鏟運(yùn)機(jī)自動化出礦技術(shù)及其應(yīng)用前景

楊清平，趙興寬，吳國珉，岑佑華

(1.中色非洲礦業(yè)有限公司，贊比亞基特韋；2.大冶有色設(shè)計研究院有限公司，湖北大冶市 435232)

鏟運(yùn)機(jī)自動化出礦技術(shù)及其應(yīng)用前景

楊清平1，趙興寬1，吳國珉2，岑佑華2

(1.中色非洲礦業(yè)有限公司，贊比亞基特韋；2.大冶有色設(shè)計研究院有限公司，湖北大冶市 435232)

鏟運(yùn)機(jī)自動化出礦技術(shù)是當(dāng)今世界上最經(jīng)濟(jì)高效的出礦技術(shù)，具有行駛速度快、設(shè)備運(yùn)行效率高、運(yùn)營成本低、安全風(fēng)險低等顯著特點。介紹了國外鏟運(yùn)機(jī)自動化出礦技術(shù)的發(fā)展、系統(tǒng)原理及應(yīng)用效果，分析了其在國內(nèi)地下礦山的應(yīng)用前景。

鏟運(yùn)機(jī)出礦；自動化系統(tǒng)；生產(chǎn)效率；應(yīng)用前景

1 概 述

無軌設(shè)備自動化采礦技術(shù)研究與開發(fā)在國外已有20多年歷史，特別是隨著井下定位及導(dǎo)航技術(shù)、信號傳輸與通訊技術(shù)、微電子技術(shù)、智能控制技術(shù)、設(shè)備制造技術(shù)的長足發(fā)展，遙控鑿巖臺車、遙控鏟運(yùn)機(jī)及自動化鏟運(yùn)機(jī)出礦、自動卡車運(yùn)輸在加拿大、智利、芬蘭、瑞典、澳大利亞、南非等采礦業(yè)發(fā)達(dá)國家的礦山得到廣泛應(yīng)用，并取得了顯著效果，礦山生產(chǎn)效率、生產(chǎn)能力得到大幅提高，生產(chǎn)運(yùn)營成本也大幅下降。采場出礦作為采礦工藝的重要一環(huán)，其作業(yè)的安全高效一直是礦山追求的最高目標(biāo)，鏟運(yùn)機(jī)自動化出礦必將是礦山發(fā)展的必然趨勢。

1.1 鏟運(yùn)機(jī)自動化的發(fā)展

鏟運(yùn)機(jī)自動化程度從低到高分為視距控制、視頻控制和全自動運(yùn)行。為解決鏟運(yùn)機(jī)進(jìn)入采場空區(qū)出礦的安全問題，國內(nèi)外均較早地采用了視距控制的鏟運(yùn)機(jī)，收到了較好的使用效果。視距遙控鏟運(yùn)機(jī)的原理及安裝最簡單，即將鏟運(yùn)機(jī)上的操作部分復(fù)制到一個操作盒內(nèi)，工人拿著操作盒在遠(yuǎn)處看著鏟運(yùn)機(jī)進(jìn)行操作。視頻控制需要增加一套視頻信號傳輸設(shè)施，可以看著操作盒上屏幕的實時圖像對鏟運(yùn)機(jī)進(jìn)行遙控，對鏟運(yùn)機(jī)遙控的距離比視距遙控遠(yuǎn)；全自動運(yùn)行鏟運(yùn)機(jī)，從裝礦、運(yùn)行到卸礦全部實現(xiàn)自動化，但所需要的輔助設(shè)施也更多更復(fù)雜。

