悬臂掘进机自动截割控制关键技术探讨

张慧杰

摘要：随着经济的快速发展，我国掘进机在煤巷中得到了广泛的应用，促进我国煤矿业的持续发展，对于推动我国现代化建设和煤矿开采技术水平的提升具有重要现实意义。现代化建设中，我国悬臂掘进机截割控制技术正向着自动化、智能化和多功能化发展，大大提高了煤巷挖掘工作的安全性和可靠性。本文就目前我国悬臂掘进机的现状进行分析，提出悬臂掘进机自动截割的控制技术，促进了我国煤矿企业经济效益的不断提升和长远发展。

近年来，随着高科技信息技术的推广和运用，我国煤矿业的开采规模越来越大，工作人员的安全问题成为了国家和政府关注的焦点。因此，煤矿企业引进了大量的先进机械设备，以保证煤矿采矿工作的安全，提高企业的煤矿挖掘技术水平，促进企业经济效益的最大化。

1.我国悬臂掘进机的现状

随着我国市场经济体制的不断改革和完善，我国煤矿生产中，掘进机成为了不可缺少的主要机械设备，悬臂掘进机正向着自动化、智能化、信息化和现代化发展，推动了我国社会主义现代化建设。我国悬臂掘进机的现状主要有以下几个方面：一是，自动化控制技术应用越来越广泛。在煤矿挖掘中，可以进行智能化监测、前方监控、记忆截割等。二是，多功能集成化发展。悬臂掘进机中具有机载临时支护系统、机载锚钻系统等，大大提高了煤巷挖掘的速度。三是，截割范围不断增大。在煤矿挖掘中，悬臂掘进机的截割硬度和断面随着煤矿的实际开采，范围在逐渐的增大。四是，提高煤矿挖掘的安全可靠性。悬臂掘进机的自动控制技术，使掘进机成为了全面的综合控制设备，控制技术水平得到有效的提高。

2.悬臂掘进机自动截割的控制技术

目前，我国掘进机的研究核心是：提高掘进机的监测和控制有效性，重点研究悬臂掘进机的远程监控技术，实现我国煤巷悬臂掘进机截割控制技术的自动化，提高煤矿作业的安全性和可靠性。现代化建设中，我国悬臂掘进机的自动截割控制关键技术有以下四个方面：

（1）截割臂的控制技术

在煤矿的开采中，掘进机会根据煤岩分布的不同，自动调节截割臂的摆动速度，从而提高掘进机的截割效率。在使用悬臂掘进机对煤巷进行挖掘工作时，首先要进行挖掘对象的确定，对悬臂掘进机进行参数设置，确定煤岩的种类、厚度和钻井的深度等，以有效的控制截割臂的摆动速度。

在实际应用中，悬臂掘进机的截割臂摆动速度的控制技术，是通过控制器对截割电机的电流来进行的，操作简单、方便和快捷。一般情况下，悬臂掘进机截割调速系统的调速方法有变量泵负载反馈无级调速、节流调速等，大大提高了掘进机的工作效率，减少设备的功劳耗损，延长了悬臂掘进机的使用寿命，促进煤矿挖掘工作的顺利完成。悬臂掘进机截割臂摆动速度的控制操作原理是：通过掘进机负载的变化，对截割电流的影响，将信号传输到电流变送器，在可编程控制器的操作下，打开电液比例阀的阀口，从而完成对水平和升降液压缸的控制，实现对悬臂掘进机截割臂速度的控制。

（2）掘进断面的控制技术

在煤矿的挖掘中，悬臂掘进机的截割断面是由掘进机截割头的空间行走轨迹来决定的，因此，挖掘巷截割断面的控制技术，是悬臂掘进机自动截割控制关键技术的重要组成部分。一般情况下，悬臂掘进机的掘进断面有梯形、矩形和半圆形三种，根据煤矿挖掘的实际情况，来确定掘进断面的形状。悬臂掘进机的掘进断面是由截割臂的水平摆动、垂直摆动和截割头的伸缩来完成的，虽然掘进形状具有多样性，但是截割臂的截割工艺具有很大的相似性。在实践过程中，只需要对悬臂掘进机截割的参数进行不同设置，就可以完成不同形状的掘进断面的自动控制操作，具有简单、易操作性。

在悬臂掘进机中，截割臂的水平摆动是通过掘进机的水平回转工作台完成，整个掘进机的机架保持水平状态，由水平回转油缸推动水平回转台来实现自动控制。在掘进机的结构组成中，活塞杆和回转台相连接，机架和缸筒相连接，在实际挖掘工作中，通过油缸的伸缩，可以推动回转台来带动截割臂，从而完成截割臂的水平摆动；截割臂的垂直摆动是由一对同步升降的油缸来完成自动控制。油缸与悬臂掘进机的机架和截割臂相连接，形成对称的状态，当油缸运行时，截割臂会围绕着与机架连接的地方，在垂直平面内上下摆动，实现截割臂的垂直控制。

（3）掘进机位的控制技术

在煤矿的挖掘中，掘进机截割时经常会出现机位偏离煤巷指定位置，出现机位左右摇摆、前后移动等位姿偏差情况，给悬臂掘进机的挖掘工作带来极大影响，大大降低掘进机的工作效率。一般情况下，掘进机位的确定需要建立大地坐标系、回转台坐标系、机身坐标系和截割臂坐标系，以提高掘进机运行位姿的准确性。目前，我国煤矿开采中，掘进机位姿的检测方法有逆结算和正解算两种。其中，逆解算是通过获取机身感应标靶的坐标、感应标靶和机身的有关联系和其他位姿信息，经过一系列的推算，从而得到掘进机位的确切位姿；正解算是通过相关仪器设备对掘进机进行直接的检测，获取掘进机的位姿参数，以确定掘进机的位姿，提高掘进机的掘进效率。

（4）掘进机定向控制技术

在对掘进机进行定向的时候，要首先进行煤巷截割断面、掘进机走向和掘进机位的确定，经过仔细研究和分析后，确定掘进机的运行轨迹，从而实现掘进机的定向控制。在实际工作中，掘进机的定向具有间歇性，需要根据煤矿开采的情况来确定。悬臂掘进机的定向控制，主要是通过截割臂和行走结构来完成，对电液比例阀和行走履带进行控制，调整悬臂掘进机掘进的机身位姿，从而实现掘进机的定向控制。

3.结束语

综上所述，我国煤矿业的发展中，悬臂掘进机自动截割控制技术的广泛应用，大大提高了掘进机的工作效率，促进煤矿企业经济效益的不断提升，给煤矿工作人员的人身安全提供了可靠保障。市场经济体制下，悬臂掘进机自动截割控制关键技术的研究，对于促进我国掘进机的自动化、智能化和信息化发展具有重大的现实意义，推动我国社会主义现代化建设，大大提高了我国煤矿开采的安全性和高效性。

参考文献

[1]田劫.悬臂掘进机掘进自动截割成形控制系统研究[D].中国矿业大学（北京），2010.