国内外地下辅助车辆的现状及发展趋势

邓显俊， 赵金元， 何文胜

(中钢集团衡阳机械有限公司 技术中心， 湖南 衡阳 421002)

0 前言

随着地下无轨采掘主体设备(全液压钻机和铲运机)的使用，实现了井下作业机械化，并逐步向自动化方向发展，就要求加快装药密度，这就需要装药车；对爆破后的不合格的大块矿岩进行快速处理，以免影响凿岩与装运的快速进行，这就需要破碎车；爆破后的顶板或围岩可能会有一些浮石，用人工撬落很不安全，这就需要撬毛车把浮石撬落；有些矿床贮存的地质条件差，爆破的围岩不稳定，需要装锚杆和喷射混凝土支护，这就需要支护车和喷浆设备及与之配套的混凝土运输车；根据生产的需要，运矿石需要运矿车；运材料需要运料车；运上下井工作的矿工，需要人车；为了井下检修地下车辆需要检修车；维修车；为了安装和维修巷道顶的设备，需要升降台车；为了给地下采矿设备加燃油、润滑油，需要燃油车，润滑车……

总之，地下辅助车辆在矿山生产中起重要的作用，已成为地下矿山机械化生产必不可少的设备。它的使用不仅可以发挥主体设备的效率，而且对提高整个矿山劳动生产效率和经济效益，对保证工人的安全与健康起着十分重要的作用。

比如：芬兰Normet公司生产的Utimec6160地下人车、Utimec6250CR随车吊运输设备、UtimecMF350LUBE 油料运输车，BTI公司DS系列撬毛车，加拿大MacLean公司生产Mine- Mate AC- 3 铵油炸药装药车及Mine- Mate EC- 3 乳化炸药装药车，Atlas Copco公司生产全机械化Boltec钻装车等等，为了降低设备投资，加快设备国产化，中国国内的设备厂家进行了大量的开发工作，例如中钢集团衡阳机械有限公司、烟台兴业机械设备有限公司、南昌凯马有限公司、北京安期生技术有限公司。

1 地下辅助车辆类别及特点

地下辅助车辆是相对于凿岩台车和地下铲运机等主体设备而言的。它分为三大类：辅助运输类，辅助作业类和服务类。每种类型的辅助车辆包括的内容如表1所示。辅助运输类车辆的特点是载荷相对平稳，没有工作机构。辅助作业类车辆作业时载荷较大或对底盘支撑面有冲击，必要时需设液压支腿。服务类车辆主要特点是任务多而杂。上述三类车辆大部分有一个共同特点，就是采用通用底盘，功能多样。在通用底盘上装备不同的工作装置可构成不同的辅助车辆。在国外的产品中有50%可在同一型号底盘上装配成5种以上的辅助车辆。图1为通用底盘，图2为在同一通用底盘上配置的11种辅助车辆。这不仅为企业大大节省了设备的投资费用，而且也为井下采矿作业实现机械化创造了更有利的条件，这也是目前辅助车辆发展的一个方向。

2 国内外地下辅助车辆情况简介

2.1 国外地下辅助车辆情况简介

国外地下辅助车辆情况简介如表2所示。

2.2 国内地下辅助车辆情况简介

从表2可以看出国外地下辅助车辆开发早，品种全，但不是每个生产厂所有辅助车辆都生产，而是生产其中部分产品，把这部分产品做强、做精、做大。从表3可以看出：国内地下辅助设备的开发品种规格较多，系列较全。

表1 辅助车辆分类表

图1 通用底盘

图2 同一底盘配置的11种辅助车辆

从上文可知，我国许多矿山都迫切需要地下辅助车辆，以实现采矿机械化，地下辅助车辆有广泛的市场。虽然我国从20世纪70年代就开发了许多地下辅助车辆，但至今仍然未成批量，没有大面积推广，特别是我国地下辅助车辆同国外比较起来，还有很大差距。一般国外地下矿山使用辅助车辆的数量应是铲运机台数的4倍，俄罗斯地下矿山使用辅助车辆的数量也是铲运机台数的3倍，我国远远低于这个数字，因此发展的空间很大。

随着对生产安全和人身安全的重视，各矿山要求采矿辅助工作机械化的呼声愈来愈大。随着国家大量引进先进的地下辅助车辆，国产的地下辅助车辆的技术与质量随之不断提高，需求也逐渐会被扩大。目前如按1台铲运机配1台辅助车辆计算，据不完全统计，现在全国年产铲运机500台左右，那么每年至少需要500台辅助车辆，如果进口一半，市场上每年至少需要国产辅助车辆250台，但现在每年只有不到50台左右的供给量，市场前景可观。

