全自動連續出矸裝置在巖巷掘進中的研發與應用

謝東辰 丁少華 胡起誠

摘 要：全自動連續出矸裝置，由PLC控制箱，液壓泵站、推車機構、擋矸機構、信號檢測及語音報警等部分組成。能夠實現出矸高度、礦車位置、裝置狀態等自動檢測，當裝矸量達到礦車裝矸要求后，自動進行推車，且整個出矸過程不需要電機車和其他人員配合，實現了連續出矸的自動化。

關鍵詞：全自動；連續出矸；研發

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

礦井綜合機械化水平在逐漸提高，巖巷的單進水平及后續出矸自動化裝置卻發展緩慢，嚴重影響礦井采掘接替。而巖巷掘進在生產礦井中約占總工程量的25%，提高單進水平，巷道掘進出矸成了制約性因素。

1 研究背景

1.1 設備啟停頻繁，損傷較大

巖巷掘進施工應用皮帶機出矸，采用軌道運輸，通常組建方式：“挖掘裝載機——膠帶機——電機車牽引礦車”（如圖1所示），該方式由礦車配合出矸，每次經過兩個礦車接頭處時，膠帶機（或轉載膠帶機）、挖掘裝載機均需要停止運行，防止矸石裝入礦車縫隙內，等待兩車間隙經過卸載點后再次重載啟動膠帶機和挖掘裝載機。

1.2 摘掛鉤、倒車、串車增加工作量

由于受轉載皮帶尺寸限制，每次出矸僅能倒6輛礦車，一次爆破出矸需倒礦車9～10次，一般的倒車往返距離在200米，每次需要摘掛12次插銷連環，一次出矸流程總倒車2000米，需摘掛120次插銷連環。

1.3 重復拆除、安裝臨時軌道

每個循環挖掘機至工作面出矸需要延伸臨時軌道8～9米，等待出矸完畢后，將臨時軌道拆除，拆除臨時軌道需3人作業3小時；安裝臨時軌道需要3人作業4小時。

2 全自動連續出矸裝置研發

2.1 總體方案

為提高巖巷掘進機械化水平，確保礦井采掘接替平穩，減輕職工勞動強度，城郊煤礦自主研發全自動連續出矸裝置，該出矸裝置由PLC控制箱，液壓泵站、推車機構、擋矸機構、信號檢測及語音報警等部分組成。能夠實現出矸高度、礦車位置、裝置狀態等自動檢測，當裝矸量達到礦車裝矸要求后，自動進行推車，且整個出矸過程不需要電機車和其他人員配合，實現了連續出矸的自動化。

2.2 機械部分

要實現巖巷作業線的全自動出矸，首先要實現礦車移動、遮擋礦車間隙機構（簡稱擋矸車）移動，裝車高度、車輛位置、擋矸車狀態等自動檢測。經過測量單輛礦車長度2.4米，加上三鏈環長度為2.6米，必須實現整列車的快速有力不間斷移動。利用液壓站作為動力源，配合自制加工機械手用作礦車的推動力。

2.3 電氣部分

根據機械結構和工作原理、機構位置等，編制主控PLC的控制步驟及程序，配備8寸觸摸顯示屏，22個電磁傳感器，13種故障信息，不間斷實時檢測各機構的信息狀態，能有效監測、判斷、控制各種語音信號或動作的進程；通過各種動作輸出與信號反饋之間的關系，判斷各個執行機構的動作情況，及時啟停裝車流程（含膠帶機控制），避免礦車裝滿、故障影響等，液晶屏將實時顯示裝置運行狀態，便于快速查找運行信息；當車輛不在起始位置時能夠禁止啟動該裝置，防止發生誤啟動。

3 效果評價

通過在皮帶機頭建立全自動出矸裝置，實現了矸石自動連續裝運，全自動出矸裝置能實現一次不間斷自動出矸30輛車的功能，減少裝矸間歇時間，提高出矸效率，有效解決了制約巖巷單進的重要瓶頸。

4 結束語

全自動出矸裝置的研發與應用，克服了過去因裝矸頻繁啟動膠帶機、裝載機、電機車，降低設備維護、配件更換等費用。巖巷掘進工作效率顯著提高，減少了出矸環節對崗位工的依賴，減少了倒車、多工種協同作業等中間環節，作業人員的勞動強度大幅降低，同時通過聲光預警和應急保護功能，提高了出矸裝置的安全性能，降低作業人員安全風險，為巷道快速掘進提供了堅實保障。

參考文獻：

[1]符如康.新型巖巷掘進連續出矸作業線研究與應用[J].煤炭工程，2014，46（06）：67-69.

[2]袁和生.煤礦巖巷液壓鉆車作業線現狀與對策[J].建井技術，1997

（04）：41-43.