宮 升

(中色非洲礦業(yè)公司， 贊比亞基特韋)

0 前言

中國有色贊比亞謙比希銅礦為全力推進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)和管控系統(tǒng)升級改造，建立信息化、自動(dòng)化礦山，于2017年引進(jìn)了Epiroc(安百拓)公司生產(chǎn)的Boomer M2C電腦版雙臂鑿巖臺車，該設(shè)備以其先進(jìn)的智能化水平、可靠性和易操作性，在謙比希銅礦的生產(chǎn)中發(fā)揮了重大作用。

1 雙臂鑿巖臺車的參數(shù)和特點(diǎn)

Boomer M2C電腦版雙臂鑿巖臺車的性能和技術(shù)參數(shù)如表1所示：

該型雙臂鑿巖臺車具有體型較大、結(jié)構(gòu)緊湊、可掘可采等特點(diǎn)，整個(gè)控制系統(tǒng)又由RCS、Certiq、Scimitar和Underground Manager軟件等分系統(tǒng)組成。特別是其配置的“RCS鉆孔控制系統(tǒng)”，智能化和自動(dòng)化程度更高[1]。

1.1 RCS分系統(tǒng)

RCS(Rig Control System的簡稱)，是對鑿巖類臺車在鉆孔作業(yè)時(shí)控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)由操作面板和模塊組成，操作面板集成到控制系統(tǒng)中，模塊由CANBUS連接，電器布線更少，可實(shí)現(xiàn)的功能更多。所有的操作指令通過操作面板的按鍵和手柄向不同的模塊發(fā)送，經(jīng)模塊分析處理后向相對應(yīng)的液壓元件發(fā)出指令，實(shí)現(xiàn)不同的功能。

(1)檢查必要的基本參數(shù)，通過在設(shè)備各部位安裝的傳感器對設(shè)備工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。

表1 Boomer M2C 電腦版雙臂鑿巖臺車設(shè)備技術(shù)參數(shù)表

(2)向操作人員傳送必要的設(shè)備狀態(tài)信息，如壓力、流量、溫度、鉆孔角度與深度等實(shí)時(shí)信號傳輸至“解碼模塊”，經(jīng)過“解碼模塊”分析處理后將相關(guān)信息反饋到駕駛室操作面板顯示屏，便于查找設(shè)備故障點(diǎn)。

(3)操作人員可根據(jù)通過顯示屏上讀取鑿巖鉆孔時(shí)的相關(guān)數(shù)據(jù)與信息并做出判斷，通過操作面板的按鍵和手柄選擇執(zhí)行相應(yīng)的指令。

1.2 Certiq分系統(tǒng)

該系統(tǒng)將設(shè)備各部位傳感器反饋的信息和實(shí)時(shí)作業(yè)狀況通過井下WIFI基站傳輸至地面生產(chǎn)管控系統(tǒng)，便于設(shè)備管理。

1.3 Scimitar分系統(tǒng)

該系統(tǒng)通過設(shè)備日報(bào)記錄，自動(dòng)生成設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)計(jì)劃。同時(shí)，對備品備件庫存進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)與設(shè)備的全面管理。

1.4 Underground Manager軟件系統(tǒng)

該軟件系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)以下功能：

(1)由采礦技術(shù)人員通過該系統(tǒng)在專用U盤內(nèi)設(shè)計(jì)完成“鑿巖炮孔圖”。操作人員在鉆孔作業(yè)前，將U盤插入駕駛室內(nèi)操作面板，通過顯示屏和按鍵選擇并設(shè)定符合施工要求的“炮孔參數(shù)圖”，在完成激光定位與導(dǎo)航后，RCS鉆孔控制系統(tǒng)即可按預(yù)先設(shè)定的“鑿巖炮孔圖”或?qū)崿F(xiàn)全自動(dòng)鉆孔。同時(shí)，U盤將自動(dòng)記錄并存儲整個(gè)鉆孔施工過程的相關(guān)數(shù)據(jù)。

(2)對U盤記錄并存儲的鉆孔施工過程的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷分析，便于生產(chǎn)管理人員從中發(fā)現(xiàn)操作人員是否按要求進(jìn)行施工，找出生產(chǎn)過程中存在的一些問題，及時(shí)制定解決措施，確保工程質(zhì)量。