1.2 全自動化鏟運(yùn)機(jī)的特點

與傳統(tǒng)的人在駕駛室操作鏟運(yùn)機(jī)相比，全自動鏟運(yùn)機(jī)具有以下顯著特點：不需要人員駕駛鏟運(yùn)機(jī)進(jìn)入空區(qū)出礦，保證了人員安全；鏟運(yùn)機(jī)在設(shè)備最佳狀態(tài)下運(yùn)行穩(wěn)定，避免了人員野蠻操作或操作不當(dāng)對鏟運(yùn)機(jī)造成的損害，從根本上杜絕了鏟運(yùn)機(jī)與巷道碰撞情況的發(fā)生，降低了故障率，提高了鏟運(yùn)機(jī)的使用壽命，降低了維護(hù)維修成本以及燃油和輪胎消耗；通過門禁系統(tǒng)隔絕了人員和其他設(shè)備進(jìn)入鏟運(yùn)機(jī)運(yùn)行區(qū)域，保證了鏟運(yùn)機(jī)本身及井下人員設(shè)備的安全；更快的工作循環(huán)意味著更高的產(chǎn)量，同時自動化鏟運(yùn)機(jī)在井下交接班期間及爆破后都能工作，提高了設(shè)備利用率；人員在地表控制室或井下控制車上遠(yuǎn)程操控鏟運(yùn)機(jī)，遠(yuǎn)離了危險區(qū)域，工作環(huán)境舒適，一個人最多可以同時控制3臺鏟運(yùn)機(jī)，減少了操作人員的數(shù)量及人工成本。

通過對比分析，全自動化鏟運(yùn)機(jī)生產(chǎn)效率最高(如圖1所示)，200 m單程運(yùn)距循環(huán)時間的測算表明，全自動鏟運(yùn)機(jī)能節(jié)省時間30～80 s。主要原因是相比于視距遙控鏟運(yùn)機(jī)，全自動鏟運(yùn)機(jī)節(jié)省了鏟運(yùn)機(jī)司機(jī)上下車的時間；相比于視頻遙控鏟運(yùn)機(jī)，全自動鏟運(yùn)機(jī)運(yùn)行速度更快。

圖1 不同自動化層級的鏟運(yùn)機(jī)200 m單程運(yùn)距循環(huán)時間對比

2 工作原理

自動化鏟運(yùn)機(jī)系統(tǒng)包括以下主要系統(tǒng)：

(1)門禁控制系統(tǒng)(ACS)，布置進(jìn)入屏障以控

制人員和設(shè)備進(jìn)入自動化運(yùn)行區(qū)域；

(2)操作站，用于操作人員控制系統(tǒng)及查看用戶地圖界面；

(3)MineLAN通訊網(wǎng)絡(luò)，為AutoMine?Loading -Lite子系統(tǒng)與自動化鏟運(yùn)機(jī)間提供可靠且穩(wěn)定的無線網(wǎng)絡(luò)連接；

(4)自動化鏟運(yùn)機(jī)，鏟運(yùn)機(jī)配有InfraFREETM導(dǎo)航系統(tǒng)及視頻系統(tǒng)，另外還包含MineLAN礦山局域網(wǎng)通訊模塊移動終端和ACS門禁模塊。

其工作原理如圖2所示。

圖2 自動化鏟運(yùn)機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成及原理

2.1 網(wǎng)絡(luò)及通信系統(tǒng)要求

礦山局域網(wǎng)系統(tǒng)提供自動化鏟運(yùn)機(jī)和門禁系統(tǒng)之間的通訊，網(wǎng)絡(luò)范圍涵蓋自動化作業(yè)區(qū)域和操作站內(nèi)的設(shè)備。

所有的無線通訊基于IP協(xié)議并滿足IEEE802.11g協(xié)議的要求，理論速度為54 Mbit/s。有線通訊基于IP協(xié)議并滿足基于100/1000的IEE 802.3以太網(wǎng)協(xié)議的要求。所有設(shè)備之間連接的理論速度為100 Mbit/s或1000 Mbit/s。

為了達(dá)到實時操控的性能要求，自動化作業(yè)區(qū)內(nèi)必須100%覆蓋無線網(wǎng)絡(luò)，即井下必須Wifi全覆蓋，能實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)的傳輸。“視線可見”是首要的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)備天線和礦山局域網(wǎng)接入點之間無死角。

2.2 門禁系統(tǒng)

門禁系統(tǒng)(ACS)采用電子方式來確保系統(tǒng)的安全，防止鏟運(yùn)機(jī)擅自離開作業(yè)區(qū)，禁止人工操作設(shè)備或人員進(jìn)入該區(qū)域。

