CN103867203B - 矿山井巷链锯式硬岩掘进机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种矿山井巷链锯式硬岩掘进机，包括本体和液压装置，液压装置设置在本体上，设置有与液压装置的液压管路相连接的液压链锯和液压破碎头，分别产生切割或破碎作用；设置升降油缸和旋转油缸，升降油缸和旋转油缸分别与液压装置的液压管路相连接，升降油缸和旋转油缸的活塞杆分别连接在液压链锯和液压破碎头的后端，分别带动液压链锯和液压破碎头上、下或左、右移动；设置运送料带将掘进产生的岩石向后输送。本发明的掘进机，以机械化方式解决硬岩或超硬岩掘进问题，省去爆破工序，安全高效，不受火工产品使用管理规定的约束；巷道成型好，对围岩破坏小，可简化支护或不支护，节约作业时间和工程成本，加快施工进度、降低掘进成本。

Description

矿山井巷链锯式硬岩掘进机

技术领域

本发明涉及一种矿山井巷的掘进装置，特别是涉及一种用于超硬岩井巷的链锯式掘进机。

背景技术

煤矿等矿山井巷，都需要采用掘进方式，将井巷挖掘到符合开采施工的要求；现有技术的掘进方式，一般采用打眼爆破或掘进机掘进，打眼爆破是在需要掘进的区域钻设爆破用的炮眼，在炮眼内填入炸药，引爆炸药产生的冲击波和作用力将需要掘进区域的岩石、泥土等震松或使其开裂，进而方便掘进施工。

目前的各类掘进机，都是靠掘进机的切割头旋转，以截齿切割岩石来实现破岩掘进。但由于井下空间限制了掘进机的体积和功率的无限增大，材料和加工工艺限制了截齿硬度和强度的无限提高，故而所有的掘进机都仅适用于中等硬度以下的岩石（即：f<8或抗压强度<80MPa的岩石），一般切割头仅能对f=5的岩石进行截齿切割，超过这个硬度的岩石（硬岩或超硬岩），对掘进机的磨损很大，尤其是使切割头的截齿产生非常大的破坏，大幅度降低截齿的使用寿命，而且掘进施工效率很低；故，对硬岩和超硬岩（即：岩石f>8或抗压强度>80MPa）巷道的掘进，没有一种合适的掘进机，导致掘进施工效率很低、施工成本显著增大。

在生产建设过程中，大量的硬岩或超硬岩（即：岩石f>8或抗压强度>80MPa）巷道掘进只能采用传统的打眼爆破方式，效率低、工程质量差、安全上不可靠。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于解决现有掘进机仅适用于中等硬度以下的岩石，如用于硬岩或超硬岩则存在截齿破坏大、截齿的使用寿命短、掘进施工效率低、施工成本显著增大等缺陷，提供一种适用于硬岩或超硬岩掘进施工的矿山井巷链锯式硬岩掘进机。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种矿山井巷链锯式硬岩掘进机，包括本体液压装置，液压装置设置在本体上，其特征在于，在本体的前端，设置有液压链锯和液压破碎头，液压链锯和液压破碎头分别与液压装置的液压管路相连接，在液压装置液压油作用上，分别产生切割或破碎作用；在本体的前端，设置电动操作的伸缩部和电机，电机的输出动力经减速器减速后，与伸缩部连接，推动伸缩部前后移动，液压链锯和液压破碎头设置在伸缩部的前端；

设置升降油缸和旋转油缸，升降油缸和旋转油缸分别与液压装置的液压管路相连接，升降油缸和旋转油缸的活塞杆分别连接在液压链锯和液压破碎头的后端，分别带动液压链锯和液压破碎头上、下或左、右移动；

在液压链锯和液压破碎头的后面，设置运送料带，运送料带从本体中部斜向上延伸到本体后端；在运送料带的前端，设置铲板部，铲板部的斜度与运送料带相配合，后端与运送料带的前端配合；在铲板部上，设置两个相向转动的刮料星轮。

进一步的特征在于，在运送料带后面，配合设置第二次运输带，第二次运输带的前端与运送料带配合；第二次运输带的后端，配合设置一个破碎机将岩石进一步破碎。

设置左、右两条行走轨道，将破碎机设置在行走轨道上，破碎机是可移动式；左右两条行走轨道中间设置输送皮带，输送皮带与破碎机的出料口对应，将经破碎机破碎后从出料口出来的物料落入输送皮带上。

