CN108316932B - 岩巷掘进中大孔径掏槽孔快速掏槽装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种岩巷掘进中大孔径掏槽孔快速掏槽装置，解决了在现有钻爆法岩巷掘进中无法实现快速钻打完成大孔径陶槽孔的难题。在工作台（6）的右端固定设置有后风缸（7），在滑板（5）上固定设置有单杠轴轴承左支架（11）和单杠轴轴承右支架（12），在左轴承（13）与右轴承（14）之间设置有单杠轴（15），在单杠轴的左端连接有左摆动圆盘（16），在左摆动圆盘的左侧盘面的同一圆周上等间隔弧度地设置有风力驱动的冲击钻（17），在左轴承与右轴承（14）之间的单杠轴（15）上分别固定穿接有立体圆环状总风包（18）和立体圆环状总水包（19），单杠轴与变速箱（20）及伺服电机（21）连接。极大地扩大了爆破自由面，大幅度提高了掘进速度。

Description

岩巷掘进中大孔径掏槽孔快速掏槽装置

技术领域

本发明涉及一种钻爆法岩巷掘进设备，特别涉及一种硬岩岩巷的大孔径深孔的快速掏槽装置。

背景技术

目前，钻爆法岩巷掘进周期长，现场采掘失衡现象普遍存在，严重制约了井下掘进速度的提升。岩巷掘进施工技术的提升对岩巷掘进水平的提高，以及缓解采掘矛盾至关重要。传统的钻爆法掘进工艺成熟，施工成本低廉，在岩巷掘进中占据主导地位。而掏槽又是岩巷钻爆法掘进的重要环节之一，随着炮孔深度的不断增大，在硬岩条件下一般采用掏槽爆破。现有的掏槽方式主要包括斜孔掏槽和直孔掏槽两大类；所述的直孔掏槽的特点是以空孔作为主要自由面的爆破，由于掏槽孔是相互平行的，因此从孔口到孔底最小抵抗线是相同的，形成的槽腔形状规整。但是，由于直孔掏槽形成的槽腔小，大断面硬岩深孔掘进时，夹制作用大，炮孔数量多，钻眼作业占用循环时间长，炮孔利用率不高，致使爆破效率低下。现有直孔掏槽一般是通过风力驱动的冲击钻来完成的，设备成本低廉，现场操作简单，但该冲击钻的口径有限，无法完成较大口径的掏槽；一些设备生产厂家一直致力开发较大口径的掏槽设备，这些钻头基本是通过水钻磨削的原理对围岩进行切削的，存在直孔掏槽口径提升不明显（一般不超过400毫米）、掏槽掘进速度提高不多和设备投资成本太高的缺陷，特别是现场施工环境恶劣，在掏孔一个掘进尺寸完成后，需要放炮时，必需将掏孔设备后撤到安全位置，笨重庞大的设备致使移动困难，导致这些设备提高掘进速度效果不明显，开发出的设备基本处于无法正常应用的状态。

发明内容

本发明提供了一种岩巷掘进中大孔径掏槽孔快速掏槽装置，解决了在现有钻爆法岩巷掘进中无法实现快速钻打完成大孔径陶槽孔的技术难题。

本发明是通过以下技术方案解决以上技术问题的：

本发明的总体构思是：将多个风力驱动的冲击钻组合布置在一个可以自转摆动的圆盘的圆周上，并将这些风力驱动的冲击钻的气缸与一个总气包连通在一起，设置一个总的气腿，该总的气腿的气缸与总气包连通，通过总气包中的风动实现对多个风力驱动的冲击钻的钻杆的冲击推进；在冲击推进过程中，多个钻杆上的钻头在岩壁的张子面上的同一圆周上边沿圆弧摆动边向前钻进，从而形成大口径的圆环状钻进孔，做为大口径自由面的爆破掏槽孔，进而达到快速掘进的目的。

