CN104533429A - 一种双巷道联合快速掘进排矸系统及方法 - Google Patents

一种双巷道联合快速掘进排矸系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种双巷道联合快速掘进排矸系统及方法，该系统包括悬臂式掘进机、皮带输送机、矸石转运装置、矸石仓和矿车组成的快速掘进排矸流水线。所述掘进机分别布置在巷道Ⅰ和巷道Ⅱ内，两巷道通过中间掘进联络巷相连通，掘进机通过尾部托架与皮带输送机相连接，将切削下的矸石通过掘进机刮板链输送到皮带输送机上，巷道Ⅰ内皮带输送机靠近尾部处接有矸石转运装置，将矸石送入巷道Ⅱ，巷道Ⅱ矸石经过皮带输送直接进入巷道Ⅱ上部矸石仓，矸石通过管道输送落入运输巷道中矿车内，经矿车连续装矸将矸石运至地面卸载。本发明采用双巷道同时掘进、联合自动出矸，出矸速度快，减少辅助作业人员，能有效提高巷道机械化水平及效率。

Description

一种双巷道联合快速掘进排矸系统及方法
技术领域
本发明涉及一种煤矿井下巷道掘进及排矸技术，具体是一种双巷道联合快速掘进排矸系统及方法，特别适用于井下倾斜巷道的掘进施工。
背景技术
目前，井下倾斜巷道的开采大都采用“液压钻车+挖掘装载机+转载机+胶带输送机+矿车”的作业线，而液压钻车和挖掘装载机操作复杂，对操作人员日常操作熟练程度和检修人员维护水平要求较高，且液压钻车开采效率很低，需要工人劳动强度大，机械化水平低，造成巷道掘进缓慢；开采下来的矸石需要使用装载机进行装载，经过转载机转载运输到主巷道内，再由主巷道排出，暗斜巷道与主巷道相通需要开设多条巷道，一次只能完成一条巷道的开挖，工序复杂，安全系数低，造成工作效率低，造成出矸率低。巷道的掘进速度直接影响了煤矿的开采速度，如何能有效节省劳动力，最大效率的开挖巷道具有重要意义。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种双巷道联合快速掘进排矸系统及方法，以实现巷道的高效快速安全掘进。
技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种双巷道联合快速掘进排矸系统，包括悬臂式掘进机、皮带输送机和矸石转运装置、矸石仓和矿车；所述悬臂式掘进机有两台，分别记为悬臂式掘进机Ⅰ和悬臂式掘进机Ⅱ，悬臂式掘进机Ⅰ布置在巷道Ⅰ内，悬臂式掘进机Ⅱ布置在巷道Ⅱ内，巷道Ⅰ和巷道Ⅱ通过中间掘进联络巷道相连通；所述皮带输送机有三台，分别记为皮带输送机Ⅰ、皮带输送机Ⅱ和皮带输送机Ⅲ，皮带输送机Ⅰ布置在巷道Ⅰ内，皮带输送机Ⅱ布置在中间掘进联络巷道内，皮带输送机Ⅲ布置在巷道Ⅱ内；所述矸石转运装置有三台，分别记为矸石转运装置Ⅰ、矸石转运装置Ⅱ和矸石转运装置Ⅲ；皮带输送机Ⅰ前端与悬臂式掘进机Ⅰ尾部托架使用销轴连接，矸石转运装置Ⅰ入口设置在皮带输送机Ⅰ中后部，矸石转运装置Ⅰ出口设置在皮带输送机Ⅱ前端，矸石转运装置Ⅱ入口设置在皮带输送机Ⅱ尾端，矸石转运装置Ⅱ出口设置在皮带输送机Ⅲ中后部，皮带输送机Ⅲ前端与悬臂式掘进机Ⅱ尾部托架使用销轴连接，矸石转运装置Ⅲ入口设置在皮带输送机Ⅲ尾端，矸石转运装置Ⅲ出口设置在矸石仓入料口的正上方，避免矸石抛落到巷道Ⅱ，矸石仓与下方的运输巷道垂直相连通，在运输巷道内布置有矿车轨道，矿车轨道设置在矸石仓出料口的正下方，矿车设置在矿车轨道上；一般矿车由电牵引列车牵引。
