CN103790584A - 一种用于硬岩矿开采的冲击辅助式掘进机 - Google Patents

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吴志波
徐红承
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Abstract

本发明公开了一种用于硬岩矿开采的冲击辅助式掘进机，包括底盘、安装在底盘上的驾驶室和悬臂（9），以及安装在悬臂（9）顶端的切割头（6），所述的悬臂（9）上安装有至少一个冲击装置（5），所述的冲击装置（5）中安装有可伸出缩回做冲击运动的冲击头（8），所述的冲击头（8）能伸到所述的切割头（6）前方。本发明在传统悬臂式掘进机切削破岩的功能基础上，增加了冲击破岩功能，使得破岩能力、适用范围和效率大幅度提升；并用轮胎自行式铲运机底盘代替履带式掘进机的底盘，使得行走机构更加灵活轻便，尤其是能够更好的适应地下矿山深部硬岩开采中作业面狭小复杂的环境。

Description

一种用于硬岩矿开采的冲击辅助式掘进机
技术领域
本发明涉及一种掘进机，尤其涉及一种底盘为铲运机底盘，破岩方式为冲击、切削组合破岩的掘进机。
背景技术
随着浅部矿产资源的逐渐枯竭，向矿山深部寻找资源成为必然趋势。深部高温、高应力、高岩溶水压和采矿活动扰动等“三高一扰动”的特点使得其岩石所处环境比较复杂，岩爆、分区破裂、突水等深部灾害频发，开采难度大大高于浅部开采。深部岩体储存有大量能量，在外界扰动下可诱发其能量释放，此特点一方面可以引发地质灾害的发生，另一方面可以利用岩体的高应力特点进行诱导致裂、破碎硬岩。所以有必要从硬岩破岩机理、岩层诱导致裂方法、矿石机械开采设备等方面进行全方位的研究，实现非煤矿山硬岩开采的机械化连续作业，克服钻爆法在硬岩深部矿山容易诱发灾害的现状。机械化采矿目前主要用在煤炭开采，因煤炭矿床为沉积矿床，具有平缓、规则的产状特点，硬度小，可用机械连续切割。早在上世纪末煤矿等软岩矿山就已经实现机械化连续开采，现如今部分矿山个别工作面甚至已实现了无人智能化开采。有鉴于此，英、法等矿业发达国家的一些专家，从长远目标出发，极力推崇用类似采煤机的连续切割机进行采矿，并提出用连续切割矿岩设备来取代传统的、基于爆破的硬岩矿采矿工艺，一些外国公司也投入巨资来开发机械切割破岩的采矿机、掘进机。目前三一集团等生产的掘进机已可在硬度系数12的岩体中掘挖。同时，有腐蚀性射流凿岩的钻进型采矿机，类似隧道掘进机的移动式采矿机等问世。此外，瑞典Atlas Copco公司与Bofiden采矿公司等联合研制出DBMN7050采矿机并进行了试验，南非研制出液压冲击式连续采掘机，德国Wirth公司与加拿大HDPK采矿研究中心联合研制出了四臂式的CM连续采矿机，美国Robbins公司研制了巷道掘进式的移动采矿机，取得了一定的成就。总体看来，以截齿切削破岩为主的悬臂式掘进机被普遍认为是比较适合用于非煤矿山的连续开采机械。
但是由于非煤矿山矿岩硬度系数大，传统的悬臂式掘进机其截齿切削破岩时不仅截齿消耗磨损严重，而且粉尘大，尤其遇到较完整的岩体时，单独的截齿切削破岩其经济适用性更是大打折扣。已有的研究和实践表明：当岩体节理较丰富时，宜用切削破岩方式破岩；而岩体较完整时，则采用冲击破岩方式更经济合理。实际工程中，两种岩体是交相存在的。可见，如果发明一种集冲击和切削两种破岩方式于一身的破岩设备，面对不同岩体可以灵活采用不同破岩方式，那么就可以很好的解决硬岩连续开采中所遇到的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能面对不同岩体灵活采用不同破岩方式的用于硬岩矿开采的冲击辅助式掘进机。
为了解决上述技术问题，本发明提供的用于硬岩矿开采的冲击辅助式掘进机，包括底盘、安装在底盘上的驾驶室和悬臂，以及安装在悬臂顶端的切割头，所述的悬臂上安装有至少一个冲击装置，所述的冲击装置中安装有可伸出缩回做冲击运动的冲击头，所述的冲击头能伸到所述的切割头前方。
所述的冲击装置为三组，分别安装在所述的悬臂的两侧和顶部。
所述的冲击装置包括电动机、传动轮、导向管和冲击头，所述的传动轮与所述的电动机传动连接，所述的固定块安装在所述的传动轮，所述的冲击头与所述的固定块之间通过三根轴和两个球铰式万向联轴器相连，所述的冲击头套装在所述的导向管中水平往复运动。