表2 国外地下辅助设备制造厂及产品表

3 地下辅助车辆的发展趋势

3.1 模块化

为了做到一机多用的目的，以节省设备投资，缩短辅助车辆研制周期，方便使用单位的维护管理，大多数地下辅助车辆都采用模块化设计，即在通用底盘(一般采用以低污染柴油机为动力，四轮驱动，液压转向和制动)装备不同的工作装置，可构成不同的辅助车辆，或在某专用的车辆上，采用模块化的部件，组成同一车型不同规格的辅助车辆，或外购别的厂家的车体装上自己的工作装置构成多种地下辅助车辆。例如PAUS公司在通用底盘Univers50上配置大量不同的附件构成混凝土搅拌车、升降平台、油车、装药车、人车、吊车和服务车。又如NORMET公司新型胺油炸药装药车(图3)，有9种不同功率模块组成66 kW到170 kW的功率输出，在车辆的中部可安装司机室或司机棚，5种不同型号的吊篮大臂可使工作高度从6 m到12 m。吊篮也可以配3种型号。这样就可满足不同用户的需要。再如Sika和Meyco公司外购德国Paus公司车架配上自己的臂和喷嘴组成各种混凝土喷浆车，外购Atlas copco公司通用机架装上新Logica臂构成该公司新型混凝土喷浆车。

表3 中钢集团衡阳机械公司地下辅助车辆产品表

图3 NORMET公司新型胺油炸药装药车模块式结构

3.2 自动化

自动化是地下辅助车辆发展的另一个方向。

地下辅助车辆由井底直接操作逐步向半自主操作、全自动操作发展。例如：瑞士MEYCO的BASF公司投产的Logica15和10混凝土喷射系统就是一例(如图4、图5所示)。Logica15是电子- 液压作用操纵器，用以喷射已准备好的混合(湿混合)混凝土。

图4 MEYCO Logica 15型自动化混凝土喷射车

图5 MEYCO Logica 10型自动化混凝土喷射车

操作者可以根据所选的地下矿区选择操作机器的系统，操作系统包括三种模式：手动模式、半自动模式、全自动模式。

手动模式：操作者可利用两个操纵杆引导喷嘴和引导被喷射材料的射束。

半自动模式：半自动模式是利用喷枪上的激光扫描仪测量激光头到岩石表面的距离，测量数据的范围是操作者利用操纵杆和隔开的红色激光束标示。计算机此时以三维网格形式知道隧道的数据并从这些信息计算出喷嘴的垂直位置以及使喷嘴保持离开岩石表面正确距离的位置。操作者启动喷射作业和使用1个操纵杆引导遥控装置到所希望的岩石表面的位置上。在此工作模式时，机器能自动正确地保持喷射距离和喷射角度。

全自动喷射按规定的另外一些速度和排距参数是完全可能的。操作者只要标出喷射区域、喷射速度、喷射距离和沿着岩石表面的角度保持不变时，喷射过程能完全自动的完成。如果操作者希望放弃自动喷射，那他可采用操纵杆采用半自动模型。

结束了任何一层的喷射之后，操作者可返回到测量模式以便去确定新的隧道或矿山坑道外形。在采用喷射混凝土层之前就可以完成与要测坑道外形的比较，以决定喷射材料的厚度。

通过网络联接，可完成远程故障诊断与操作。

Maclean公司设计一种新型剪式升降卡车，它的传动系统可以远程控制如图6所示。

图6 Maclean公司新型遥控传动系统剪式升降卡车

又例如安装在瑞典LKAB矿的BTI公司破碎机就可以在LKAB矿办公室自动控制室内利用无线电控制器直接控制它的运行。一个操作员可同时操作多达3台BTI公司SX破碎机，为了更换工具，实施标准的日常润滑，完成一般的维护保养和把破碎机移到下一个工作站，需要一个维修班。每台破碎机所有液压和电气都要求安装在拖车上。

Atlas copco公司生产的Scaletec撬毛钻机的特点就是采用了RCS(rig control system)钻机控制系统。RCS基于CANbus技术，它使撬毛钻机自动化，并为操作者和维修人员提供先进的故障诊断。RCS还能监视设备的一些性能参数，记录一些使用信息，并在仪表盘显示器上显示一些错误信息。RCS还能查明问题产生原因，使得维修人员及时维修从而使停工时间最少。

3.3 安全、环保、舒适性

地下辅助设备对安全、环保、操作人员的舒适性的要求愈来愈严，因此各地下辅助设备制造厂也积极采用新技术来满足该要求。例如加拿大MTI公司UVT系列辅助车辆就特别重视经过认证的严格的安全和环保标准。驾驶室采用了ROPS/FOPS结构。操作员能舒适的进行操作并保证远离危险。该设备采用经过MSHA认证，排放达到TierⅢ的发动机。

又如德国的PAUS公司生产的Universa50多用途车就配置了全封闭符合POPS/FOPS要求的驾驶室，或提供足够三人的司机棚，封闭的驾驶室配备了空调。司机室内司机座椅可回转90°，使司机能在向前向后移动以达到最佳的舒适性和能见度。

加拿大DUX公司DS30RB撬毛机司机室完全符合人机工程学原理，装备齐全、隔音、能见度和舒适性都比较好。其动力采用电子控制发动机，排放满足EPA Tier3和EURO stageⅢA。并配备了具有扩充监视能力的PRAN电子显示监视器、能监控燃油油位、润滑油温及油压、具备快速判定和排除故障及计划维修的功能。

4 结论

由上文可知，由于地下辅助车辆多功能化有一系列优点，深得矿山的欢迎，地下辅助车辆多功能化是当前发展一种趋势。