优选的，所述矸石仓包括仓体和排矸挡板，仓体上部为圆柱形、下部为圆锥形，排矸挡板设置在仓体的出料口，仓体通过水平锚杆固定。
优选的，所述矸石转运装置Ⅰ和矸石转运装置Ⅱ结构相同，包括底托架、支座和溜槽，底托架固定连接溜槽和入口侧的皮带输送机，支座固定连接溜槽和出口侧的皮带输送机，溜槽的入口端设置有90°弯曲，用于改变矸石角度，并且溜槽入口向下倾斜延伸至出口，使矸石在初始速度和重力作用下克服摩擦力，缓慢滑落到皮带输送机。
优选的，所述皮带输送机Ⅱ和皮带输送机Ⅲ采用一般的单一皮带机体的结构，皮带输送机Ⅰ采用双皮带机体的结构，具体包括上皮带机体、下皮带机体、中间滚轮、皮带和皮带机头，上皮带机体和下皮带机体相互分离并存在高度差，中间滚轮布置在上皮带机体尾部底面，皮带依次绕过上皮带机体、中间滚轮、下皮带机体并返回上皮带机体，皮带机头安装在下皮带机体尾部，为上皮带机体和下皮带机体提供动力。皮带输送机Ⅰ双皮带机体的结构用于与皮带输送机Ⅱ产生高度差，使其上矸石能沿矸石转运装置Ⅰ自由滑落到皮带输送机Ⅱ上，且其中间滚轮用于提供皮带输送机Ⅰ的张紧和绕带。根据巷道倾斜情况，皮带输送机Ⅱ与皮带输送机Ⅲ本身存在高度差，为便于安装和节省空间，采用单一的皮带机体结构。
优选的，所述巷道Ⅰ和巷道Ⅱ均为倾斜布置巷道，中间掘进联络巷道为水平布置巷道。
一种采用双巷道联合快速掘进排矸系统的掘进方法，包括如下步骤：
(1)将悬臂式掘进机Ⅰ布置在巷道Ⅰ内，悬臂式掘进机Ⅱ布置在巷道Ⅱ内，悬臂式掘进机Ⅰ和悬臂式掘进机Ⅱ同时工作，分别对巷道Ⅰ和巷道Ⅱ进行破岩作业；通过悬臂式掘进机Ⅰ上刮板输送机构将矸石从悬臂式掘进机Ⅰ尾部输送至皮带输送机Ⅰ，通过悬臂式掘进机Ⅱ上刮板输送机构将矸石从悬臂式掘进机Ⅱ尾部输送至皮带输送机Ⅲ；
(2)巷道Ⅰ内矸石通过皮带输送机Ⅰ向后运输，经过矸石转运装置Ⅰ沿溜槽改变矸石流向，使矸石滑落到皮带输送机Ⅱ上；进一步经过矸石转运装置Ⅱ沿溜槽改变矸石流向，最终将巷道Ⅰ内的矸石与巷道Ⅱ的矸石汇聚到皮带输送机Ⅲ上，完成矸石的转运；
(3)皮带输送机Ⅲ将矸石向后运输至矸石转运装置Ⅲ，矸石转运装置Ⅲ溜槽向下倾斜，矸石沿溜槽滑落到矸石仓内，仓体用于存储矸石，下部排矸挡板打开将矸石下落到运输巷道内；
(4)运输巷道内的矿车沿矿车轨道依次停靠在排矸挡板下方，矸石通过排矸挡板直接下落到矿车内，待矿车装满后由电牵引列车牵引运输至地面卸载。
有益效果：本发明提供的双巷道联合快速掘进排矸系统及方法，同时在两个巷道内采用悬臂式掘进机开挖巷道，开采效率比原有液压钻车提高30％以上，且由皮带输送机连续转运，经矸石仓将矸石在运输巷道内排出，该作业线可有效保证现场操作安全，操作人员不必进入工作面打眼、扒矸，避免了原打眼或扒矸过程中人员操作的不安全因素。采用双巷道皮带转运经主运输巷道出矸，可节省人工，并实现连续出矸，提高工作效率。与斜巷原矿车出矸相比，生产班每班可减少信号工、把钩工、绞车工、推车清理工等7人，现工作面可实现矸石随采随出，整体提高开采运输效率30％以上，降低了巷道的开挖成本，实现了巷道高效快速安全掘进。