一种岩巷掘进中大孔径掏槽孔快速掏槽装置，包括工作台，在工作台上设置有滑轨，在滑轨上设置有滑板，在工作台的右端固定设置有后风缸，后风缸的输出气腿与滑板的右端连接在一起；在滑板上固定设置有单杠轴轴承左支架和单杠轴轴承右支架，在单杠轴轴承左支架上设置有左轴承，在单杠轴轴承右支架上设置有右轴承，在左轴承与右轴承之间设置有单杠轴，在单杠轴的左端连接有左摆动圆盘，在左摆动圆盘的左侧盘面的同一圆周上等间隔弧度地设置有风力驱动的冲击钻，在左轴承与右轴承之间的单杠轴上分别固定穿接有立体圆环状总风包和立体圆环状总水包，单杠轴与变速箱的输出端连接在一起，在变速箱的输入端上连接有伺服电机，伺服电机通过伺服电机座固定连接在滑板上；后风缸与立体圆环状总风包通过软管连通在一起。

伺服电机是设置在滑板的右端，单杠轴的右端通过变速箱与伺服电机机械连接在一起。

伺服电机是设置在滑板的中央位置上，单杠轴的中央位置上设置有中央齿轮，单杠轴通过中央齿轮与变速箱及伺服电机机械连接在一起；在单杠轴的右端连接有右摆动圆盘。

单杠轴与左摆动圆盘是通过键连接在一起的，单杠轴与右摆动圆盘是通过键连接在一起的；或者，左摆动圆盘是胀接在单杠轴上的，右摆动圆盘是涨接在单杠轴上的。

在摆动圆盘的左侧盘面的同一圆周上等间隔弧度地设置有6-10个风力驱动的冲击钻。

在摆动圆盘的左侧盘面的同一圆周上等间隔弧度地设置有8个风力驱动的冲击钻。

每个风力驱动的冲击钻的输入风管与立体圆环状总风包连通在一起；每个风力驱动的冲击钻的输入水管与立体圆环状总水包连通在一起。

在工作台的左端固定设置有前风缸，前风缸的输出气腿与滑板的左端连接在一起，在软管上设置有电控气路转化阀，电控气路转化阀的第三端口通过另一软管与前风缸连通在一起。

风力驱动的冲击钻上设置有可装卸冲击钻杆，在可装卸冲击钻杆上设置有可装卸球形冲击钻头；可装卸冲击钻杆的长度为1.8-3米。

在工作台上设置有电控器，电控器分别与伺服电机和电控气路转化阀电连接在一起。

本发明的岩巷的大孔径的快速掏槽装置，克服了钻爆法岩巷掘进周期长的难题，彻底解决了现场采掘失衡现象普遍存在的难题，设备投资成本低，设备使用维护简单容易，可一次性快速地完成大口径掏槽孔的钻打，一次性掏槽孔的孔径可达800-1000毫米，极大地扩大了爆破自由面，大幅度提高了掘进速度。

附图说明

图1是本发明的摆动圆盘16的摆动驱动设置在单杠轴15的一侧时的结构示意图；

图2是沿图1的横向轴线刨开时的本发明结构示意图；

图3是本发明的可装卸冲击钻杆26与可装卸球形冲击钻头27之间的连接结构示意图；

图4是本发明的摆动圆盘16的摆动驱动设置在单杠轴15的中央位置处时的结构示意图；

图5是沿图4的横向轴线刨开时的本发明结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明：

一种岩巷掘进中大孔径掏槽孔快速掏槽装置，包括工作台6，在工作台6上设置有滑轨4，在滑轨4上设置有滑板5，在工作台6的右端固定设置有后风缸7，后风缸7的输出气腿8与滑板5的右端连接在一起；在滑板5上固定设置有单杠轴轴承左支架11和单杠轴轴承右支架12，在单杠轴轴承左支架11上设置有左轴承13，在单杠轴轴承右支架12上设置有右轴承14，在左轴承13与右轴承14之间设置有单杠轴15，在单杠轴15的左端连接有左摆动圆盘16，在左摆动圆盘16的左侧盘面的同一圆周上等间隔弧度地设置有风力驱动的冲击钻17，在左轴承13与右轴承14之间的单杠轴15上分别固定穿接有立体圆环状总风包18和立体圆环状总水包19，单杠轴15与变速箱20的输出端连接在一起，在变速箱20的输入端上连接有伺服电机21，伺服电机21通过伺服电机座22固定连接在滑板5上；后风缸7与立体圆环状总风包18通过软管23连通在一起；本发明充分利用了几十年来煤矿井下在钻爆法岩巷掘进中使用的风镐冲击电钻，在分析总结传统的人工手持使用的原理后，创造性提出将其组合到摆动圆盘上，将摆动圆盘组合在一个可柔性前后滑动的滑块上，用一个总的大的风缸上的输出气褪实现对滑块的冲击气动，实现组合到摆动圆盘上的多个冲击电钻的对岩体的冲击钻孔；在整个冲击钻孔的同时，滑块上的伺服电机带动摆动圆盘围绕摆动圆盘的中心轴线进行摆动，使钻头在岩面上沿圆周边摆边钻，将传统的钻打直孔变成钻打出弧形槽，多个钻头打出的弧形槽彼此连通，最终形成环形掏槽，实现了掏槽孔的大爆破自由面的形成。