2 鉆孔控制系統(tǒng)先進(jìn)性介紹

相比20世紀(jì)90年代鑿巖單臂鑿巖臺車Boomer 281、雙臂鑿巖臺車Boomer 282采用的“DCS”鉆孔控制系統(tǒng)以及中深孔鑿巖臺車Simba 252、Simba 254、Simba 1354采用的“ECS”鉆孔控制系統(tǒng)，Boomer M2C電腦版雙臂鑿巖臺車“RCS”鉆孔控制系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)[2]：

(1)液壓系統(tǒng)組成更智能

駕駛室內(nèi)操作面板集成到控制系統(tǒng)中?？刂葡到y(tǒng)被分成許多模塊，這些模塊連接到一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的所有功能。每一種模塊執(zhí)行不同的指令，與PLC控制相比，RCS數(shù)據(jù)傳輸速度更快也更精確。因此，控制液壓系統(tǒng)更靈敏有效。

(2)液壓系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置更方便

維修人員可通過駕駛室內(nèi)控制面板上的按鈕，直接在顯示屏上進(jìn)行調(diào)整或設(shè)置，無需攜帶各種不同的工具。

(3)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)更簡潔

模塊的位置更接近需要實(shí)現(xiàn)的各種功能，模塊之間的CANBUS線也使得整個(gè)液壓系統(tǒng)看起來更簡潔明了。

(4)操作臺控制面板更緊湊

在駕駛室內(nèi)一個(gè)非常緊湊的控制面板上，多功能的手柄和按鈕可以控制參數(shù)設(shè)置并實(shí)現(xiàn)設(shè)備所有功能。

(5)維護(hù)保養(yǎng)與維修更方便

自動(dòng)潤滑控制系統(tǒng)由“Lincoln”自動(dòng)潤滑泵、可調(diào)式壓力分配閥、耐高壓鋼絲軟管組成，可對設(shè)備上的每個(gè)鉸接與銷軸處進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)的潤滑。任何時(shí)候均可由操作人員或維修人員一鍵完成。同時(shí)，根據(jù)實(shí)際需要，對于特殊部位還可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)潤滑，極大提高潤滑效果，減少維修人員在設(shè)備保養(yǎng)潤滑時(shí)耗費(fèi)的時(shí)間。

(6)查找、排除故障方法更快捷

系統(tǒng)在顯示屏上顯示故障相關(guān)信息，維修人員可直接在控制面板顯示屏上查找故障點(diǎn)；如需重新調(diào)整、標(biāo)定或設(shè)置參數(shù)時(shí)，則需要使用RCS專用工具幫助排除故障。

從以上可以看出，Boomer M2C電腦版雙臂鑿巖臺車“RCS”鉆孔控制系統(tǒng)提供了符合人體工程學(xué)的工作環(huán)境，在設(shè)備操作與維護(hù)、維修等各方面的智能化、自動(dòng)化使得數(shù)據(jù)傳輸速度更快、指令更精確，實(shí)現(xiàn)液壓系統(tǒng)的能力也更強(qiáng)。同時(shí)，對操作與維修人員的基本素質(zhì)要求也更高。

3 謙比希銅礦應(yīng)用

3.1 實(shí)際使用環(huán)境介紹

為了用好Boomer M2C電腦版雙臂鑿巖臺車，需要不斷優(yōu)化完善井下生產(chǎn)作業(yè)區(qū)域環(huán)境，創(chuàng)造良好作業(yè)條件，如供水、供電、通風(fēng)、排水、排泥、路面平整等。目前，主要作業(yè)區(qū)域在井下300～400 mL和400～500 mL兩個(gè)盤區(qū)，各盤區(qū)設(shè)備采用獨(dú)立的區(qū)隊(duì)作業(yè)模式。同時(shí)，在每個(gè)作業(yè)盤區(qū)分別建立臨時(shí)維修硐室，確保設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)與維修能夠及時(shí)進(jìn)行，有效減少設(shè)備行走與作業(yè)面轉(zhuǎn)換時(shí)間，提高生產(chǎn)作業(yè)循環(huán)的效率。

3.2 最佳參數(shù)設(shè)定與調(diào)整

鑿巖臺車在出廠時(shí)會(huì)選擇一般巖石硬度和特性的情況下完成各種設(shè)定。根據(jù)謙比希銅礦地理地質(zhì)條件的特點(diǎn)，為了最大限度發(fā)揮Boomer M2C電腦版雙臂鑿巖臺車的功能和生產(chǎn)效率，不斷地對壓力、流量等參數(shù)進(jìn)行調(diào)整與設(shè)定，使之達(dá)到最佳工況，謙比希銅礦選用的雙臂鑿巖臺車最佳壓力參數(shù)設(shè)定如表2所示。