門禁系統(tǒng)由可移動式門禁組成，門禁必須安裝在自動化作業(yè)區(qū)的每個進(jìn)口。由門禁隔離出一塊自動化作業(yè)區(qū)域，一個門禁由兩對激光門禁(稱為激光門禁對)構(gòu)成，每對激光門禁間的最小間距為鏟運(yùn)機(jī)的制動停車距離。

使用門禁系統(tǒng)時，操作人員有責(zé)任確保通往自動化作業(yè)區(qū)域的進(jìn)口都正確安裝了安全設(shè)備。只有經(jīng)過授權(quán)的鏟運(yùn)機(jī)才能在自動化作業(yè)區(qū)內(nèi)，人工操作設(shè)備及人員應(yīng)保持在作業(yè)區(qū)外。

在下列情況下，門禁系統(tǒng)和安全裝置將使設(shè)備自動停機(jī)：激光門禁受到干擾；主開關(guān)的快速停機(jī)按鈕啟動(操作站)；門禁系統(tǒng)的快速停機(jī)按鈕啟動(位于門禁系統(tǒng)現(xiàn)場接線柜和控制箱)；按下鏟運(yùn)機(jī)緊急停車按鈕(在安裝駕駛室及后車架)；鏟運(yùn)機(jī)的無線通訊連接斷開。

2.3 機(jī)載設(shè)施

與傳統(tǒng)的人工操作鏟運(yùn)機(jī)相比，全自動化鏟運(yùn)機(jī)還需要加裝下列部件：

(1)InfraFREETM導(dǎo)航系統(tǒng)，主要由安裝在前后的兩個掃描儀組成；

(2)攝像視頻輔助系統(tǒng)，4個攝像頭；

(3)門禁控制的機(jī)載系統(tǒng)；

(4)無線通訊系統(tǒng)。

2.4 出礦路徑標(biāo)定與更新

當(dāng)鏟運(yùn)機(jī)出礦第一次進(jìn)行自動化運(yùn)行時，首先需要進(jìn)行自動化鏟運(yùn)機(jī)的路徑標(biāo)定，而當(dāng)鏟運(yùn)機(jī)出礦路徑發(fā)生變化時(如隨著進(jìn)路采礦的進(jìn)行，出礦路線延長)，需要對原有出礦路徑進(jìn)行更新。

自動化鏟運(yùn)機(jī)路徑標(biāo)定與更新，首先需要鏟運(yùn)機(jī)沿著出礦線路運(yùn)行一遍識途(可在鏟運(yùn)機(jī)駕駛室駕駛或操作站遠(yuǎn)程操控)，運(yùn)行途中鏟運(yùn)機(jī)會用機(jī)載掃描儀自動記錄周圍環(huán)境和路徑數(shù)據(jù)，并儲存在內(nèi)存中。然后，系統(tǒng)會對該掃描的路徑進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，調(diào)整設(shè)備邊緣至巷道兩幫距離最小不低于30 cm，并從較低速到較高速多次測試其運(yùn)行情況，最終得到適合鏟運(yùn)機(jī)自動運(yùn)行的最佳路徑以及該路徑下的各處的最大速度和使用檔位。

系統(tǒng)提供了路徑的管理功能，可對不同的路徑進(jìn)行命名和管理，將鏟運(yùn)機(jī)開到指定路徑區(qū)域，為其選擇需要執(zhí)行的路徑，鏟運(yùn)機(jī)就會嚴(yán)格按照該出礦路徑行駛及作業(yè)。

2.5 操作站

鏟運(yùn)機(jī)自動化系統(tǒng)(最多3個采場，3臺鏟運(yùn)機(jī))的所有功能可由一個獨(dú)立的操作站實現(xiàn)。操作站包括符合人機(jī)工程學(xué)設(shè)計的遙控操作控制臺、門禁系統(tǒng)用戶界面、監(jiān)視系統(tǒng)人機(jī)界面和部件箱。