本发明实现具体有两种方案，但决不限于这两种方案：第一种方案是：将伺服电机21设置在滑板5的右端，单杠轴15的右端通过变速箱20与伺服电机21机械连接在一起；伺服电机21的摆动驱动通过单杠轴15传递到左摆动圆盘16上，左摆动圆盘16摆动，实现其上的各风力驱动的冲击钻17上的可装卸冲击钻杆26带动可装卸球形冲击钻头27在圆弧轨迹的来回摆动钻孔，这种传动方式存在扭矩传动距离长，单杠轴15另一端的左摆动圆盘16箭切力受限，同时，由于单杠轴15上的配重不均衡，容易造成左轴承13和右轴承14损坏。

第二种方案是：将伺服电机21是设置在滑板5的中央位置上，单杠轴15的中央位置上设置有中央齿轮，单杠轴15通过中央齿轮与变速箱20及伺服电机21机械连接在一起；在单杠轴15的右端连接有右摆动圆盘31；由于单杠轴15上的配重均衡，不容易造成左轴承13和右轴承14损坏；同时，伺服电机21的摆动驱动是在单杠轴15的中央位置处传递到左摆动圆盘16上，使左摆动圆盘16的带动力矩更大，从而加大了可装卸球形冲击钻头27在圆弧轨迹的来回摆动钻孔箭切力矩，与此同时，右摆动圆盘31与左摆动圆盘16的同向摆动，也有利于对单杠轴15的保护；在右摆动圆盘31也可装配风力驱动的冲击钻17，实现设备两方向均可工作，右摆动圆盘31与左摆动圆盘16完全一样，可互为备件。

单杠轴15与左摆动圆盘16是通过键连接在一起的，单杠轴15与右摆动圆盘31是通过键连接在一起的，这种结构特别方便在井下现场进行装配和维护，当某一部件损坏后，可立刻进行方便更换；或者，左摆动圆盘16是热胀接在单杠轴15上的，右摆动圆盘31是涨接在单杠轴15上的；单杠轴15与右摆动圆盘31是通过键连接在一起的。右摆动圆盘31是热胀在单杠轴15上的。

在左摆动圆盘16的左侧盘面的同一圆周上等间隔弧度地设置有6-10个风力驱动的冲击钻17。

在左摆动圆盘16的左侧盘面的同一圆周上等间隔弧度地设置有8个风力驱动的冲击钻17；通过电控器28将伺服电机21设置成左摆动圆盘16摆动45度的工作状态，即可实现环形槽的钻打完成。

每个风力驱动的冲击钻17的输入风管与立体圆环状总风包18连通在一起，立体圆环状总风包18做为总风包，将相同压力的风输入到各风力驱动的冲击钻17中；每个风力驱动的冲击钻17的输入水管与立体圆环状总水包19连通在一起，实现对钻头的水冷，整个钻进机构就像一个放大的传统的风镐冲击电钻，通过后风缸7实现对岩体的冲击钻孔。

在工作台6的左端固定设置有前风缸9，前风缸9的输出气腿10与滑板5的左端连接在一起，在软管23上设置有电控气路转化阀24，电控气路转化阀24的第三端口通过另一软管25与前风缸9连通在一起；在钻进中若遇到硬岩，出现卡滞现象，可通过电控气路转化阀24关闭后风缸7，打开前风缸9，将滑板5向后移动，撤出卡滞的钻杆，起到保护钻杆的作用。

