[发明专利]一种双巷道联合快速掘进排矸系统及方法

说明书

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；