所述的传动轮与所述的电动机同轴传动连接。
所述的冲击头伸到所述的切割头前方0cm～20cm。
所述的悬臂的后端铰接在所述的底盘上，所述的悬臂与所述的底盘之间连接有液压杆。
所述的驾驶室为全封闭式驾驶室，所述的全封闭式驾驶室的左右两侧和前方均安装有观察窗。
所述的底盘为轮胎自行式底盘。
采用上述技术方案的用于硬岩矿开采的冲击辅助式掘进机，破岩装置由切割头和冲击装置两部分组成，破岩时切割头做旋转运动，其外围布置的截齿随其旋转切削破岩。冲击装置包括电动机、传动轮和冲击头，电动机和传动轮安装在悬臂内，电动机经蓄电池供电启动后与其同轴相连的传动轮随轴转动，并通过其上的固定块、球铰式万向联轴器和轴将传动轮的旋转运动转化为冲击头的直线往复运动，即冲击头可以沿着平行于悬臂轴向的方向伸出缩回做冲击运动，冲击头伸出切割头的长度范围为0cm～20cm，频率为20次/min～80次/min。工作时切割头旋转带动截齿进行切削破岩，冲击装置可以根据前方岩体的破碎程度有选择的带动冲击头进行冲击破岩，具体为：当前方岩体节理裂隙较发育时采用截齿切削破岩为主；当前方岩体较完整时，采用冲击头先冲击，使岩体产生裂隙，然后再用截齿进行切割，实现切削、冲击组合破岩。
本发明主要优点在于：本发明在传统悬臂式掘进机切削破岩的功能基础上，增加了冲击破岩功能，使得破岩能力、适用范围和效率大幅度提升；并用轴推力大的轮胎自行式铲运机底盘代替履带式掘进机底盘，使得行走机构更加灵活，尤其是能够更好的适应地下矿山深部硬岩开采中作业面狭小复杂的环境；同时，全封闭驾驶室可保护司机免受破碎岩石和粉尘的危害，且左右两侧和前方均安装的观察窗便于司机观察周围情况。
本发明所要解决的技术问题是提供一种能面对不同岩体灵活采用不同破岩方式的用于硬岩矿开采的冲击辅助式掘进机，包括破岩效率更高、更适合矿井下行走、对操作人员有更好防护等。
附图说明
图1为本发明整体主视图。
图2为本发明整体俯视图。
图3为悬臂右侧冲击装置的内部结构主视图。
图4为悬臂右侧冲击装置的内部结构左视图。
图5为悬臂右侧冲击装置的内部结构俯视图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
参见图1和图2，底盘为轴推力较大、行走机构较灵活的轮胎自行式铲运机的轮胎自行式底盘1，轮胎自行式底盘1上设有驾驶室，悬臂9连接在轮胎自行式底盘1上，悬臂9安装有冲击装置5，冲击装置5中安装有可伸出缩回做冲击运动的冲击头8，冲击头8伸到切割头6前方，切割头6安装在悬臂9的顶端，切割头6上以一定规律布置有截齿7。
优选地，冲击装置5为三组，分别安装在悬臂9的两侧和顶部。
参见图3、图4和图5，具体地，冲击装置5包括电动机12、传动轮11、导向管10和冲击头8，电动机12由安装在轮胎自行式底盘1中的蓄电池带动，传动轮11与电动机12传动连接，优选地，传动轮11与电动机12同轴传动连接，固定块13安装在传动轮11，冲击头8与固定块13之间通过三根轴15和两个球铰式万向联轴器14相连，冲击头8套装在导向管10中水平往复运动，冲击头8伸到切割头6前方0cm～20cm，频率为20次/min～80次/min。
优选地，悬臂9的后端铰接在轮胎自行式底盘1上，悬臂9与轮胎自行式底盘1之间连接有液压杆4，悬臂9在液压杆4的控制下作前、后、上、下的位置调整。
优选地，驾驶室为全封闭式驾驶室3，保护司机免受破碎岩石和粉尘的危害，全封闭式驾驶室3的左右两侧和前方均安装有观察窗2，便于司机观察周围情况。
参见图1、图2、图3、图4和图5，破岩部位由切割头6和冲击装置5两部分组成。工作时切割头6旋转带动截齿7进行切削破岩，冲击装置5可以根据前方岩体的破碎程度有选择的带动冲击头8进行冲击破岩，具体为：当前方岩体节理裂隙较发育时采用截齿7切削破岩为主；当前方岩体较完整时，采用冲击头8先冲击，使岩体产生裂隙，然后再利用截齿7进行切割，实现冲击、切削组合破岩。
参见图3、图4和图5，电动机12经蓄电池供电启动后，与其同轴的传动轮11做旋转运动，并通过其上的固定块13、球铰式万向联轴器14和轴15将旋转运动转化为冲击头8的沿导向管10的往复冲击运动。从而实现冲击破岩。