附图说明
图1为双巷道联合快速掘进排矸系统主剖面图；
图2为双巷道联合快速掘进排矸系统俯剖面图；
图3为双巷道联合快速掘进排矸系统左剖面图；
图4为矸石转运装置结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1、图2和图3所示为一种双巷道联合快速掘进排矸系统，包括悬臂式掘进机1、皮带输送机2和矸石转运装置3、矸石仓4和矿车5；所述悬臂式掘进机1有两台，分别记为悬臂式掘进机Ⅰ10和悬臂式掘进机Ⅱ11，悬臂式掘进机Ⅰ10布置在巷道Ⅰ6内，悬臂式掘进机Ⅱ11布置在巷道Ⅱ8内，巷道Ⅰ6和巷道Ⅱ8通过中间掘进联络巷道7相连通；所述皮带输送机2有三台，分别记为皮带输送机Ⅰ12、皮带输送机Ⅱ13和皮带输送机Ⅲ14，皮带输送机Ⅰ12布置在巷道Ⅰ6内，皮带输送机Ⅱ13布置在中间掘进联络巷道7内，皮带输送机Ⅲ14布置在巷道Ⅱ8内，巷道Ⅰ6和巷道Ⅱ8均为倾斜布置巷道，中间掘进联络巷道7为水平布置巷道；所述矸石转运装置3有三台，分别记为矸石转运装置Ⅰ15、矸石转运装置Ⅱ16和矸石转运装置Ⅲ17；皮带输送机Ⅰ12前端与悬臂式掘进机Ⅰ10尾部托架使用销轴连接，矸石转运装置Ⅰ15入口设置在皮带输送机Ⅰ12中后部，矸石转运装置Ⅰ15出口设置在皮带输送机Ⅱ13前端，矸石转运装置Ⅱ16入口设置在皮带输送机Ⅱ13尾端，矸石转运装置Ⅱ16出口设置在皮带输送机Ⅲ14中后部，皮带输送机Ⅲ14前端与悬臂式掘进机Ⅱ11尾部托架使用销轴连接，矸石转运装置Ⅲ17入口设置在皮带输送机Ⅲ14尾端，矸石转运装置Ⅲ17出口设置在矸石仓4入料口的正上方，避免矸石抛落到巷道Ⅱ，矸石仓4与下方的运输巷道9垂直相连通，在运输巷道9内布置有矿车轨道，矿车轨道设置在矸石仓4出料口的正下方，矿车5设置在矿车轨道上，矿车5由电牵引列车牵引。
所述矸石仓4包括仓体4-1和排矸挡板4-2，仓体4-1上部为圆柱形、下部为圆锥形，排矸挡板4-2设置在仓体4-1的出料口，仓体4-1通过水平锚杆18固定。
如图3所示，所述皮带输送机Ⅰ12包括上皮带机体12-1、下皮带机体12-2、中间滚轮12-3、皮带和皮带机头12-4，上皮带机体12-1和下皮带机体12-2相互分离并存在高度差，中间滚轮12-3布置在上皮带机体12-1尾部底面，皮带依次绕过上皮带机体12-1、中间滚轮12-3、下皮带机体12-2并返回上皮带机体12-1，皮带机头12-4安装在下皮带机体12-2尾部，为上皮带机体12-1和下皮带机体12-2提供动力。
如图4所示，所述矸石转运装置Ⅰ15和矸石转运装置Ⅱ16结构相同，包括底托架16-1、支座16-2和溜槽16-3，底托架16-1固定连接溜槽16-3和入口侧的皮带输送机2，支座16-2固定连接溜槽16-3和出口侧的皮带输送机2，溜槽16-3的入口端设置有90°弯曲，并且溜槽16-3入口向下倾斜延伸至出口，使矸石在初始速度和重力作用下克服摩擦力，缓慢滑落到皮带输送机。