一個操作站對應(yīng)多臺鏟運(yùn)機(jī)(以下簡稱為一對多功能)，可以實現(xiàn)一個操作站對位于3個獨(dú)立采場內(nèi)的3臺鏟運(yùn)機(jī)進(jìn)行操控，以下對此功能進(jìn)行概括介紹：

(1)一名操作人員可從一個操作站控制多臺鏟運(yùn)機(jī)(同一時間一臺)，當(dāng)鏟運(yùn)機(jī)到達(dá)聯(lián)入系統(tǒng)區(qū)域內(nèi)的裝礦點時，系統(tǒng)會發(fā)出通知；

(2)操作人員在監(jiān)控系統(tǒng)的顯示器上選擇所要操控的鏟運(yùn)機(jī)；

(3)同一采場內(nèi)，僅能有一臺自動化鏟運(yùn)機(jī)進(jìn)行工作(不具備交通管理系統(tǒng))；

(4)每一個采場都通過獨(dú)立的門禁系統(tǒng)進(jìn)行隔離；

(5)每個采場的門禁系統(tǒng)都在中控室有其對應(yīng)的控制面板和PLC；

(6)可通過增加操作站的數(shù)量實現(xiàn)對更多采場及更多臺鏟運(yùn)機(jī)的自動化控制。

操作站可設(shè)置于地表或遠(yuǎn)程中控室內(nèi)，可通過礦山的主干網(wǎng)絡(luò)或單獨(dú)的光纖網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳送。圖3為地表常用的座椅式操作站，主要由6個部分構(gòu)成：左扶手面板；右扶手面板；油門及制動踏板；門禁系統(tǒng)用戶界面；監(jiān)測系統(tǒng)觸屏顯示器；視頻顯示及遠(yuǎn)程遙控輔助系統(tǒng)。

圖3 座椅式操作站構(gòu)造

2.6 其他選項

自動化鏟運(yùn)還可以包含以下可選項，可使自動化鏟運(yùn)機(jī)更可靠高效的運(yùn)行：

(1)滅火系統(tǒng)，包括火源偵測，發(fā)動機(jī)自動停機(jī)；集成稱重系統(tǒng)(用于產(chǎn)量監(jiān)控功能)；

(2)遙控救援組件(推薦當(dāng)鏟運(yùn)機(jī)在無支護(hù)條件下運(yùn)行時選擇，如空場法)，該選項允許遠(yuǎn)程釋放剎車，使鏟運(yùn)機(jī)可以被牽引出來，也包含拖鉤視距可見遙控(當(dāng)需要將鏟運(yùn)機(jī)從未支護(hù)的頂板條件下進(jìn)行救援時使用)；胎壓監(jiān)測系統(tǒng)；自動化鏟運(yùn)機(jī)機(jī)載部件對于超過＋35℃的溫度較為敏感，因此若工作環(huán)境超過＋35℃，則需加裝冷卻組件。

3 適用條件

3.1 固定出礦點或多作業(yè)面持續(xù)供礦

全自動鏟運(yùn)機(jī)最適宜于在自然崩落法等可在固定出礦點長期出礦的礦山，或者單個采場礦量大的采場出礦。若單采場礦量小，則需要對生產(chǎn)區(qū)域進(jìn)行組合開采，多采場同時爆破，然后封閉區(qū)域，統(tǒng)一給鏟運(yùn)機(jī)供礦?？傊龅V點和出礦路線越集中越固定，可出礦的時間越長，自動化鏟運(yùn)機(jī)運(yùn)行的效率就越高。

3.2 對運(yùn)行環(huán)境的要求

為保證鏟運(yùn)機(jī)的高速運(yùn)行，巷道斷面需滿足其高速運(yùn)行要求，并盡量減少轉(zhuǎn)彎，運(yùn)輸線路盡量平直。同時，運(yùn)行道路要盡量平整，該設(shè)備自帶運(yùn)行傾斜測量，車速會根據(jù)傾斜情況來自動調(diào)整運(yùn)行速度。

