智能化电磁安全速控装置在焦家金矿的设计应用

山东黄金矿业（莱州）有限公司焦家金矿 徐小粝 尹春伟 董金波 张明杰

智能化电磁安全速控装置在焦家金矿的设计应用

山东黄金矿业（莱州）有限公司焦家金矿 徐小粝 尹春伟 董金波 张明杰

在矿山安全发展备受关注的今天，稳定、可靠的安全防护技术尤为重要，智能化电磁安全速控装置的设计研发充分考虑了矿山企业井下矿石运输卡车的设计弊端和井下生产作业环境，发挥了“智能化”作业的优势，完全杜绝了运输卡车料斗位置异常而造成刮蹭顶帮，破坏管路、线路，甚至井下高压缆等事故。目前该装置在焦家金矿应用效果良好，值得在矿山企业推广。

智能化；限位开关；传感器；速控

引言

金属矿山企业作为国家重要的经济产业，一直以来都受到广泛关注，矿山安全则是采矿工业可持续发展的重要组成部分，矿山安全工作的好坏，将直接影响到该地区经济的发展及社会稳定性的保持。关注矿山安全，做好矿山安全防护，是矿山企业长久发展的基础。智能化电磁安全速控装置有效遏制了安全事故的发生，为矿山的安全生产提供了保障。

一、设计背景

1.矿山井下构造的自身局限性

金属矿山井下由一条条纵横交错的巷道构成，由于独有的岩石条件的限制和施工需求，每条巷道的横断面都不会很高，用于车辆运输的主干斜坡道高度也仅够卡车单向通行。加之作业需要的风水管路、线缆等设施的架设，使得矿石运输用的卡车在行驶过程中自由度大大受限。时常会出现运输车辆刮蹭顶帮，破坏管路、线路、甚至井下高压缆的事故。

2.车辆设计的局限性

焦家金矿寺庄分矿井下矿石运输车辆主要为MT2010型号卡车，其翻斗依靠液压系统实现自动放矿。使用过程中，由于机械及人的不小心极易造成车辆翻斗放矿完毕之后，在其未能及时归位的情况下驾驶车辆行驶前进。当发生此种情况之时，非常容易造成车辆刮蹭事故，给井下管路、线路带来了非常大的破坏性，存在较大的安全隐患。

3.人为因素造成的安全隐患

矿用卡车从井下运输矿石到地表时，井下采场的运输道路，随着采掘工作面不断向前推进，道路的修建基本就地取材，简单的推平，来不及进行有效完善。这样的道路状况差，卡车颠簸严重。加之偶尔单调、繁复的工作状况，更容易使驾驶员疲劳、注意力下降，这就更加大了安全事故出现的概率。

二、装置的设计

1.工作原理

图1 智能化电磁安全速控装置原理图

智能化电磁安全速控装置采用磁感应传感器检测翻斗的位置，当传感器检测到翻斗未在正常位置时（图2），将给卡车自带的控制系统一个数字信号，控制系统随即给变速箱控制系统电磁阀动作实施车辆减速至1档，并随后实施停车制动，同时语音报警系统发出“料斗升起，禁止开车”的提示音，提醒司机翻斗未在正常范围内。待司机处理翻斗在正常位置时，卡车恢复正常运行，报警系统解除。另外有时卡车在卸料的时候，翻斗抬起的同时卡车运行，为了避免卡车驻车制动器动作，司机可控制智能化电磁安全速控装置的强制运行旋转按钮控制卡车缓慢运行，待卸料完毕，只有当司机使翻斗恢复到正常位置时，卡车才能恢复到正常运行状态。

图2

2.主要构成系统

检测系统：电磁感应限位开关。

本装置在翻斗下固定一块磁钢，在车架上安装矿用永磁式限位开关，利用限位开关的通断来判断翻斗的位置。磁感应限位开关不与翻斗硬接触，能够很好地避免传感的机械式撞击，同时具有可靠的防水性、耐脏、耐油，非常适合井下生产环境下的使用。

TCU控制模块：

传感器将实时检测到的信号传送给卡车TCU控制模块，TCU控制模块接收到信号后，给执行机构下达相应的控制指令。

执行系统：变数箱档位电磁阀、驻车制动器。

TCU控制模块下达的控制指令由变速箱档位电磁阀和驻车制动器配来完成相应的控制指令。控制系统实施车辆减速至1档，并随后实施停车制动。

报警系统：磁控开关报警器。

翻斗未完全归位时，传感器会立即触发报警系统进行报警，提醒周围作业人员和车辆进行注意。驾驶室内的语音报警系统也会立即发送语音报警，提醒驾驶员将翻斗归位并注意安全驾驶。

三、设计特色

1.智能化

“智能化电磁安全速控装置”完全依照智能化全自动设计思路进行研发设计，当车辆放矿完毕后，如若翻斗没有按照预设的高度进行归位，设置在翻斗处的传感器会立即发送信号给报警系统进行报警，提示周围行人车辆注意，并且在驾驶室内安装的报警器也会立即提醒驾驶员注意异常情况。与此同时，传感器发送型号给ECU，ECU控制发动机，并同步完成驻车制动。

2.电磁处理技术

在翻斗限位处安装有电磁传感器，在翻斗下方安装有磁钢，二者通过软接触进行触发，这样既有效防止了机械碰撞带来的损伤，又利用了磁体优秀的穿透性能，即便在井下较为恶劣的作业环境也能保证装置的有效运作。

3.速度可控技术

当车辆在行驶过程中传感器感受到翻斗为归位时，传感器会立即向TCU控制模块发送信号，TCU进而控制变速箱切换档位至1档，使车速降低，过2秒后，传感器再发送信号至ECU，ECU进而控制车辆完成驻车制动，直至驾驶员将翻斗归位才释放控制。

4.自动报警技术

翻斗未完全归位时，传感器会立即触发报警系统进行报警，提醒周围作业人员和车辆进行注意。驾驶室内的语音报警系统也会立即发送语音报警，提醒驾驶员将翻斗归位并注意安全驾驶。提示性能优良且周全，为驾驶员安全驾驶提供保障。

5.高效安全

通过对MT2010卡车的技术改进，可以大大的提高设备的安全性能。当驾驶员操作卡车进行放矿作业后，如若翻斗没有按照预设的高度放下翻斗，相关的报警系统会提示驾驶员注意操作安全，相关的控制系统会控制车辆的行进速度进而及时制动，直到翻斗按照要求完全归位后车辆才可以继续行驶。这极大的保证了行车安全，更保护了井下风水管路和各种线缆的安全。

四、结束语

该装置完全杜绝了运输车辆料斗位置异常而造成的刮蹭顶帮，破坏管路、线路、甚至井下高压缆等事故，消除了安全隐患，充分考虑了矿山企业井下矿石运输卡车的设计弊端和井下生产作业环境，发挥了“智能化”作业的优势，为矿山的安全生产提供有力保障，在同类矿山中具有广泛的推广应用前景。

徐小粝（1985-），女，电气工程及其自动化专业，从事矿山电气维护、数字化的建设及维护工作。

［1］李虹，于波，吴峰.电磁感应开关的原理及制作［J］.青岛建筑工程学院学报，2003，24（1）.

［2］任小波.机械限位开关有效监控的方法［J］.港口装卸，2004（02）.