岩巷机械化作业线矸石高效装运技术研究与应用①

摘 要：为了提高矿井岩巷的掘进速度和机械化水平，该文详细介绍了二种机械化作业线的高效装运技术现状及特点，提出了“岩巷用全液压钻车+挖掘式装载机+岩巷转运皮带机+串联矿车组”及“岩巷用全液压钻车+挖掘式装载机+岩巷转运皮带机+矸仓+主煤流皮带机+地面分矸系统”两种高效能矸石装运技术方案，并对其中关键环节进行了分析及研究，提出解决方法及措施。

关键词：岩巷机械化  高效装运  技术方案  研究应用

中图分类号：TH24 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）10（c）-0041-02

1 岩巷掘进装运技术现状

目前，国内岩巷掘进以手风钻钻眼爆破工艺为主，耙斗装岩机配合矿车将矸石运输升井。这种矸石装运方式属于间断不连续排矸形式，装、运分开顺序作业，耙装机作业时不能运输，装矸工序占用时间较长，而且受到矿车供应量不均衡的影响大，一旦空载矿车供应不上，巷道迎头掘进作业就得停止，是制约掘进效率的关键因素之一。另外，也有部分煤矿采用耙斗装岩机配合侧卸式装岩机装矸，矿车运输，还有部分矿山采用梭式矿车运输，这些矸石运输方式在一定程度上提高了运输效率，但仍然属于间断不连续作业形式，同样受到矿车周转效率低等因素制约。

2 高效矸石装运方案技术分析

2.1 岩巷掘进用全液压钻车+挖掘式装载机+岩巷转运皮带机+串联矿车组方案

为优化岩巷机械作业装运工序，设计了一种适用于平巷、斜巷大断面全岩巷道快速掘进设备装运系统，系统配套打眼设备为CMJ17行煤矿用全液压掘进钻车，采用ZWY-120/55L型防爆型履带式挖斗装载机装矸，通过岩巷转运胶带输送机将矸石直接装运至串联矿车内，电机车牵引矿车至采区车场，即组成了“岩巷掘进用全液压钻车+挖掘式装载机+岩巷转运皮带机+串联矿车”高效能装运出矸系统，如图1所示。

2.1.1 挖掘式装载机的结构特征及应用特点

“岩巷掘进用全液压钻车+挖斗装载机+岩巷转运皮带机+串联矿车”主要由行驶、挖掘、输送三大机构及液压、电气二大系统组成。该机具有如下功能：（1）液压驱动行走功能通过液压马达驱动履带行走，液压马达具有前行、后退、自动刹车三种性能;（2）挖掘采集功能由机械手完成，机械手具有挖掘、伸臂、装料，卸料性能，大臂可上升、下降，左右回转，挖掘采集的操纵由全液压控制;（3）输送、装车功能能由配套输送机系统完成，输送架前接料口与矿石接触面紧密，工作时稳定性强，同时可以收集散矸，平整巷道。

挖掘装载机具有如下优点：（1）挖掘装载机采用机械扒矸代替了原来人站在耙斗式装岩机扒矸的方式，避免了矸石坠落或钢丝绳弹出伤人的危险，扒矸作业是由机械臂完成，这样在空顶情况下作业，保证了工人的施工安全;（2）挖掘装载机自配运输系统与转运皮带机搭接，实现了矸石装运的连续性，提高了矸石装运效率。与耙斗式装渣机相比，它的工作臂的作业范围大，减少了设备来回移动距离，提高了工效;（3）挖掘装载机采用履带式行走，与耙斗式装渣机相比，挖掘装载机的爬坡能力强，可以在大坡度上下山巷道中施工作业;（4）人工工效高。与耙斗式装岩机相比，操作人员由2～3人减为只需1人，降低了劳动强度，实现了减人提效。