风力驱动的冲击钻17上设置有可装卸冲击钻杆26，在可装卸冲击钻杆26上设置有可装卸球形冲击钻头27；可装卸冲击钻杆26的长度为1.8-3米，当环形槽形成较深时，可更换长度较大的钻杆。

在工作台6上设置有电控器28，电控器28分别与伺服电机21和电控气路转化阀24电连接在一起；可在电控器28中设置单片机，通过编写程序实现整个钻进过程的全自动化控制。

工作台6是固定设置在移动小车2上的，移动小车2设置在简易轨道1上，移动小车2的车轮3为带有锁紧机构的车轮；在掘进过程中可通过移动小车2的推进，实现深孔的钻进；也可在移动小车2上设置驱动电机，将该驱动电机与电控器28电连接，实现移动小车2前进的电控。

立体圆环状总风包18通过总风管29与风源管连通在一起，立体圆环状总水包19通过总水管30与水源管连通在一起；风源管和水源管为矿井下现有的设施，只需接通即可利用。

Claims (7)

1.一种岩巷掘进中大孔径掏槽孔快速掏槽装置，包括工作台（6），在工作台（6）上设置有滑轨（4），在滑轨（4）上设置有滑板（5），其特征在于，在工作台（6）的右端固定设置有后风缸（7），后风缸（7）的输出气腿（8）与滑板（5）的右端连接在一起；在滑板（5）上固定设置有单杠轴轴承左支架（11）和单杠轴轴承右支架（12），在单杠轴轴承左支架（11）上设置有左轴承（13），在单杠轴轴承右支架（12）上设置有右轴承（14），在左轴承（13）与右轴承（14）之间设置有单杠轴（15），在单杠轴（15）的左端连接有左摆动圆盘（16），在左摆动圆盘（16）的左侧盘面的同一圆周上等间隔弧度地设置有风力驱动的冲击钻（17），在左轴承（13）与右轴承（14）之间的单杠轴（15）上分别固定穿接有立体圆环状总风包（18）和立体圆环状总水包（19），单杠轴（15）与变速箱（20）的输出端连接在一起，在变速箱（20）的输入端上连接有伺服电机（21），伺服电机（21）通过伺服电机座（22）固定连接在滑板（5）上；后风缸（7）与立体圆环状总风包（18）通过软管（23）连通在一起；伺服电机（21）是设置在滑板（5）的中央位置上；单杠轴（15）的中央位置上设置有中央齿轮，单杠轴（15）通过中央齿轮与变速箱（20）及伺服电机（21）机械连接在一起；在单杠轴（15）的右端连接有右摆动圆盘（31）。

2.根据权利要求1所述的一种岩巷掘进中大孔径掏槽孔快速掏槽装置，其特征在于，单杠轴（15）与左摆动圆盘（16）是通过键连接在一起的；或者，左摆动圆盘（16）是胀接在单杠轴（15）上的。

3.根据权利要求2所述的一种岩巷掘进中大孔径掏槽孔快速掏槽装置，其特征在于，在左摆动圆盘（16）的左侧盘面的同一圆周上等间隔弧度地设置有6-10个风力驱动的冲击钻（17）。

4.根据权利要求3所述的一种岩巷掘进中大孔径掏槽孔快速掏槽装置，其特征在于，在左摆动圆盘（16）的左侧盘面的同一圆周上等间隔弧度地设置有8个风力驱动的冲击钻（17）。

5.根据权利要求3所述的一种岩巷掘进中大孔径掏槽孔快速掏槽装置，其特征在于，每个风力驱动的冲击钻（17）的输入风管与立体圆环状总风包（18）连通在一起；每个风力驱动的冲击钻（17）的输入水管与立体圆环状总水包（19）连通在一起。

6.根据权利要求3所述的一种岩巷掘进中大孔径掏槽孔快速掏槽装置，其特征在于，风力驱动的冲击钻（17）上设置有可装卸冲击钻杆（26），在可装卸冲击钻杆（26）上设置有可装卸球形冲击钻头（27）；可装卸冲击钻杆（26）的长度为1.8-3米。

7.根据权利要求3所述的一种岩巷掘进中大孔径掏槽孔快速掏槽装置，其特征在于，在工作台（6）上设置有电控器（28），电控器（28）分别与伺服电机（21）和电控气路转化阀（24）电连接在一起。