂構(gòu)成該公司新型混凝土噴漿車。

表3 中鋼集團衡陽機械公司地下輔助車輛產(chǎn)品表

圖3 NORMET公司新型胺油炸藥裝藥車模塊式結(jié)構(gòu)

3.2 自動化

自動化是地下輔助車輛發(fā)展的另一個方向。

地下輔助車輛由井底直接操作逐步向半自主操作、全自動操作發(fā)展。例如：瑞士MEYCO的BASF公司投產(chǎn)的Logica15和10混凝土噴射系統(tǒng)就是一例(如圖4、圖5所示)。Logica15是電子- 液壓作用操縱器，用以噴射已準備好的混合(濕混合)混凝土。

圖4 MEYCO Logica 15型自動化混凝土噴射車

圖5 MEYCO Logica 10型自動化混凝土噴射車

操作者可以根據(jù)所選的地下礦區(qū)選擇操作機器的系統(tǒng)，操作系統(tǒng)包括三種模式：手動模式、半自動模式、全自動模式。

手動模式：操作者可利用兩個操縱桿引導噴嘴和引導被噴射材料的射束。

半自動模式：半自動模式是利用噴槍上的激光掃描儀測量激光頭到巖石表面的距離，測量數(shù)據(jù)的范圍是操作者利用操縱桿和隔開的紅色激光束標示。計算機此時以三維網(wǎng)格形式知道隧道的數(shù)據(jù)并從這些信息計算出噴嘴的垂直位置以及使噴嘴保持離開巖石表面正確距離的位置。操作者啟動噴射作業(yè)和使用1個操縱桿引導遙控裝置到所希望的巖石表面的位置上。在此工作模式時，機器能自動正確地保持噴射距離和噴射角度。

全自動噴射按規(guī)定的另外一些速度和排距參數(shù)是完全可能的。操作者只要標出噴射區(qū)域、噴射速度、噴射距離和沿著巖石表面的角度保持不變時，噴射過程能完全自動的完成。如果操作者希望放棄自動噴射，那他可采用操縱桿采用半自動模型。

結(jié)束了任何一層的噴射之后，操作者可返回到測量模式以便去確定新的隧道或礦山坑道外形。在采用噴射混凝土層之前就可以完成與要測坑道外形的比較，以決定噴射材料的厚度。

通過網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接，可完成遠程故障診斷與操作。

Maclean公司設(shè)計一種新型剪式升降卡車，它的傳動系統(tǒng)可以遠程控制如圖6所示。

圖6 Maclean公司新型遙控傳動系統(tǒng)剪式升降卡車

又例如安裝在瑞典LKAB礦的BTI公司破碎機就可以在LKAB礦辦公室自動控制室內(nèi)利用無線電控制器直接控制它的運行。一個操作員可同時操作多達3臺BTI公司SX破碎機，為了更換工具，實施標準的日常潤滑，完成一般的維護保養(yǎng)和把破碎機移到下一個工作站，需要一個維修班。每臺破碎機所有液壓和電氣都要求安裝在拖車上。

Atlas copco公司生產(chǎn)的Scaletec撬毛鉆機的特點就是采用了RCS(rig control system)鉆機控制系統(tǒng)。RCS基于CANbus技術(shù)，它使撬毛鉆機自動化，并為操作者和維修人員提供先進的故障診斷。RCS還能監(jiān)視設(shè)備的一些性能參數(shù)，記錄一些使用信息，并在儀表盤顯示器上顯示一些錯誤信息。RCS還能查明問題產(chǎn)生原因，使得維修人員及時維修從而使停工時間最少。

3.3 安全、環(huán)保、舒適性

地下輔助設(shè)備對安全、環(huán)保、操作人員的舒適性的要求愈來愈嚴，因此各地下輔助設(shè)備制造廠也積極采用新技術(shù)來滿足該要求。例如加拿大MTI公司UVT系列輔助車輛就特別重視經(jīng)過認證的嚴格的安全和環(huán)保標準。駕駛室采用了ROPS/FOPS結(jié)構(gòu)。操作員能舒適的進行操作并保證遠離危險。該設(shè)備采用經(jīng)過MSHA認證，排放達到TierⅢ的發(fā)動機。

又如德國的PAUS公司生產(chǎn)的Universa50多用途車就配置了全封閉符合POPS/FOPS要求的駕駛室，或提供足夠三人的司機棚，封閉的駕駛室配備了空調(diào)。司機室內(nèi)司機座椅可回轉(zhuǎn)90°，使司機能在向前向后移動以達到最佳的舒適性和能見度。

加拿大DUX公司DS30RB撬毛機司機室完全符合人機工程學原理，裝備齊全、隔音、能見度和舒適性都比較好。其動力采用電子控制發(fā)動機，排放滿足EPA Tier3和EURO stageⅢA。并配備了具有擴充監(jiān)視能力的PRAN電子顯示監(jiān)視器、能監(jiān)控燃油油位、潤滑油溫及油壓、具備快速判定和排除故障及計劃維修的功能。

4 結(jié)論

由上文可知，由于地下輔助車輛多功能化有一系列優(yōu)點，深得礦山的歡迎，地下輔助車輛多功能化是當前發(fā)展一種趨勢。