CN106089232A - 全自动连续出矸系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全自动连续出矸系统，包括轨道及在轨道上运行的矿车，在矿车的两侧设有推车系统，推动矿车移动；矿车上方设有挡矸系统，跟随矿车移动进行挡矸作业；液压系统为推车系统提供动力；压风系统用于实现挡矸系统的复位功能；电控系统包括PLC、触摸屏、传感器、声光报警装置和按钮，通过传感器检测系统状态并控制相应的油缸和电磁阀。本发明为进一步提高岩巷掘进自动化水平,保证矿井采掘接替平稳，通过采用机械、液压及PLC等的有机结合做成的全自动连续出矸系统，实现了全自动连续装矸100车左右，有效解决了电机车牵引、倒挂车辆期间人员占用多，劳动强度大，设备频繁启动多，中间环节多、效率低等问题。

Description

全自动连续出矸系统

技术领域

本发明涉及出矸系统，具体涉及一种全自动连续出矸系统。

背景技术

目前，煤矿井下（或其他矿山、隧道）岩巷开拓作业出矸时，采用挖掘装载机、胶带机配合电机车牵引矿车装矸的作业方式。尤其是经过两个矿车接头处时，胶带机、挖掘装载机均需要停止运行，防止矸石装到车缝隙内，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，造成设备频繁重载启动，对设备的安全运行冲击较大。而且一次只能装5车左右，每次爆破需装50车左右，每次倒挂车辆多，劳动强度大，危险因素多，人员依赖强。

发明内容

本发明为了解决上述问题，为进一步提高岩巷掘进自动化水平,保证矿井采掘接替平稳，通过采用机械、液压及PLC等的有机结合做成的全自动连续出矸系统，实现了全自动连续装矸100车左右，有效解决了电机车牵引、倒挂车辆期间人员占用多，劳动强度大，设备频繁启动多，中间环节多、效率低等问题。

本发明采用的技术方案为：一种全自动连续出矸系统，包括轨道及在轨道上运行的矿车，在矿车的两侧设有推车系统，推动矿车移动；矿车上方设有挡矸系统，跟随矿车移动进行挡矸作业；液压系统为推车系统提供动力；压风系统用于实现挡矸系统的卡爪升降及挡矸车复位功能；电控系统包括PLC、触摸屏、传感器、声光报警装置和按钮，通过传感器检测系统状态并控制相应的油缸、气缸和声光报警部分动作。

进一步，所述的推车系统包括推车油缸、油缸活塞杆、滑道以及推车机构，所述的推车机构包括滑轮、推车卡爪销轴、推车卡爪和卡爪复位弹簧，推车油缸中的油缸活塞杆连接推车机构的一侧，推车机构另一侧的滑轮下方设有推车卡爪销轴，推车卡爪销轴上设有推车卡爪，卡爪复位弹簧的两端分别连接油缸活塞杆一侧的推车机构上，另一端连接在推车卡爪上。

进一步，所述的挡矸系统包括挡矸车护栏、挡矸车、卡爪升降控制销轴、卡爪控制气缸活塞杆、卡爪控制气缸、卡爪旋转销轴、卡爪、挡矸车复位气缸活塞杆和挡矸车复位气缸；其中挡矸车护栏设置在挡矸车的两侧，卡爪控制气缸通过卡爪控制气缸活塞杆连接卡爪升降控制销轴，使卡爪升降控制销轴能够在挡矸车和卡爪内的条形孔中移动，卡爪通过卡爪旋转销轴固定在挡矸车护栏上；挡矸车复位气缸通过通过挡矸车复位气缸活塞杆连接在挡矸车上下方的突出部上。

进一步，所述的液压系统包括油箱、油泵和滤油器、左右两侧的推车油缸、单向节流阀和三位四通电磁换向阀，油箱连接油泵经滤油器分别连接左侧三位四通电磁换向阀和右侧三位四通电磁换向阀并分别连接左右两侧的油箱，两位三通电磁换向阀和溢流阀设置在右侧管道上。

进一步，所述的压风系统包括挡矸车复位气缸、卡爪控制气缸、两位三通电磁换向阀、三位四通电磁换向阀和过滤器，其中过滤器分别连接第二两位三通电磁换向阀和三位四通电磁换向阀，第二两位三通电磁换向阀连接挡矸车复位气缸，三位四通电磁换向阀连接卡爪控制气缸。

进一步，所述的推车系统和挡矸系统均设置在支腿上，所述的支腿为平行四边形放置，使两侧的推车油缸始终保持在伸出与复位交替工作状态。

进一步，在矿车周围及推车系统、挡矸系统的周围设置有多处传感器，分别用于探测左侧油缸位置、矿车位置、右侧油缸位置和卡爪位置。

进一步，所述的矿车内部的落煤点上方设有装矸高度检测探头。

本发明产生的有益效果是：

1、该系统自动化程度高，通过全自动的控制方式，解决了靠皮带机司机、信号工、电机车司机等多配合才能实现的装矸工作，提高了自动化水平，减少了人员依赖，避免了人员误操作造成的安全隐患和生产影响。