保證適當(dāng)?shù)耐L(fēng)及溫度，自動化鏟運(yùn)機(jī)機(jī)載部件對于超過＋35℃的溫度較為敏感，裝礦對能見度也有一定要求。

最后，要加強(qiáng)對設(shè)備的維護(hù)維系，維修及加油設(shè)施要科學(xué)布置，最大限度提高設(shè)備的完好率和使用效率。

4 應(yīng)用實例

芬蘭Pyh?salmi Mine礦目前裝備有6臺鏟運(yùn)機(jī)，分別為4臺LH621、1臺TORO11和1臺LH517。共裝備有3套AutoMine Loading-Lite單臺鏟運(yùn)機(jī)自動化系統(tǒng)，這3套系統(tǒng)可控制4臺LH621及1臺TORO11，鏟運(yùn)機(jī)從采場到溜井的平均運(yùn)輸距離為250 m。操作站設(shè)置于移動面包車內(nèi)，在采場外進(jìn)行控制。每臺自動化鏟運(yùn)機(jī)每年出礦能力可達(dá)30萬t，整個礦山產(chǎn)量由使用鏟運(yùn)機(jī)自動化前的80萬t提高到140萬t以上；作業(yè)人員由210人下降至71人。

嘉能可公司位于加拿大的Kidd Creek礦，年生產(chǎn)能力230萬t。目前裝備四套Sandvik的單臺鏟運(yùn)機(jī)自動化系統(tǒng)，控制4臺LH514鏟運(yùn)機(jī)，操作站位于地表中控室，主要用在4個運(yùn)輸水平之間的溜井倒運(yùn)和空場法采場出礦，占總量70%。一個操作臺控制一臺鏟運(yùn)機(jī)，主溜井口格篩上的液壓破碎錘也實現(xiàn)在地表控制，一人可同時控制4臺遙控液壓錘。目前，因該礦井深達(dá)3000 m，出入井耗時長，每天只能有12 h的有效工作時間(每天2班作業(yè)，每班10 h)。因此使用該自動化鏟運(yùn)機(jī)后，每天有效時間增加至15 h，相應(yīng)的礦山產(chǎn)能提高了50%。

Bolide公司位于瑞典的Malmberget礦山是CaterpillarMINGEM鏟運(yùn)機(jī)自動化系統(tǒng)的試點之一，該礦使用的是CAT R2900G XTRA鏟運(yùn)機(jī)，順利完成了12個月的測試實驗。據(jù)Caterpillar估算，測試期間有效提升鏟運(yùn)機(jī)生產(chǎn)效率25%左右，與此同時設(shè)備發(fā)生碰撞的幾率，以及發(fā)生碰撞后維修設(shè)備和修補(bǔ)受損區(qū)域的時間都已降至為0。除此之外，在人員換班，爆破后通風(fēng)等無人值守期間，設(shè)備可繼續(xù)運(yùn)作，估算可以有效延長生產(chǎn)時間4～6 h。

據(jù)統(tǒng)計，采用Sandvik公司生產(chǎn)的自動化鏟運(yùn)機(jī)出礦或自動化卡車運(yùn)輸以及自動化鏟運(yùn)機(jī)裝載與自動卡車聯(lián)合運(yùn)輸?shù)挠脩羧蛞呀咏?0個礦山，其中采用自動化鏟運(yùn)機(jī)出礦的礦山12個，最高純作業(yè)時間每天達(dá)到 22 h，平均出礦效率提高了 20%以上。

5 應(yīng)用前景分析

目前，國內(nèi)鏟運(yùn)機(jī)自動化技術(shù)仍處于初級階段，如凡口鉛鋅礦、大廠銅坑礦，僅僅局限于視距控制遙控鏟運(yùn)機(jī)出礦。但隨著信息及通信技術(shù)的進(jìn)步，必將推動鏟運(yùn)機(jī)自動化出礦技術(shù)從現(xiàn)行的以傳統(tǒng)人工視距控制為主遙控出礦，向以先進(jìn)傳感器及檢測監(jiān)控系統(tǒng)、智能采礦設(shè)備、高速數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)、新型采礦工藝過程等集成化為主要技術(shù)特征的自動化采礦方向發(fā)展。因此，鏟運(yùn)機(jī)自動化作為礦山采礦自動化一部分，是礦山未來的發(fā)展方向。