2.1.2 串联矿车组间隔空隙挡矸系统结构特征及应用特点

在“岩巷掘进用全液压钻车+挖斗装载机+岩巷转运皮带机+串联矿车”方案中，如果转运皮带机在连续运转的状态下向串联矿车组内装矸石，则由于串联矿车组矿车与矿车之间存在一定的间隔空隙，当机车牵引矿车组移动，两辆矿车间的间隔空隙到达矸石落点位置时，矸石会通过矿车间的间隔空隙撒落到地上，且撒落量大，人工清理困难。如果转运皮带机断续运转向串联矿车组内装矸石，可解决矿车组撒矸落地问题，但同时由于装矸的不连续性，一方面降低了矸石装运效率;另一方面转运皮带机需频繁点动开停，容易烧坏电机。

为此，设计出一套串联矿车组间隔空隙挡矸系统，在图1中，电机车牵引矿车组移动，当两辆矿车的间隔空隙到达落矸点位置时，串联矿车组间隔空隙挡矸系统启动，三角形的分矸装置快速移动遮住两辆矿车间的间隔空隙，落下来的矸石被三角形的分矸装置分流至两辆矿车内。当间隔空隙越过落矸点后，间隔空隙挡矸系统回复初始位置，等待下一个矿车间间隔空隙到来，重复上述动作，直到矿车组完成装矸作业。

串联矿车组间隔空隙挡矸系统主要由平移机构、升降机构、挡矸机构三大机构及液压、电气二大系统组成。该矿车间隙挡矸装置具有以下优点：

（1）利用传感器精确地检测矿车运行时的位置，传输给PLC，再发出信号控制液压系统，使整个分矸过程更加地可靠。

（2）矿车与矿车之间的间隙运动至落矸点位置时，自动挡矸装置遮在两矿车间隔空隙处，很好地解决了矿车组连续装矸矸石撒落问题（如图2所示）。

（3）该串联矿车组间隔空隙挡矸系统实现了转运皮带机连续装运矸石，同时系统的操作可由转运皮带机司机兼职操作，无需增加操作人员。

2.2 岩巷掘进用全液压钻车+挖掘式装载机+岩巷转运皮带机+矸仓+主煤流皮带机+地面分矸皮带机系统

“岩巷掘进用全液压钻车+挖掘式装载机+岩巷转运皮带机+矸仓+主煤流皮带机+地面分矸皮带机系统”迎头装载工序同“岩巷掘进用全液压钻车+挖掘式装载机+岩巷转运皮带机+串联矿车组系统”一样，装、运一体化平行作业，出矸运输效率高，如图3所示。下面重点介绍一下煤矸分流器在该系统中的应用。

2.2.1 煤矸分流器的结构特征及应用特点

煤矸分流器主要由溜煤板、改向挡板、电液推移机构及液压动力源等组成。当煤矸分流器保持在出煤状态时，改向挡板旋转至出煤位置，煤流落到出煤皮带机上运走;当煤矸分流器切换到出矸状态时，改向挡板绕旋转轴旋转约45°，到达出矸位置，矸石落到出矸皮带机上运走，改向挡板旋转通过电液推动器实现位置转换。煤矸分流器具有以下优点：

（1）煤矸分流器结构简单，动态分流，出煤出矸转换快，效率高。

（2）利用两条专用皮带机分别运煤运矸，运输效率高，做大限度的保证了煤质质量，提高了经济效益。

（3）同时装置的操作可由皮带机司机兼职操作，无需增加人工成本。

3 结语

“岩巷用全液压钻车+挖掘式装载机+岩巷转运皮带机+串联矿车组”主要适用于井下轨道运输系统高效可靠，提升运输能力强的矿井。而“岩巷用全液压钻车+挖掘式装载机+岩巷转运皮带机+矸仓+主煤流皮带机+地面分矸系统”主要适用于主煤流皮带机运输能力富余量大，轨道提升运输能力不足的矿井。两套方案均实现了机械化、自动化作业，提高了矸石装运机械化水平，实现了矸石装运连续作业，缩短了矸石装运时间，降低了工人劳动强度，具有良好的推广应用前景。

参考文献

[1] 邵虎成.岩巷装载技术及其发展[J].建井技术，1996（5-6）：20-21.

[2] 杨晓，杨永兴，杨淼.岩巷掘进连续排矸系统的应用与分析[J].煤矿机电，2012（5）：125-126.