采用上述双巷道联合快速掘进排矸系统的掘进方法，包括如下步骤：
(1)将悬臂式掘进机Ⅰ10布置在巷道Ⅰ6内，悬臂式掘进机Ⅱ11布置在巷道Ⅱ8内，悬臂式掘进机Ⅰ10和悬臂式掘进机Ⅱ11同时工作，分别对巷道Ⅰ6和巷道Ⅱ8进行破岩作业；通过悬臂式掘进机Ⅰ10上刮板输送机构将矸石从悬臂式掘进机Ⅰ10尾部输送至皮带输送机Ⅰ12，通过悬臂式掘进机Ⅱ11上刮板输送机构将矸石从悬臂式掘进机Ⅱ11尾部输送至皮带输送机Ⅲ14；
(2)巷道Ⅰ6内矸石通过皮带输送机Ⅰ12向后运输，经过矸石转运装置Ⅰ15沿溜槽改变矸石流向，使矸石滑落到皮带输送机Ⅱ13上；进一步经过矸石转运装置Ⅱ16沿溜槽改变矸石流向，最终将巷道Ⅰ6内的矸石与巷道Ⅱ8的矸石汇聚到皮带输送机Ⅲ14上，完成矸石的转运；
(3)皮带输送机Ⅲ14将矸石向后运输至矸石转运装置Ⅲ17，矸石转运装置Ⅲ17溜槽向下倾斜，矸石沿溜槽滑落到矸石仓4内，仓体4-1用于存储矸石，下部排矸挡板4-2打开将矸石下落到运输巷道9内；
(4)运输巷道9内的矿车5沿矿车轨道依次停靠在排矸挡板4-2下方，矸石通过排矸挡板4-2直接下落到矿车5内，待矿车5装满后由电牵引列车牵引运输至地面卸载。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种双巷道联合快速掘进排矸系统，其特征在于：包括悬臂式掘进机(1)、皮带输送机(2)和矸石转运装置(3)、矸石仓(4)和矿车(5)；所述悬臂式掘进机(1)有两台，分别记为悬臂式掘进机Ⅰ(10)和悬臂式掘进机Ⅱ(11)，悬臂式掘进机Ⅰ(10)布置在巷道Ⅰ(6)内，悬臂式掘进机Ⅱ(11)布置在巷道Ⅱ(8)内，巷道Ⅰ(6)和巷道Ⅱ(8)通过中间掘进联络巷道(7)相连通；所述皮带输送机(2)有三台，分别记为皮带输送机Ⅰ(12)、皮带输送机Ⅱ(13)和皮带输送机Ⅲ(14)，皮带输送机Ⅰ(12)布置在巷道Ⅰ(6)内，皮带输送机Ⅱ(13)布置在中间掘进联络巷道(7)内，皮带输送机Ⅲ(14)布置在巷道Ⅱ(8)内；所述矸石转运装置(3)有三台，分别记为矸石转运装置Ⅰ(15)、矸石转运装置Ⅱ(16)和矸石转运装置Ⅲ(17)；皮带输送机Ⅰ(12)前端与悬臂式掘进机Ⅰ(10)尾部托架使用销轴连接，矸石转运装置Ⅰ(15)入口设置在皮带输送机Ⅰ(12)中后部，矸石转运装置Ⅰ(15)出口设置在皮带输送机Ⅱ(13)前端，矸石转运装置Ⅱ(16)入口设置在皮带输送机Ⅱ(13)尾端，矸石转运装置Ⅱ(16)出口设置在皮带输送机Ⅲ(14)中后部，皮带输送机Ⅲ(14)前端与悬臂式掘进机Ⅱ(11)尾部托架使用销轴连接，矸石转运装置Ⅲ(17)入口设置在皮带输送机Ⅲ(14)尾端，矸石转运装置Ⅲ(17)出口设置在矸石仓(4)入料口的正上方，矸石仓(4)与下方的运输巷道(9)垂直相连通，在运输巷道(9)内布置有矿车轨道，矿车轨道设置在矸石仓(4)出料口的正下方，矿车(5)设置在矿车轨道上。