在本体底部，设置行走装置，行走装置与液压装置的液压管路相连接，在液压装置的液压油作用上，带动液压马达旋转，从而带动轮式行走装置的轮轴转动或履带式行走装置的履带转动。

本发明的有益效果在于：

1、以机械化方式解决硬岩或超硬岩掘进问题，省去爆破工序，安全高效，不受火工产品使用管理规定的约束；尤其是能适用于f>8或抗压强度>80MPa的硬岩和超硬岩的掘进施工。

2、切割平稳无振动，整机设计要求较低，产尘小、噪音小。

3、巷道成型好，对围岩破坏小，可简化支护或不支护，节约作业时间和工程成本，加快施工进度、降低掘进成本；掘进速度可高于传统掘进方式。

4、设备能耗低，切割所需能耗很小，破碎机所需能耗也很小。（传统掘进机总功率400千瓦以上）。

5、提高掘进施工的安全性，降低井巷施工的事故率，有效保护施工人员。

6、掘进矸石可加工成建筑材料，提升附加值。

附图说明

图1为本发明矿山井巷链锯式硬岩掘进机的结构简图；

图2是图1的俯视图。

图3是本发明矿山井巷链锯式硬岩掘进机的施工结构简图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

参见图1、2，一种矿山井巷链锯式硬岩掘进机，包括本体1液压装置2，所述本体1是掘进机的支撑架体，用于支撑掘进机的相关部件和安装这些部件。液压装置2设置在本体1上，包括现有的液压泵站、控制箱、液压油箱和液压管路等，为掘进机提供液压动力；作为一种现有技术的结构，在此不做进一步说明。

在本体1的前端，设置有液压链锯3和液压破碎头4，液压链锯3和液压破碎头4分别与液压装置2的液压管路相连接，在液压装置2液压油作用上，分别产生切割或破碎作用，作用在井巷的岩石上。液压链锯3和液压破碎头4都是现有技术（或现有结构），液压链锯3在现有技术中也称为液压链条锯，类似伐木工砍伐树木用的伐木锯等，在液压作用下产生切割作用，其能切割出拐角（圆弧形切割线路），而不产生过切现象；链锯可人工控制伸缩、开停、旋转，可向巷道轮廓外侧偏转一定角度。液压破碎头4，类似现有技术中的建筑施工的液压破碎装置，在液压作用下产生破碎作用力，作用在岩石上使岩石裂缝、破碎或粉碎，产生掘进；还可以在液压破碎头4上设置劈裂头，劈裂头是市场上现有的成型产品，劈裂头可伸入切割缝撬动石料，将石料与主体剥离。液压链锯3和液压破碎头4可转动式（折转式）设置在本体1的前端，根据施工的需要轮流转动到图中的水平位置或竖直位置，处于图中的水平位置时进行切割或破碎施工，从水平位置折转到竖直位置后，就处于非施工状态，使这个部件让开施工工位，让另一个部件进行施工操作。

为了增加施工操作的行程，在本体1的前端，设置电动操作的伸缩部5，液压链锯3和液压破碎头4设置在伸缩部5的前端；通过电动动作使伸缩部5向外伸长后，就能增大液压链锯3或液压破碎头4的工作行程，使液压链锯3或液压破碎头4产生向前给进，作用在岩石上，使施工更灵活、方便。伸缩部5，采用现有技术的结构，如滑动连接结构设置在本体1的前端，保证伸缩部5能相对于本体1的前端向前伸出或向后退缩，带动液压链锯3和液压破碎头4向前伸出或向后退缩。本发明是在本体1上设置电机6，电机6的输出动力经减速器7减速后，与伸缩部5连接，推动伸缩部5向前移动，直接或者间接带动液压链锯3旋转；在液压链锯3与伸缩部5之间，还设置截割臂8，液压链锯3通过截割臂8连接在伸缩部5上，在需要时用截割臂8修裁巷道轮廓，便于切割操作方便进行。