Claims (8)

1.一种用于硬岩矿开采的冲击辅助式掘进机，包括底盘、安装在底盘上的驾驶室和悬臂（9），以及安装在悬臂（9）顶端的切割头（6），其特征在于：所述的悬臂（9）上安装有至少一个冲击装置（5），所述的冲击装置（5）中安装有可伸出缩回做冲击运动的冲击头（8），所述的冲击头（8）能伸到所述的切割头（6）前方。
2.根据权利要求1所述的用于硬岩矿开采的冲击辅助式掘进机，其特征在于：所述的冲击装置（5）为三组，分别安装在所述的悬臂（9）的两侧和顶部。
3.根据权利要求1或2所述的用于硬岩矿开采的冲击辅助式掘进机，其特征在于：所述的冲击装置（5）包括电动机（12）、传动轮（11）、导向管(10)和冲击头（8），所述的传动轮(11)与所述的电动机(12)传动连接，所述的固定块(13)安装在所述的传动轮(11)，所述的冲击头(8)与所述的固定块(13)之间通过三根轴(15)和两个球铰式万向联轴器(14)相连，所述的冲击头(8)套装在所述的导向管(10)中水平往复运动。
4.根据权利要求3所述的用于硬岩矿开采的冲击辅助式掘进机，其特征在于：所述的传动轮(11)与所述的电动机(12)同轴传动连接。
5.根据权利要求1或2所述的用于硬岩矿开采的冲击辅助式掘进机，其特征在于：所述的冲击头（8）伸到所述的切割头（6）前方0cm～20cm。
6.根据权利要求1或2所述的用于硬岩矿开采的冲击辅助式掘进机，其特征在于：所述的悬臂（9）的后端铰接在所述的底盘上，所述的悬臂（9）与所述的底盘之间连接有液压杆（4）。
7.根据权利要求1或2所述的用于硬岩矿开采的冲击辅助式掘进机，其特征在于：所述的驾驶室为全封闭式驾驶室（3），所述的全封闭式驾驶室（3）的左右两侧和前方均安装有观察窗（2）。
8.根据权利要求1或2所述的用于硬岩矿开采的冲击辅助式掘进机，其特征在于：所述的底盘为轮胎自行式底盘(1)。
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