概述

　　云南銅業集團公司大紅山銅礦二期工程設計選用無軌設備開采，四個采區用分段空場法的基建盤區已進入深孔的設計和施工，其深孔主要采用瑞典阿斯特拉公司Samba H1354鑿巖臺車。由于是在井下施工，作業環境相對較差，從江蘇梅山鐵礦和靜鐵山鐵礦進口同類型設備的使用效果來看，Samba H1354鑿巖臺車配套的定向定位控制系統價格昂貴，但不能適應井下的作業環境，實際使用的時間短，維護費用高，甚至連廠家的銷售代表也建議不必配置該系統。因此，大紅山銅礦二期工程設計選用的Samba H1354鑿巖臺車未定購定向定位控制系統。

　　但當穿爆隊在井下進行Samba H1354鑿巖臺車實際操作和一次成井深孔施工時，由于設備采用人工定向，因而定向儀器的系統誤差、人為誤差均較大，致使深孔偏差率達5.2% ～10.5%(3～6。)，難以滿足一次成井和下一步盤區深孔施工的精度要求，同時其定位、定向時間太長(一般為10～15 min/孔)，使得Samba H1354鑿巖臺車的鑿巖效率不能充分發揮。

　　為此，我們決定自行研制Samba H1354鑿巖臺車定向定位系統，提高定向儀器的精度，降低儀器的系統誤差和人為誤差，從而確保深孔的質量，加快設備的定向定位系統的操作速度，最大限度地發揮該設備的優越性能。

　　Samba H1354鑿巖臺車定向定位系統的研制首先應確保鑿巖臺車施工的深孔符合設計的精度要求，能為今后的盤區落礦和一次成井實驗提供更為可靠的保證;其次，應大幅度節省鑿巖過程總的定位、定向時間，提高設備的使用效率;最后，要降低操作人員的勞動強度，節約保養維修費用，減少維修時間，降低單位固定成本和活勞動成本。

　　因此，該項目的成功實施將隨著鑿巖臺車的大量使用而帶來較大的經濟效益。

在進口Samba H1354鑿巖臺車上加裝的定向定位自動控制系統由旋轉編碼器、PIE和工業圖形顯示器構成，可以完成鑿巖臺車鑿巖角度的設定并自動定向定位，大大提高了鑿巖臺車的工作效率。

　　根據前一階段對鑿巖臺車掌握的具體數據，確定了提高定向儀器精度、減少定向儀器的系統誤差和人為誤差，縮短定向定位操作時間，提高鑿巖臺車工作效率的研制目標。具體控制要求為：定向系統精度0.6°，定向速度控制不大于1 min/孔;定向自動化率100%。

　　1 定向控制系統的構成

　　根據我們確定的研制目標，結合深孔鑿巖臺車的動作方式、控制原理及井下高頻振動、高溫高濕的作業環境，我們進行了深入細致的討論分析，最后確定了性能優良、價格合理、適合鑿巖臺車工作環境的下列設備作為本系統的主要監測元件和控制器：日本光洋公司的旋轉編碼器，日本歐姆龍公司的CdM1系列PLC，日本Digital公司的工業圖形顯示器。

　　鑿巖臺車定向定位系統主要由旋轉編碼器、PLC和工業圖形顯示器構成(見圖1)。抬臂位置和轉盤位置由旋轉編碼器檢測，旋轉編碼器的角度信號進入PLC后，由PLC進行處理和運算，并通過通信口將處理后的角度信號送到工業圖形顯示器上顯示，與此同時，通過工業圖形顯示器接受操作工的定位角度輸入指令，根據定位角度輸入指令，由PLC自動控制鑿巖臺車相應的電磁閥，操作鑿巖臂運行到指定角度。