2、由于一次推车的能力大于一次爆破后的出矸矿车数量，使中间无需倒车，无需摘挂和中断，无需胶带机频繁启动进行配合，能够实现连续装车。

3、由于该系统具有每辆矿车装矸高度的自动检测，而且高度设定灵活，便于根据现场情况设定矿车装矸的高度，满足现场运输提示要求，而且减少了人员对每辆车高度的监护。

4、由于保护、闭锁齐全，提高了整改装矸过程的安全性能，同时也是“无人则安”的安全理念要求。

附图说明

图1为本发明的侧视图；

图2为本发明的俯视图；

图3为本发明中推车系统其中一侧的结构示意图；

图4为推车系统在复位时的结构示意图；

图5为挡矸系统的结构示意图；

图6为挡矸系统中卡爪上升过程中的结构示意图；

图7为液压系统的结构示意图；

图8为压风系统的结构示意图；

图9a为装矸探头位置示意图一；

图9b为装矸探头位置示意图二；

图10a为本发明的工作过程一；

图10b为本发明的工作过程二；

图10c为本发明的工作过程三；

图10d为本发明的工作过程四；

图10e为本发明的工作过程五；

图10f为本发明的工作过程六。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

如图1和图2所示，本发明是一种用于煤矿生产中井下岩巷工作面出矸时使用的全自动连续出矸系统，通过各个传感器，检测装矸过程和状态，根据矿车的装矸高度控制矿车的推移、挡矸小车及皮带机的运行等，从而实现整个装矸过程的自动化控制。该系统包括矿车9及矿车轨道8，在矿车轨道的两侧设有支腿5，该支腿5呈平行四边形放置，该支腿5上设有推车系统和挡矸系统。其中推车系统设置在矿车两侧，而挡矸系统设置在矿车上方。液压系统为推车系统提供动力，压风系统为挡矸系统中卡爪的升降和挡矸车复位提供动力。另外本发明中的电控系统由PLC控制各个传感器、语音声光报警装置、油缸和气动电磁阀，实现该系统的状态检测、信息显示、逻辑控制和声光报警等功能。

如图3所示的是推车系统中其中一侧的结构示意图。推车系统包括推车油缸101、活塞杆102、滑道104和在滑道104内运动的推车机构108，该推车机构108包括两侧的滑轮103、推车卡爪销轴105、推车卡爪106和卡爪复位弹簧107。推车油缸101驱动活塞杆102运动，活塞杆102连接在推车机构108上，为了使推车机构108能够在滑道104内滑动，在推车机构的两端设有滑轮103，在远离推车油缸101的一侧的推车机构108上设有推车卡爪销轴105，推车卡爪106与推车卡爪销轴105连接，使推车卡爪106可以在90度的范围内进行转动，为了能够使推车卡爪106自动复位，在推车卡爪106的卡爪头部设有卡爪复位弹簧107，并连接在推车油缸101一侧的推车机构108上。

如图3和4所示，该推车卡爪106为三角形，在推车时，由于推车卡爪106处于极限位置，推车油缸101做功，当推车机构在滑道内向前移动时，推车卡爪106能够推动矿车向前移动；当推车机构108推车结束进行复位时，推车油缸101复位，推车卡爪106经矿车阻挡后逆时针摆动，卡爪复位弹簧107拉伸，经过矿车后，由于卡爪复位弹簧107收缩，使推车卡爪106重新处于推车位置。

如图5和图6所示的装矸系统结构示意图。挡矸系统能够根据PLC的控制命令准确遮挡两辆矿车之间的间隙，防止因矸石掉落在轨道上而影响矿车的正常运行。挡矸系统包括挡矸车202、挡矸护栏201、卡爪升降控制销轴203、卡爪控制气缸活塞杆204、卡爪控制气缸205、卡爪旋转销轴206、卡爪207、挡矸车复位气缸活塞杆208和挡矸车复位气缸209。其中，挡矸车202的横截面呈三角形，传输带上掉落的矸石经挡矸车分流在两侧；在挡矸车的两侧设有挡矸护栏201、在挡矸车202的中部和卡爪的端部均设有条形孔210，卡爪升降控制销轴206将挡矸车202和卡爪207连接，同时卡爪207中部通过卡爪旋转销轴206固定在挡矸护栏201上，使卡爪207能够以卡爪旋转销轴206为轴心进行转动。在卡爪升降控制销轴203上连接有卡爪控制气缸活塞杆204，并由卡爪控制气缸205进行驱动。在挡矸车202下部设有突出部211，挡矸车复位气缸209经挡矸车复位气缸活塞杆208连接在突出部211上，控制挡矸车水平移动。

