KT/ZT系列一体式露天潜孔钻车

夏剑辉，李勇涛

0 引言

浙江开山重工股份有限公司在多年开发生产潜孔钻车的基础上，针对大中型露天矿山对钻车和空压机一体化的要求，运用人机工程学，采用系统合理匹配、智能控制等技术，通过模块化和机、电、液一体化、仿真优化等设计，进行集成创新研制，先后攻克了高气压潜孔冲击器和钻头、钻杆、高气压螺杆机头、先导油路的液压阀块（回转阀、行走阀、散热器阀、集尘阀、底盘阀等）、结构件、传动件、回转动力头、控制系统、安全驾驶室等部件的关键制造技术，现已批量生产KT/ZT系列一体式露天潜孔钻车，实现了高效节能、智能化和凿岩设备的产业化。

目前共有12种型号的一体式露天潜孔钻车供用户选择，他们分别为KT5C、KT6C、KT7C、KT9C和ZT5、ZT10、KT11、KT12、KT15、KT20、KT25、KT20S，其中前4种型号的钻车不带驾驶室，采用旁侧操作台集中控制钻车的运行，结构紧凑、造价低，可满足中、小型露天矿山和采石场及基础设施工程施工的需求；后8种型号的钻车配有空调驾驶室，可提供舒适的工作环境，能满足大、中型露天矿山的需求。系列产品如图1所示。

图1 KT/ZT系列一体式露天潜孔钻车

1 主要技术参数

1.1 不带驾驶室的钻车技术参数

该类钻车适应钻凿硬度f=6-20的岩石，均配有干式集尘器，配备玉柴动力或康明斯动力国三发动机，其主要技术参数如表1所示。

1.2 带驾驶室的钻车技术参数

该类钻车适应钻凿硬度f=6-20的岩石，均配有空调驾驶室、干式集尘器、自动接卸杆机构和防卡钎、行驶、钻孔控制系统，其主要技术参数如表2所示。

2 结构特点

KT/ZT系列各型号钻车的配置有所差异，但功能基本相同，现以ZT10型露天潜孔钻车为例，介绍其结构特点。

ZT10型一体式露天潜孔钻车由单柴油机驱动，通过柴油机两端输出动力的方式同时驱动螺杆式空气压缩机系统和液压系统进行岩石钻凿作业。钻车由驾驶室、履带行走底盘、钻臂、推进梁、自动换杆机构、集尘器、液压和气路系统、电器系统、动力系统、冷却系统、钻进系统等部分组成，钻车外形见图2。该钻车具有以下结构特点。

表1 主要技术参数

（1）钻机-空压机-发动机三大部分融为一体，结构紧凑、移动方便，无需另行拖动空压机，使供气管路大大缩短，减少了管路的损失，做到了节能、高效和整机机动性好。

（2）控制系统采用CANBUS总线技术和虚拟仪表技术，应用层采用CanOpen协议和SAE J1939协议，前者将PLC、人机界面、操作面板、总线式传感器等集成至CAN总线；后者将康明斯QSL系列电控发动机无缝连接，采集发动机的状态信息，并根据设定，控制发动机运行，提升了整车液压系统、压缩空气系统等的性能。系统主要由PLC、人机界面、操作面板及相关的传感器和执行机构（电磁阀）等组成，完成发动机、气路系统、液压系统、凿岩、推进、回转机构、定位行走、集尘器、机械手等系统的控制。由总线控制的PLC通过各开关、传感器的输入信号，按照内部编译好的程序规则对各工作机构发出各种控制动作，以实现各个工作机构的动作逻辑功能和输出功率/扭矩与负载的匹配。

（3）自动防卡钻控制作为潜孔钻机技术体系的核心，对于钻机性能调控以及凿岩质量和效率有着最为直接的影响［1］。为了避免凿岩过程中出现卡钻的情况，设置了自动防卡装置，由PLC控制器、PLC扩展模块、传感器、液压回路等组成，防卡极限值和防卡延时在参数设置界面中自由设置以适应不同的岩层。钻孔状态时，打开防卡开关，进入自动防卡钻模式。当钻机回转扭矩超过设定值时，动力头在逻辑控制器的控制下实现自动提升，当回转扭矩下降，压力降到低于防卡钻值后，关闭防卡阀，又重新恢复正常推进作业。此控制大大减少了钻孔作业的卡阻现象，提高了凿岩效率。

表2 主要技术参数

图2 ZT10型露天潜孔钻车

（4）夹杆缸可自动对中，保证开孔及钻进过程具有良好导向；接卸杆实现自动操作，全部动作由机械手完成，方便快捷，安全可靠；钻杆螺纹采用自动喷油润滑，无需人工涂抹油脂；钻杆联接采用浮动方式，解决了接卸杆过程中的顶扣现象；自动换杆机构包括卸杆结构、钻杆库、机械手结构等，由控制系统实现自动换杆。

（5）干式集尘器包括液压马达、叶轮、滤芯、脉冲阀、二级集尘器壳体、一级集尘器、捕尘罩等，采用先进的液压驱动旋风层流方式，由驾驶室左操作面板上的三档定位集尘开关按照设定的脉冲时间吹尘并控制3路反吹阀依次反吹；通过粗滤和精滤把钻孔排出来的矿渣和粉尘收集起来，既保护环境又加快排渣速度，做到环保和效益的完美结合。

（6）配有空调的安全驾驶室符合防落石和防翻滚相关标准，工作环境舒适，钻车所有的手动操纵都集中在驾驶室内，如图3所示。

驾驶室内安装的液晶显示器作为人机界面（主界面为工作和报警），工作界面中系统会根据钻车当前的状态自动切换“行走界面”和“钻孔界面”，另外可根据实际工况设置或修改40余项钻车的参数，能直观显示钻车的工作状态信息，设置工作参数，实现了可视化操作。在液晶显示器右侧装有6个状态指示灯（发动机等待、报警、停车故障灯、总报警、冲击以及防卡指示灯）。在司机座椅的前方两侧设置了左、右控制面板，分别设有行走操作杆、集尘器控制面板、雨刮器控制面板、自动接卸杆控制面板、空调控制面板和钻臂操作杆（六联油缸）、柴油机控制面板、急停按钮、附件控制（照明、防卡开关、水预热）面板、钻孔操作杆、主控制面板、回转调节阀、多功能收音机，这些操作杆均为液压先导多功能操纵手柄，具有与各种动作对应的控制功能，方便司机集中操作。

图3 驾驶室内部布置图

3 结语

KT/ZT系列一体式露天潜孔钻车适应钻凿硬度f=6-20的岩石和直径80～254mm的炮孔及21～35m的中深孔（经济钻孔），是机、电、液高度融合，集钻机、空压机、发动机一体的智能化凿岩装备，所有高气压潜孔钻具和螺杆机头、底盘、钻臂、推进器，液压阀块、回转动力头、换杆机构、控制系统、驾驶室等关键部件均采用本集团生产的产品，为用户售后服务打下了基础，具备很强的适应性和可靠性，符合国家高效、节能、环保和有关的产业政策，能满足各种不同客户的需求，具有整体性好、自动化程度高、凿岩效果好、环保、节能、操作、维护方便、机动灵活和行驶安全等特点。