2.根据权利要求1所述的双巷道联合快速掘进排矸系统，其特征在于：所述矸石仓(4)包括仓体(4-1)和排矸挡板(4-2)，仓体(4-1)上部为圆柱形、下部为圆锥形，排矸挡板(4-2)设置在仓体(4-1)的出料口，仓体(4-1)通过水平锚杆(18)固定。
3.根据权利要求1所述的双巷道联合快速掘进排矸系统，其特征在于：所述矸石转运装置Ⅰ(15)和矸石转运装置Ⅱ(16)结构相同，包括底托架(16-1)、支座(16-2)和溜槽(16-3)，底托架(16-1)固定连接溜槽(16-3)和入口侧的皮带输送机(2)，支座(16-2)固定连接溜槽(16-3)和出口侧的皮带输送机(2)，溜槽(16-3)的入口端设置有90°弯曲，并且溜槽(16-3)入口向下倾斜延伸至出口。
4.根据权利要求1所述的双巷道联合快速掘进排矸系统，其特征在于：所述皮带输送机Ⅰ(12)包括上皮带机体(12-1)、下皮带机体(12-2)、中间滚轮(12-3)、皮带和皮带机头(12-4)，上皮带机体(12-1)和下皮带机体(12-2)相互分离并存在高度差，中间滚轮(12-3)布置在上皮带机体(12-1)尾部底面，皮带依次绕过上皮带机体(12-1)、中间滚轮(12-3)、下皮带机体(12-2)并返回上皮带机体(12-1)，皮带机头(12-4)安装在下皮带机体(12-2)尾部，为上皮带机体(12-1)和下皮带机体(12-2)提供动力。
5.根据权利要求1所述的双巷道联合快速掘进排矸系统，其特征在于：所述巷道Ⅰ(6)和巷道Ⅱ(8)均为倾斜布置巷道，中间掘进联络巷道(7)为水平布置巷道。
6.一种采用双巷道联合快速掘进排矸系统的掘进方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)将悬臂式掘进机Ⅰ(10)布置在巷道Ⅰ(6)内，悬臂式掘进机Ⅱ(11)布置在巷道Ⅱ(8)内，悬臂式掘进机Ⅰ(10)和悬臂式掘进机Ⅱ(11)同时工作，分别对巷道Ⅰ(6)和巷道Ⅱ(8)进行破岩作业；通过悬臂式掘进机Ⅰ(10)上刮板输送机构将矸石从悬臂式掘进机Ⅰ(10)尾部输送至皮带输送机Ⅰ(12)，通过悬臂式掘进机Ⅱ(11)上刮板输送机构将矸石从悬臂式掘进机Ⅱ尾部输送至皮带输送机Ⅲ(14)；
(2)巷道Ⅰ(6)内矸石通过皮带输送机Ⅰ(12)向后运输，经过矸石转运装置Ⅰ(15)沿溜槽改变矸石流向，使矸石滑落到皮带输送机Ⅱ(13)上；进一步经过矸石转运装置Ⅱ(16)沿溜槽改变矸石流向，最终将巷道Ⅰ(6)内的矸石与巷道Ⅱ(8)的矸石汇聚到皮带输送机Ⅲ(14)上，完成矸石的转运；
(3)皮带输送机Ⅲ(14)将矸石向后运输至矸石转运装置Ⅲ(17)，矸石转运装置Ⅲ(17)溜槽向下倾斜，矸石沿溜槽滑落到矸石仓(4)内，仓体(4-1)用于存储矸石，下部排矸挡板(4-2)打开将矸石下落到运输巷道(9)内；
(4)运输巷道(9)内的矿车(5)沿矿车轨道依次停靠在排矸挡板(4-2)下方，矸石通过排矸挡板(4-2)直接下落到矿车(5)内，待矿车(5)装满后由电牵引列车牵引运输至地面卸载。
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