如图7所示，液压系统为推车系统提供动力，由于推车系统中存在两个相同的推车机构，且分布在矿车两侧，因此液压系统包括左侧推车油缸301、右侧推车油缸309，以及与其相连接的左侧单向节流阀302、右侧单向节流阀310、左侧三位四通电磁换向阀303、右侧三位四通电磁换向阀311、滤油器306、油泵307、油缸308。由于本发明的设计原因，左右两侧的推车油缸始终保持在伸出与复位的交替工作状态，因此在设计液压系统时，在右侧管路上连有一个两位三通电磁换向阀304和溢流阀305，保证液压系统的正常工作。

如图8所示，压风系统为挡矸系统提供动力，该系统包括卡爪控制气缸205、挡矸车复位气缸209、两位三通电磁换向阀401、三位四通电磁换向阀402、过滤器403和风源404。风源404供气后经过滤器403通向两位三通电磁换向阀401和三位四通电磁换向阀402，并分别为挡矸车复位气缸209和卡爪控制气缸205供气。

如图9a和图9b所示，为了使PLC能够合理控制液压系统和压风系统驱动推车系统与挡矸系统的协调性，本发明在矿车周围及挡矸车周围设有9个传感器，这些传感器分别设置在左侧油缸起始位传感器601、左侧油缸中点感器602、左侧油缸终止位传感器603、后方矿车就绪位传感器604、前方矿车就绪位传感器605、右侧油缸起始位传感器606、右侧油缸终点位传感器607、卡爪下落传感器608、卡爪上升传感器609。

PLC是本发明的控制核心，负责采集各种传感器、按钮信号并负责分析处理，并控制各个油缸、气缸、指示灯、声光报警及闭锁胶带机的动作，同时具有数据的上传通信等功能；液压系统负责两个推车油缸的液压供给，通过与油缸的配合确保100辆重车直道阻力并考虑1.2倍可靠系数后具有31kN的推力，从而能够在规定的时间内推动最多100辆重车前进；气缸负责控制挡矸系统的升降和回位，确保挡矸系统能够迅速动作，根据PLC的控制命令准确遮挡两辆矿车的间隙，确保整个装车过程的不间断进行。

本发明的工作过程是：

当矿车就位后，按下启动按钮，该电控系统将进行开机前的语音预警，预警一定时间后，将控制各个油缸、气缸回到起始位置，并允许胶带机开机，随后等待矿车前部装矸高度到位信号，如图10a所示，若该处无矿车，初次启动将无法开始；当检测到装矸到位后，将推车0.65米，继续在矿车中部装矸，如图10b所示；当矿车中部装满后，将再次推车0.65米，准备在矿车后部装矸，待矿车后部推到位后，如图10c所示，控制推车油缸复位并控制挡矸卡爪下落准备挡矸，再等待后部装矸高度到位，如图10d所示；当检测到装矸高度到位后，将再次进行推车，挡矸系统将随着矿车一同前进经过装矸位置，如图10e所示，对两车间隙进行挡矸防护，当第二辆矿车前半车到装矸位置后，挡矸系统的卡爪上升，推车油缸和挡矸车全部复位，等待再次装矸高度信号，如图10f所示；当检测到装矸高度到位后，将再次进行推车作业，装第二辆车的中部和后部，如图10b所示，当油缸推车到位后，再次复位结束该轮循环，如图10c所示。检测判断矿车情况，当检测仍然有车时，将继续装车，当检测到无车时，将在装矸高度到位后停止胶带机运行并停止装车循环。

在需要进入检修模式时，首先拍下急停按钮，随后拔出急停按钮，在拔出急停按钮后的5秒内按下检修按钮，急停将进入检修模式，触摸屏上将亮起检修指示灯，随后在确认系统具备动车条件后，按着检修按钮再按动需要动作的按钮，如左侧油缸推车、右侧油缸推车、卡爪上升、卡爪下落、挡矸车复位等，则相关执行机构将动作，并通过显示屏上的相关显示灯进行动作指示，检修按钮或相关的动作按钮松开任意一个将停止动作，动作结束10秒内不再有其他执行机构动作时，系统将自动退出检修模式，如需进入还需重新拍下急停后，按照上述要求操作方可进入，防止其他人员误动按钮造成系统的误动。