为了使液压链锯3和液压破碎头4在施工时能上下、左右移动，在本体1上设置升降油缸9和旋转油缸10，升降油缸9和旋转油缸10分别与液压装置2的液压管路相连接，升降油缸9和旋转油缸10的活塞杆分别连接在液压链锯3和液压破碎头4的后端，分别带动液压链锯3和液压破碎头4上下或左右移动。图中所示的具体结构，是在伸缩部5后面设置一个可转动的圆盘11，升降油缸9和旋转油缸10的活塞杆分别连接在圆盘11上，升降油缸9和旋转油缸10分别与液压装置2的液压管路相连接，在液压装置2液压油作用上，其活塞杆伸长或缩短，带动圆盘11上下或左右转动，分别带动液压链锯3和液压破碎头4上下或左右移动。

在液压链锯3和液压破碎头4的后面，设置运送料带15，运送料带15从本体1中部斜向上延伸到本体1后端，作为输送被液压链锯3和液压破碎头4切割下来的岩石（掘进矸石）的滑槽；运送料带15采用现有结构，在液压带动或电能带动下产生循环运动，将切割下来的岩石从地面输送到本体1后面，具体可采用液动刮板式输送装置。在运送料带15的前端，设置铲板部16，铲板部16的斜度与运送料带15相适应（可以完全相同），其前端向下倾斜（使用时与地面相接触），后端与运送料带15的前端配合；在铲板部16上，设置两个（一组）相向转动的刮料星轮17，液压带动或电能带动下产生相向转动的两个刮料星轮17能将切割下来的岩石拨到运送料带15上，通过循环转动的运送料带15的运动，将其从地面输送到本体1后面，实现自动输送切割下来的岩石的作用，提高本发明装置的机械化、自动化程度。

为了提高本发明装置自动化程度，在运送料带15后面，配合设置第二次运输带18，第二次运输带18的前端与运送料带15配合，使运送料带15输送的切割下来的岩石能准确落入第二次运输带18内，通过第二次运输带18输送到其后端。第二次运输带18的后端，配合设置一个破碎机19，具体可采用现有技术中的颚式破碎机，将岩石（大块的，或需要进一步破碎的）进一步破碎，破碎机19加工成石子或石粉，成为符合建筑需要的石料，通过将掘进矸石加工成建筑材料，提升附加值。

设置左右两条行走轨道20，将破碎机19设置在行走轨道20上，即破碎机19是可移动式，配合设置在左右两条行走轨道20上，左右两条行走轨道20中间设置输送皮带21，输送皮带21与破碎机19的出料口对应，将经破碎机19破碎后从出料口出来的物料落入输送皮带21上，将物料输送到施工作业区的后面。输送皮带21可以设置为伸缩式，便于延长破碎机19的工作行程，使破碎机19能与本发明的本体1配合，同步移动，具有较长的工作行程。

为了使本发明的装置具有自动行走功能，方便掘进施工操作，在本体1底部，设置行走装置22，行走装置22与液压装置2的液压管路相连接，在液压装置2的液压油作用上，带动液压马达旋转，从而带动轮式行走装置的轮轴转动或履带式行走装置的履带转动；行走装置22具体可以选用轮式或履带式，液压装置2带动液压马达旋转，从而带动轮式行走装置的轮轴转动或者带动履带式行走装置的履带主动轮转动，从而使轮子或履带转动，产生行走动作；行走装置22带动本发明装置前进或后退，能自动行走。行走装置22，不论是轮式还是履带式，都在现有技术中有相应的结构或装置，作为现有技术，在此不做进一步说明。

本发明的施工步骤如下：

矿山井巷的巷道断面一般是上部为拱形、下部为矩形的结构，底部一侧是水沟（可滞后几米施工），巷道宽度一般3~5米，高度2.5~4米，水沟宽度一般0.8米，深度0.6米。具体采用如下掘进施工方法：

1、按照设计要求，根据巷道断面形状，先用液压链锯3将巷道外轮廓切割出来；如图3所示，得到外轮廓切槽40。外轮廓切槽40上部为弧线（拱形结构），左右两条切槽为竖直线，形成上部为拱形、下部为矩形的结构。该种拱形结构也就是矿山巷道常用的端面形状；外轮廓切槽40的深度一般在0.6-1.2米，宽度稍大于液压链锯3链条的厚度。