表2 Boomer M2C電腦版雙臂鑿巖臺車最佳壓力設(shè)定

3.3 裝藥工作

采用Getman A64服務(wù)臺車完成輔助裝藥工作，通過不斷地試驗(yàn)，對炮孔圖和相關(guān)參數(shù)設(shè)置進(jìn)行優(yōu)化，提高爆破作業(yè)施工質(zhì)量[3]。

3.4 交接班與設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)

(1)為了確保設(shè)備具有良好的工作狀態(tài)，減少交接班延誤的時(shí)間，極大發(fā)揮生產(chǎn)效率，采用了“1小時(shí)時(shí)間差”交接班辦法，即操作人員交接班時(shí)間早于維修人員1小時(shí)。當(dāng)班作業(yè)完成后，由操作人員負(fù)責(zé)完成設(shè)備清洗清潔工作并向維修人員匯報(bào)設(shè)備運(yùn)行狀況，經(jīng)雙方確認(rèn)后方可完成交接。

(2)由當(dāng)班維修人員負(fù)責(zé)繼續(xù)完成維護(hù)保養(yǎng)與潤滑，通過打開“RCS”鉆孔控制系統(tǒng)界面，查找“歷史故障記錄”和各主要部件的工作小時(shí)數(shù)，如發(fā)動(dòng)機(jī)、主電機(jī)、鑿巖機(jī)、空壓機(jī)、壓力參數(shù)設(shè)置狀況等，時(shí)間約1 h。

(3)周保養(yǎng)計(jì)劃，每周安排一次由維修人員負(fù)責(zé)、操作人員輔助按廠家標(biāo)準(zhǔn)和要求共同完成設(shè)備的全面保養(yǎng)工作，時(shí)間約4 h[4]。

3.5 班中設(shè)備巡檢

Boomer M2C電腦版雙臂鑿巖臺車在每班作業(yè)過程中，由專業(yè)維修人員負(fù)責(zé)完成不少于兩次的巡檢工作，通過與操作人員的溝通、檢查以及“RCS”鉆孔控制系統(tǒng)的信息反饋，詳細(xì)記錄設(shè)備在使用過程中的實(shí)時(shí)狀況，便于發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理，為設(shè)備周保養(yǎng)計(jì)劃的制定提供參考和依據(jù)[5]。

3.6 實(shí)際使用數(shù)據(jù)

經(jīng)過一年多的使用，對Boomer M2C電腦版雙臂鑿巖臺車的效率在不同作業(yè)盤區(qū)進(jìn)行了實(shí)測。在4.5 m×4.5 m掘進(jìn)作業(yè)面和5 m×4.5 m、6 m×4.5 m采礦作業(yè)面，平均炮孔數(shù)52～56個(gè)，測定結(jié)果如下：

(1)定位速度快、誤差小、精度高。孔口誤差小于2 cm，孔底誤差小于5 cm，超欠挖量小；

(2)鑿巖速度快，擴(kuò)孔鑿巖時(shí)平均鉆進(jìn)速度達(dá)到1.0 m/min，炮孔鑿巖時(shí)平均鉆進(jìn)速度1.8～2.8 m/min；

(3)平均每個(gè)作業(yè)面完成鑿巖施工時(shí)間約1.75～2 h，其中純鑿巖時(shí)間約1.2～1.3 h，定位及其他約0.5～0.7 h；

(4)作業(yè)面炮孔鑿巖深度在4.5～4.9 m時(shí)，受巖石狀況的影響，平均炮效約4.0～4.8 m；

(5)兩班制且作業(yè)面充足的情況下，平均每班可完成3～4個(gè)作業(yè)面鑿巖施工，全天可完成6～8個(gè)作業(yè)面，單機(jī)臺月平均進(jìn)尺520 m左右，11 000余立方量。

4 結(jié)論

Boomer M2C電腦版雙臂鑿巖臺車經(jīng)過在謙比希銅礦的使用，以高效、低耗、安全、可靠的特點(diǎn)和突出業(yè)績表現(xiàn)，確保了生產(chǎn)管控系統(tǒng)的升級改造工作得以順利進(jìn)行。隨著鑿巖臺車在硬件與軟件方面的不斷優(yōu)化與升級，也對未來礦山的各類人員基本素質(zhì)、生產(chǎn)作業(yè)環(huán)境與相關(guān)輔助設(shè)備的作業(yè)流程提出了更高的要求。未來，Boomer系列電腦版鑿巖臺車必將成為引領(lǐng)世界采礦業(yè)智能化設(shè)備的先鋒。