全自動連續(xù)出矸裝置在巖巷掘進(jìn)中的研發(fā)與應(yīng)用

謝東辰 丁少華 胡起誠

摘 要：全自動連續(xù)出矸裝置，由PLC控制箱，液壓泵站、推車機(jī)構(gòu)、擋矸機(jī)構(gòu)、信號檢測及語音報警等部分組成。能夠?qū)崿F(xiàn)出矸高度、礦車位置、裝置狀態(tài)等自動檢測，當(dāng)裝矸量達(dá)到礦車裝矸要求后，自動進(jìn)行推車，且整個出矸過程不需要電機(jī)車和其他人員配合，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)出矸的自動化。

關(guān)鍵詞：全自動；連續(xù)出矸；研發(fā)

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

礦井綜合機(jī)械化水平在逐漸提高，巖巷的單進(jìn)水平及后續(xù)出矸自動化裝置卻發(fā)展緩慢，嚴(yán)重影響礦井采掘接替。而巖巷掘進(jìn)在生產(chǎn)礦井中約占總工程量的25%，提高單進(jìn)水平，巷道掘進(jìn)出矸成了制約性因素。

1 研究背景

1.1 設(shè)備啟停頻繁，損傷較大

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

1.2 摘掛鉤、倒車、串車增加工作量

由于受轉(zhuǎn)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(huán)，一次出矸流程總倒車2000米，需摘掛120次插銷連環(huán)。

1.3 重復(fù)拆除、安裝臨時軌道

每個循環(huán)挖掘機(jī)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(yè)3小時；安裝臨時軌道需要3人作業(yè)4小時。

2 全自動連續(xù)出矸裝置研發(fā)

2.1 總體方案

為提高巖巷掘進(jìn)機(jī)械化水平，確保礦井采掘接替平穩(wěn)，減輕職工勞動強(qiáng)度，城郊煤礦自主研發(fā)全自動連續(xù)出矸裝置，該出矸裝置由PLC控制箱，液壓泵站、推車機(jī)構(gòu)、擋矸機(jī)構(gòu)、信號檢測及語音報警等部分組成。能夠?qū)崿F(xiàn)出矸高度、礦車位置、裝置狀態(tài)等自動檢測，當(dāng)裝矸量達(dá)到礦車裝矸要求后，自動進(jìn)行推車，且整個出矸過程不需要電機(jī)車和其他人員配合，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)出矸的自動化。

2.2 機(jī)械部分

要實(shí)現(xiàn)巖巷作業(yè)線的全自動出矸，首先要實(shí)現(xiàn)礦車移動、遮擋礦車間隙機(jī)構(gòu)（簡稱擋矸車）移動，裝車高度、車輛位置、擋矸車狀態(tài)等自動檢測。經(jīng)過測量單輛礦車長度2.4米，加上三鏈環(huán)長度為2.6米，必須實(shí)現(xiàn)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(jī)械手用作礦車的推動力。

2.3 電氣部分

根據(jù)機(jī)械結(jié)構(gòu)和工作原理、機(jī)構(gòu)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(shí)時檢測各機(jī)構(gòu)的信息狀態(tài)，能有效監(jiān)測、判斷、控制各種語音信號或動作的進(jìn)程；通過各種動作輸出與信號反饋之間的關(guān)系，判斷各個執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動作情況，及時啟停裝車流程（含膠帶機(jī)控制），避免礦車裝滿、故障影響等，液晶屏將實(shí)時顯示裝置運(yùn)行狀態(tài)，便于快速查找運(yùn)行信息；當(dāng)車輛不在起始位置時能夠禁止啟動該裝置，防止發(fā)生誤啟動。

3 效果評價

通過在皮帶機(jī)頭建立全自動出矸裝置，實(shí)現(xiàn)了矸石自動連續(xù)裝運(yùn)，全自動出矸裝置能實(shí)現(xiàn)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(jìn)的重要瓶頸。

4 結(jié)束語

全自動出矸裝置的研發(fā)與應(yīng)用，克服了過去因裝矸頻繁啟動膠帶機(jī)、裝載機(jī)、電機(jī)車，降低設(shè)備維護(hù)、配件更換等費(fèi)用。巖巷掘進(jìn)工作效率顯著提高，減少了出矸環(huán)節(jié)對崗位工的依賴，減少了倒車、多工種協(xié)同作業(yè)等中間環(huán)節(jié)，作業(yè)人員的勞動強(qiáng)度大幅降低，同時通過聲光預(yù)警和應(yīng)急保護(hù)功能，提高了出矸裝置的安全性能，降低作業(yè)人員安全風(fēng)險，為巷道快速掘進(jìn)提供了堅(jiān)實(shí)保障。

參考文獻(xiàn)：

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