探究掘進機自動化截割技術

閆興發

摘 要：煤礦巷道開展開采工作時必須用到的就是掘進設備，它可以作為評估一個煤炭企業機械化水平的一個重要標準，在生產技術不斷提升的前提下掘進設備所具備的功能也越來越全面，越來越多的具有不同功能的掘進機投入到了煤礦開采工作中并受到工作人員的廣泛歡迎，加快了煤礦企業的發展速度。

關鍵詞：掘進機；截割技術；巷道；截割斷面

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.14.061

煤礦企業在進行煤礦開采工作為出去灰塵保證環境的整潔經常會使用濕式除塵風機，這種設備在工作時具有壓縮時間長抽氣時間短的特點。在堅硬巖石環境中作業的掘進設備進行巷道施工時，金屬機械與巖石壁進行摩擦會產生大量的粉末狀灰塵，所以這項工作在正常進行時離不開除塵風機吸取灰塵，但是在地下密閉環境中這么多設備同時工作會產生很大的噪音，影響工作人員的正常工作以及身體健康。另一方面，掘進設備體積較大，切割巖石時不免會有視覺盲區使施工工作出現偏差。在此，我們提出了自動切割技術，把這項技術融入到掘進設備中可以有效的減少上文提到問題的發生率，還可以保證施工工作安全迅速的進行。通過本篇文章對掘進機中自動化切割技術中的各種環節進行分析，在此基礎上提出自動化水平較高的全能性掘進設備。

1 掘進設備在煤礦巷道施工中的作用

掘進設備是煤礦巷道開展開采工作進行時必須用到，它可以作為評估一個煤炭企業機械化水平的一個重要標準，巷道施工時掘進機的具體位置與掘進機的工作效率有很大的聯系，我們可以根據巷道施工的特點或實際施工環境對掘進機工作時的位置進行分類，其中主要還是歸類于兩種方式，其他特殊情況還可以圍繞這兩種進行分析，一種工作位置是“對心工作”，另一種叫做“偏心工作”；偏心工作主要是由于掘進機處于偏心位置進行作業的狀態，掘進機在進行水平作業是當處于回旋角度最大或最小的臨界位置時，機體需要承付的傾覆力值差非常大，進而使工作狀態下的掘進機產生強烈震感并伴隨出現很大噪聲，這種狀態下掘進機對堅硬巖石的切割效果不好，在巷道施工時需要注意盡量縮小掘進機軸線與巷道軸線的偏心距離，讓掘進機盡量處于對心工作狀態。

1指掘進機截割頭實際工作時截割的范圍；2指掘進機理論狀態下截割的范圍；A、B、C、D都是較大巷道施工時拱形巷道的斷面參數；H巷道的高度；h掘進機進行截割的深度；a巷道的寬度；e掘進機中心與巷道中心之間的距離。

相關數據指出，只有巷道斷面的尺寸信息，即：A、B、C、D這四個點的坐標，就可以通過這個截割斷面圖在復平面內進行一系列的計算，在不變動巷道尺寸參數的前提下找到圓心坐標。完成這項工作后，在進行巷道圓弧差的計算時就可以省去很多計算程序化簡為易。通過結合各斷面尺寸參數位點以及巷道高度的坐標與數值，就可以清楚的確定圓弧差較大的路徑。

2 截割斷面大小的選定

掘進機截割斷面中包含許多伸縮范圍、截割范圍、實際截割范圍等專門數據，在截割部位中以回轉臺為圓心做出的工作切削球面，在巷道上的投影大小就是一般情況下提到的截割面積。只要滿足實際截割范圍小于理論截割范圍的條件，那么無論掘進機處于什么樣的工作環境都可以完成在一個工作循環中的截割工作，截割時要充分的利用現有的科學技術，運用編程的方式講工作中用到的各種數據儲存在電腦中，通過電腦程序進行復雜的運算，使得操作人員僅對照巷道斷面參數就可以清楚掘進機的工作循環次數和工作線路等。

通過自動切割技術可以輕松的對掘進機的截割位點進行選定，通過參考巷道參數值提前繪制出一條完美的切割曲線。在開展較大型的巷道施工時，通常巷道都是拱形的，所以如果想完成一次性截切，掘進機的截割頭就一定要按照標準的截割路線運行，為了保證這項工作的穩定開展減少截割誤差，可以提前使用復平面數控圓弧方式對截割路線進行精確的計算。

3 截割斷面參數和截割路線

掘進機截割頭開始截割的位置處于巷道的較下方，截割路線是至下而上開始的，首先要講開始截割的位點儲存到程序軟件中，軟件會根據截割頭的高度對截割工作持續的時間、重復的次數、循環的周期的進行運算，在切割工作收尾后系統自動執行讓截割頭回到開始截割的位置。

4 DSP控制器通信

運行程序首先要對來自于終端遙控裝置發出的運動指令進行分析，并將這項指令傳輸給可編程門系統（即：FPGA）的ROM中，再使用DSP控制器的數據線可以把這些數據中的信息轉化出來，然后再通過一系列的運算把結論直觀的顯示給工作人員得出理論位置的確定點。DSP控制器還能在截割范圍測量裝置上得到掘進機實際截割效果的反饋值，計算出理論截割與實際截割之間的差距，并可以有針對性的進行校對與修改，發出更精準的運動輸出質量。計數器是可以對方向信號、技術沖量等做出統計和反饋的裝置，不僅可以完成數據的讀取和接受，而且還能設定時間。

5 總結

把各種新型的科學技術運用到掘進機中，組成了種自動化水平較高的智能掘進設備，這種掘進機中具備的記憶截割功能在巷道施工開展時具有很大的優勢，除此之外還可以對巷道的地形進行檢測以及巷道沒巖石進行自動修剪等功能。針對掘進設備的自動化水平進行深入研究，還可以讓巷道施工工作更加穩定的開展，不斷地提高施工速度和施工水平，并使掘進設備在自動化水平不斷提升的同時具有更多的有助于施工順利開展的新功能。

參考文獻：

[1]閆肅.掘進機智能控制系統的設計與維護[J].機械工程與自動化，2019（01）：208-209.

[2]何洋，李曉豁.縱軸式掘進機隨機振動響應分析[J].工礦自動化，2018，44（03）：87-91.

[3]張東寶.煤巷智能快速掘進技術發展現狀與關鍵技術[J].煤炭工程，2018，50（05）：56-59.

[4]楊濤.煤礦巷道掘進工藝及裝備的發展分析[J].機械工程與自動化，2018（05）：221-222.

[5]柴懷玉.懸臂式掘進機截割控制系統的研究[J].機械管理開發，2018，33（10）：226-227.