本发明的操作方法是：

A、开启操作

1）操作前操作人员需分别给液压系统和控制系统送电，同时打开压风系统。

2）初始位置开启，矿车前到位指示必须亮起，即落煤点必须有车，后矿车检测处对准两车间隙。

（a）拔出急停按钮，按下复位按钮，然后再按下启动按钮，系统预警12秒。

（b）操作人员按下操作箱上的翻页按钮，并观察控制箱内的触摸屏，进入系统运行界面。

（c）观察运行界面的右下角处出现红底蓝字“胶带机闭锁中……”闪烁后，可以打点联系工作面后开启胶带机。

3）装矸过程中开启，因装矸过程异常急停后续急需装矸的，如后矿车检测处无车，落煤点有车的情况下可按上部操作；如果矿车在中间，一个装车循环未进行完，需继续进行的，按此步操作；如果位置乱了，需处理到上部条件后按上部要求操作。

（1）拔出急停按钮，先按下翻页按钮，再同时按下复位按钮，然后依次松开复位按钮和翻页按钮，最后按下启动按钮，系统会自动预警12s。

（2）观察运行界面的右下角处出现红底蓝字“胶带机闭锁中……”闪烁后，可以打点联系工作面后开启胶带机。

B、停止操作

1）长时间停止系统，需停止胶带机，按下急停按钮，再分别断开液压站和电控系统电源，关闭压风闸门。

2）临时性停止系统，只需停止胶带机，按下急停按钮即可。

3）如检测到最后一辆矿车后部装满后，将自动停机，即：胶带机闭锁线未恢复的情况下需人工停止胶带机运行。

Claims (8)

1.一种全自动连续出矸系统，包括轨道及在轨道上运行的矿车，其特征在于：在矿车的两侧设有推车系统，推动矿车移动；矿车上方设有挡矸系统，跟随矿车移动进行挡矸作业；液压系统为推车系统提供动力；压风系统用于实现挡矸系统的控制和复位功能；电控系统包括PLC、触摸屏、传感器、声光报警装置和按钮，通过传感器检测系统状态并控制相应的油缸和电磁阀。

2.根据权利要求1所述的一种全自动连续出矸系统，其特征在于：所述的推车系统包括推车油缸、油缸活塞杆、滑道以及推车机构，所述的推车机构包括滑轮、推车卡爪销轴、推车卡爪和卡爪复位弹簧，推车油缸中的油缸活塞杆连接推车机构的一侧，推车机构另一侧的滑轮下方设有推车卡爪销轴，推车卡爪销轴上设有推车卡爪，卡爪复位弹簧的两端分别连接油缸活塞杆一侧的推车机构上，另一端连接在推车卡爪上。

3.根据权利要求1所述的一种全自动连续出矸系统，其特征在于：所述的挡矸系统包括挡矸车护栏、挡矸车、卡爪升降控制销轴、卡爪控制气缸活塞杆、卡爪控制气缸、卡爪旋转销轴、卡爪、挡矸车复位气缸活塞杆和挡矸车复位气缸；其中挡矸车护栏设置在挡矸车的两侧，卡爪控制气缸通过卡爪控制气缸活塞杆连接卡爪升降控制销轴，使卡爪升降控制销轴能够在挡矸车和卡爪内的条形孔中移动，卡爪通过卡爪旋转销轴固定在挡矸车护栏上；挡矸车复位气缸通过通过挡矸车复位气缸活塞杆连接在挡矸车上下方的突出部上。

4.根据权利要求1所述的一种全自动连续出矸系统，其特征在于：所述的液压系统包括油箱、油泵和滤油器、左右两侧的推车油缸、单向节流阀和三位四通电磁换向阀，油箱连接油泵经滤油器分别连接左侧三位四通电磁换向阀和右侧三位四通电磁换向阀并分别连接左右两侧的油箱，两位三通电磁换向阀和溢流阀设置在右侧管道上。

5.根据权利要求1所述的一种全自动连续出矸系统，其特征在于：所述的压风系统包括挡矸车复位气缸、卡爪控制气缸、两位三通电磁换向阀、三位四通电磁换向阀和过滤器，其中过滤器分别连接第二两位三通电磁换向阀和三位四通电磁换向阀，第二两位三通电磁换向阀连接挡矸车复位气缸，三位四通电磁换向阀连接卡爪控制气缸。

6.根据权利要求1所述的一种全自动连续出矸系统，其特征在于：所述的推车系统和挡矸系统均设置在支腿上，所述的支腿为平行四边形放置，使两侧的推车油缸始终保持在伸出与复位交替工作状态。

7.根据权利要求1所述的一种全自动连续出矸系统，其特征在于：在矿车周围及推车系统、挡矸系统的周围设置有多处传感器，分别用于探测左侧油缸位置、矿车位置、右侧油缸位置和卡爪位置。

8.根据权利要求1所述的一种全自动连续出矸系统，其特征在于：所述的矿车内部的落煤点上方设有装矸高度检测探头。