(1)礦山自動化是系統(tǒng)工程，需要相關(guān)專業(yè)緊密配合。要實現(xiàn)自動化設(shè)備的高效運(yùn)行，相應(yīng)的上下游工序及輔助設(shè)施也必須配套，才能實現(xiàn)高效率。鏟運(yùn)機(jī)自動化需要采礦、鑿巖爆破、通風(fēng)、機(jī)械、IT、網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備維護(hù)、自動化等相關(guān)專業(yè)的相互配合，需要每個人對自動化鏟運(yùn)機(jī)出礦的高度統(tǒng)一認(rèn)識，避免人為干擾對自動化區(qū)域的影響(避免無關(guān)人員和設(shè)備進(jìn)入自動化門禁區(qū)域)。同時自動化系統(tǒng)也存在逐步提升能力的問題，國外自動化鏟運(yùn)機(jī)都是在運(yùn)行多年的基礎(chǔ)上，設(shè)備運(yùn)行時間才逐步得到提高的。

(2)鏟運(yùn)機(jī)自動化出礦一定要適應(yīng)礦山采礦方法，各采礦設(shè)備之間能力一定要匹配，不能有明顯短板。同時，要努力為井下員工和設(shè)備創(chuàng)造一個良好的工作環(huán)境，要著重解決好井下通風(fēng)和路況及文明生產(chǎn)問題，最大限度地提高設(shè)備完好率和使用率，發(fā)揮設(shè)備效率，實現(xiàn)效益最大化。同時要加大考核，提高員工積極性，這是提高礦山生產(chǎn)效率的根本途徑。

(3)要加強(qiáng)設(shè)備的日常維護(hù)管理，保證設(shè)備的出勤率。不論是自動化設(shè)備(鏟運(yùn)機(jī)、卡車)，還是其他無軌設(shè)備，每天的點檢和每周的強(qiáng)制保養(yǎng)是保持設(shè)備完好率和出勤率的重要保證，要杜絕設(shè)備帶病作業(yè)。

(4)要做好設(shè)備和系統(tǒng)操作人員培訓(xùn)，實現(xiàn)專業(yè)化管理，確保系統(tǒng)可靠，簡化建設(shè)管理程序。無軌設(shè)備的維修、自動化系統(tǒng)的維護(hù)要盡可能做到由供貨商提供長期的技術(shù)服務(wù)與支持，不僅確保了系統(tǒng)設(shè)計建設(shè)的專業(yè)性與可靠性，而且專業(yè)化的技術(shù)服務(wù)也簡化了日常生產(chǎn)管理。

總之，鏟運(yùn)機(jī)自動化出礦技術(shù)雖然在提高設(shè)備運(yùn)行效率、提高礦山產(chǎn)能、減少礦山作業(yè)人員等方面有很大優(yōu)勢，但是在推廣應(yīng)用過程中依然存在較大阻力。主要原因一是前期自動化鏟運(yùn)機(jī)及自動化輔助系統(tǒng)建設(shè)一次性投入較大；二是絕大多數(shù)礦山自動化系統(tǒng)是在原有系統(tǒng)上添加的，人員觀念轉(zhuǎn)變及生產(chǎn)磨合有一個過程，常常因為教育培訓(xùn)不到位以及人員、設(shè)備進(jìn)入自動化門禁區(qū)而導(dǎo)致系統(tǒng)自動停

機(jī)，加上輔助系統(tǒng)及輔助設(shè)施不配套，影響設(shè)備效率，導(dǎo)致設(shè)備不能發(fā)揮最大效能。

但只要堅定信心，抓好以上幾個方面系統(tǒng)建設(shè)和管理，鏟運(yùn)機(jī)自動化技術(shù)應(yīng)用前景將十分廣闊，將會給礦山帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。

[1] 李仲學(xué)，李翠平，劉雙躍.金屬礦床地下自動開采的前沿技術(shù)及其發(fā)展途徑[J].中國工程科學(xué)，2007，9(11)：16-19.