切割外轮廓切槽40上部的弧线时，操作升降油缸9向上运动的同时操作左右旋转油缸10向左或右旋转，以及利用旋转电机6旋转液压链锯3，完成切槽40上部的弧线切割。

2、在巷道断面的水平方向和竖直方向进行切割，得到基本平行的水平切槽41和竖直切槽42，每条水平切槽41的间距为0.2—0.6米，每条竖直切槽42的间距为0.2—0.6米；基本平行。若干条水平切槽41和竖直切槽42相互交错，将外轮廓切槽40内部的巷道断面切割成纵横交错的网格状结构。

3、移开（或转动开）液压链锯3，用液压破碎头4撬断巷道断面内的第一块石料，然后依次撬断并取出。在破碎或撬断第一块石料时，可以选取容易施工操作的，将第一块石料破碎或撬断后，空出的位置就非常便于后续的施工操作了。

4、液压链锯3切割下来的岩石，以及液压破碎头4撬断的岩石，可以人工搬运，也可以设置如本发明的输送装置搬运；在具有本发明的输送装置时，通过两个（一组）相向转动的刮料星轮17的转动产生的拨料作用，将岩石拨到运送料带15上，通过运送料带15、第二次运输带18的输送，进入破碎机19进行破碎，得到建筑需要的石子。

根据需要，顺巷道走向切割水沟成型并取出石料，形成巷道水沟；并用修裁臂修裁巷道轮廓至最佳；由于岩石没有被爆破震松，井巷两端的岩石仍然很牢固，完全可以减少巷道支护，可以视情况进行巷道支护，以保障完全，同时也能降低施工成本。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，尽管申请人参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种矿山井巷链锯式硬岩掘进机，包括本体（1）液压装置2，液压装置（2）设置在本体（1）上，其特征在于，在本体（1）的前端，设置有液压链锯（3）和液压破碎头（4），可转动的液压链锯（3）和液压破碎头（4）分别与液压装置（2）的液压管路相连接，在液压装置（2）液压油作用上，液压链锯（3）产生切割作用，液压破碎头（4）产生破碎作用；在本体（1）的前端，设置电动操作的伸缩部（5）和电机（6），电机（6）的输出动力经减速器（7）减速后，与伸缩部（5）连接，推动伸缩部（5）向前移动，液压链锯（3）和液压破碎头（4）设置在伸缩部（5）的前端；

在本体（1）上设置升降油缸（9）和旋转油缸（10），升降油缸（9）和旋转油缸（10）分别与液压装置（2）的液压管路相连接，升降油缸（9）和旋转油缸（10）的活塞杆分别连接在液压链锯（3）和液压破碎头（4）的后端，分别带动液压链锯（3）和液压破碎头（4）上、下或左、右移动；

在液压链锯（3）和液压破碎头（4）的后面，设置运送料带（15），运送料带（15）从本体（1）中部斜向上延伸到本体（1）后端；在运送料带（15）的前端，设置铲板部（16），铲板部（16）的斜度与运送料带（15）相适应，后端与运送料带（15）的前端配合；在铲板部（16）上，设置两个相向转动的刮料星轮（17）。

2.根据权利要求1所述的矿山井巷链锯式硬岩掘进机，其特征在于，在运送料带（15）后面，配合设置第二次运输带（18），第二次运输带（18）的前端与运送料带（15）配合；第二次运输带（18）的后端，配合设置一个破碎机（19）将岩石进一步破碎。

3.根据权利要求2所述的矿山井巷链锯式硬岩掘进机，其特征在于，设置左右两条行走轨道（20），将破碎机（19）设置在行走轨道（20）上，破碎机（19）是可移动式；左右两条行走轨道（20）中间设置输送皮带（21），输送皮带（21）与破碎机（19）的出料口对应，将经破碎机（19）破碎后从出料口出来的物料落入输送皮带（21）上。

4.根据权利要求1-3任一所述的矿山井巷链锯式硬岩掘进机，其特征在于，在本体（1）底部，设置行走装置（22），行走装置（22）与液压装置（2）的液压管路相连接，在液压装置（2）的液压油作用上，带动液压马达旋转，从而带动轮式行走装置的轮轴转动或履带式行走装置的履带转动，产生行走动作。