一种双巷道联合快速掘进排矸系统及方法
【技术领域】
[0001]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】
[0002]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】
[0003]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。
[0004]技术方案:为实现上述目的，本发明采用的技术方案为:
[0005]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1、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1、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。
[0006]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。
[0007]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。
[0008]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。
[0009]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。
[0010]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:
[0011](I)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 ;
[0012](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；
[0013](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；
[0014](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。
[0015]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】
[0016]图1为双巷道联合快速掘进排矸系统主剖面图；
[0017]图2为双巷道联合快速掘进排矸系统俯剖面图；
[0018]图3为双巷道联合快速掘进排矸系统左剖面图；
[0019]图4为矸石转运装置结构图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
[0021]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I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，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；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III14中后部，皮带输送机III14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III14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，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。
[0022]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。
[0023]如图3所示，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相互分尚并存在