[2] 吳和平，吳 玲，張 毅，等.井下無人采礦技術(shù)裝備導(dǎo)航與控制關(guān)鍵技術(shù)[J].有色金屬(礦山部分)，2007，59(6)：12-16.

[3] 文 興.基律納鐵礦智能采礦技術(shù)考察報告[J].采礦技術(shù)，2015，14(1)：4-6.

[4] 趙興寬，郭 蕊.卡車自動化在南非芬什礦的應(yīng)用[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2015，7(7)：177-178.

圖9 貫入度對橫向偏移的影響

5 結(jié) 論

在國內(nèi)第一次采用工業(yè)試驗的方法對TBM盤形滾刀破碎巖石的機(jī)理及影響破巖力的因素進(jìn)行了試驗研究，采用理論分析與高速攝影技術(shù)、計算機(jī)仿真技術(shù)和工業(yè)試驗相結(jié)合的方法，進(jìn)行了大量不同掘進(jìn)參數(shù)的切割試驗，分析了盤形滾刀破巖運(yùn)動中由于巖石的不均質(zhì)性導(dǎo)致的位移偏移情況，并對比分析了掘進(jìn)參數(shù)對破巖軌跡偏移的影響規(guī)律，得到針對花崗巖切割的最優(yōu)貫入度參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)。本文研究內(nèi)容為硬巖掘進(jìn)機(jī)刀盤結(jié)構(gòu)和刀具布置設(shè)計，以及掘進(jìn)機(jī)位姿自動調(diào)整研究奠定了重要的技術(shù)基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn):

[1] 龔秋明，何冠文，等.掘進(jìn)機(jī)刀盤滾刀間距對北山花崗巖破巖效率的影響實驗研究[J].巖土工程學(xué)報，2015，37(1)：54-60.

[2] 張照煌.全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)及其刀具破巖理論[M].北京：中國鐵道出版社，2003.

[3] 孫金山，陳 明，等.TBM滾刀破巖過程影響因素數(shù)值模擬研究[J].巖土力學(xué)，2011，32(6)：1891-1897.

[4] 張照煌，茅承覺，劉春林.掘進(jìn)機(jī)盤形滾刀壓痕試驗的統(tǒng)計分析[J].現(xiàn)代電力，1996，13(1)：63-68.

[5] 屠昌鋒.盾構(gòu)機(jī)盤形滾刀垂直力和側(cè)向力預(yù)測模型研究[D].長沙：中南大學(xué)，2009.

[6] 紀(jì)昌明，張照煌，葉定海.盤形滾刀刀間距對巖石躍進(jìn)破碎參數(shù)的影響[J].應(yīng)用基礎(chǔ)與工程科學(xué)學(xué)報，2008，16(2)：255-264.

[7] 張照煌，袁 昕，葉定海.破巖機(jī)械垂直破巖力的設(shè)定理論研究[J].水利學(xué)報，2003，6(6)：61-66.

[8] 喬永力.全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)盤型滾刀布置規(guī)律的研究[D].北京：華北電力大學(xué)，2009.

[9] 張照煌.全斷面巖石掘進(jìn)機(jī)盤形滾刀的受力分析[J].水利電力機(jī)械，1995(10).

[10] 屠厚澤，高 森.巖石破碎學(xué)[M].北京：地質(zhì)出版社，1990.

[11] 劉泉聲，時 凱，等.TBM盤形滾刀破巖力計算模型研究[J].煤炭學(xué)報，2013，38(7)：1136-1142.

(收稿日期：2016-05-19)

作者簡介：趙海峰(1978-)，男，遼寧沈陽人，博士，高級工程師，主要從事TBM和盾構(gòu)機(jī)方面的技術(shù)研究工作，Email：zhaohaifeng2008＠hotmail.com。

2016-06-17)

楊清平(1965-)，男，湖北孝感人，高級工程師，主要從事采礦技術(shù)與管理工作，Email：251671170＠qq.com。