全自动连续出矸装置在岩巷掘进中的研发与应用

2023.06.30

谢东辰丁少华胡起诚

摘要：全自动连续出矸装置，由PLC控制箱，液压泵站、推车机构、挡矸机构、信号检测及语音报警等部分组成。能够实现出矸高度、矿车位置、装置状态等自动检测，当装矸量达到矿车装矸要求后，自动进行推车，且整个出矸过程不需要电机车和其他人员配合，实现了连续出矸的自动化。

关键词：全自动；连续出矸；研发

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.07.054

矿井综合机械化水平在逐渐提高，岩巷的单进水平及后续出矸自动化装置却发展缓慢，严重影响矿井采掘接替。而岩巷掘进在生产矿井中约占总工程量的25%，提高单进水平，巷道掘进出矸成了制约性因素。

1 研究背景

1.1 设备启停频繁，损伤较大

岩巷掘进施工应用皮带机出矸，采用轨道运输，通常组建方式：“挖掘装载机——胶带机——电机车牵引矿车”（如图1所示），该方式由矿车配合出矸，每次经过两个矿车接头处时，胶带机（或转载胶带机）、挖掘装载机均需要停止运行，防止矸石装入矿车缝隙内，等待两车间隙经过卸载点后再次重载启动胶带机和挖掘装载机。

1.2 摘挂钩、倒车、串车增加工作量

由于受转载皮带尺寸限制，每次出矸仅能倒6辆矿车，一次爆破出矸需倒矿车9～10次，一般的倒车往返距离在200米，每次需要摘挂12次插销连环，一次出矸流程总倒车2000米，需摘掛120次插销连环。

1.3 重复拆除、安装临时轨道

每个循环挖掘机至工作面出矸需要延伸临时轨道8～9米，等待出矸完毕后，将临时轨道拆除，拆除临时轨道需3人作业3小时；安装临时轨道需要3人作业4小时。

2 全自动连续出矸装置研发

2.1 总体方案

为提高岩巷掘进机械化水平，确保矿井采掘接替平稳，减轻职工劳动强度，城郊煤矿自主研发全自动连续出矸装置，该出矸装置由PLC控制箱，液压泵站、推车机构、挡矸机构、信号检测及语音报警等部分组成。能够实现出矸高度、矿车位置、装置状态等自动检测，当装矸量达到矿车装矸要求后，自动进行推车，且整个出矸过程不需要电机车和其他人员配合，实现了连续出矸的自动化。

2.2 机械部分

要实现岩巷作业线的全自动出矸，首先要实现矿车移动、遮挡矿车间隙机构（简称挡矸车）移动，装车高度、车辆位置、挡矸车状态等自动检测。经过测量单辆矿车长度2.4米，加上三链环长度为2.6米，必须实现整列车的快速有力不间断移动。利用液压站作为动力源，配合自制加工机械手用作矿车的推动力。

2.3 电气部分

根据机械结构和工作原理、机构位置等，编制主控PLC的控制步骤及程序，配备8寸触摸显示屏，22个电磁传感器，13种故障信息，不间断实时检测各机构的信息状态，能有效监测、判断、控制各种语音信号或动作的进程；通过各种动作输出与信号反馈之间的关系，判断各个执行机构的动作情况，及时启停装车流程（含胶带机控制），避免矿车装满、故障影响等，液晶屏将实时显示装置运行状态，便于快速查找运行信息；当车辆不在起始位置时能够禁止启动该装置，防止发生误启动。

3 效果评价

通过在皮带机头建立全自动出矸装置，实现了矸石自动连续装运，全自动出矸装置能实现一次不间断自动出矸30辆车的功能，减少装矸间歇时间，提高出矸效率，有效解决了制约岩巷单进的重要瓶颈。

4 结束语

全自动出矸装置的研发与应用，克服了过去因装矸频繁启动胶带机、装载机、电机车，降低设备维护、配件更换等费用。岩巷掘进工作效率显著提高，减少了出矸环节对岗位工的依赖，减少了倒车、多工种协同作业等中间环节，作业人员的劳动强度大幅降低，同时通过声光预警和应急保护功能，提高了出矸装置的安全性能，降低作业人员安全风险，为巷道快速掘进提供了坚实保障。

参考文献：

[1]符如康.新型岩巷掘进连续出矸作业线研究与应用[J].煤炭工程，2014，46（06）：67-69.

[2]袁和生.煤矿岩巷液压钻车作业线现状与对策[J].建井技术，1997

（04）：41-43.