CN110094204A - 一种具有双功能采矿装置的采矿机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种具有双功能采矿装置的采矿机，所述采矿机包括主体装置、行走装置、采矿装置和运输装置，所述采矿装置与主体装置连接，所述采矿装置包括一个或多个冲击钻和一个或多个切割器，所述冲击钻用于对矿源进行冲击以使矿源破碎，所述切割器用于对矿源进行切割以使矿源被切割。本发明提供的具有双功能采矿装置的采矿机通过切割器和冲击钻的配合作用，可提高采矿效率，且相较于传统的采用爆破法更安全有效。

Description

一种具有双功能采矿装置的采矿机

技术领域

本发明属于采矿技术领域，具体涉及一种具有双功能采矿装置的采矿机。

背景技术

目前，在平巷道式采矿作业中普遍采用的是在开采面上用钻孔机械开凿出许多爆破孔，然后在每个爆破孔中填上炸药进行爆破，之后将破碎的矿石清理运出。这种传统的作业方式因为不能进行连续的开采作业，需要开凿爆破孔、爆破、通风、取矿等一系列操作，需要操作人员较多，因而工作效率较低，且安全隐患多。

现有技术中，专利号为CN201010517286.2的专利公开了一种巷道采矿机，包括底盘，履带行走机构，回转底座、大臂、采矿机构和操纵装置，回转底座安装在底盘上，主机由动力装置驱动，整机通过配电装置外接供电，底盘的下方设置有矿石输送通道或者在履带行走机构的履带上方设置有矿石输送机构。采矿机构为液压锤或气压锤或电动锤或为铣挖机。但是巷道内的墙壁通常为一体式的，采用液压锤或气压锤进行开采，开采效率较低，大规模采矿难度大。

CN201620866195.2公开了一种以气动马达驱动的铝合金机壳的手持式气动冲击钻机，包括把手开关机构、变速机构、传动机构、离合机构、冲击机构、夹持机构、冷却机构、机壳、钻头；变速机构用于改变气动马达输出的转速和转矩；传动机构用于将变速机构输出的动力传递到安装在夹持机构内的钻头上；离合机构用于控制变速机构与传动机构之间齿轮副的啮合与脱开，使变速机构输出的转速和转矩传递或不传递到传动机构；冲击机构用于产生周期性频率的冲击力；夹持机构用于夹持钻头；冷却机构用于将冷却液从外部导入再喷淋在钻头上。但是该冲击钻机只能用于小量开采矿产，不能持续进行大量开采。

上述两种采矿机的采矿效率均不高。

CN102808617A公开了一种综合机械化岩巷掘锚机，主要包括铲板部、履带行走部、机架、旋转部、皮带运输部、伸缩截割部、液压钻机装置、超前支护装置、顶、底板支撑装置、液压控制系统及电气控制系统。该技术中公开的伸缩截割部是切削刀盘式或者常规截割头式，其作用还是对岩石的表面进行冲击而破碎，并没有切入岩石的内部，破坏岩石内部结构，其工作原理与本发明下述的切割器的原理不同。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种具有双功能采矿装置的采矿机。具体技术方案如下所述。

一种具有双功能采矿装置的采矿机，所述采矿机包括主体装置、行走装置、采矿装置和运输装置，所述采矿装置与主体装置连接，所述采矿装置包括冲击钻和切割器，所述冲击钻为一个或多个，所述切割器为一个或多个，所述冲击钻用于对矿源进行冲击以使矿源破碎，所述切割器用于对矿源进行切割以使矿源被切割。

优选的，所述冲击钻为液压冲击钻，所述切割器包括切割锯，所述切割锯通过旋转来进行切割。

优选的，所述主体装置设有机械臂，所述机械臂能够多角度转动，所述冲击钻固定于所述机械臂上，以使所述冲击钻能够在向上、向下、向前、向左、向右方向进行冲击，所述切割器固定于所述机械臂上，以使所述切割器能在向上、向下、向前、向左、向右方向进行切割。

优选的，所述主体装置还包括控制装置，所述控制装置用于控制所述冲击钻进行冲击，以及控制所述切割器进行切割。

优选的，所述控制装置控制所述冲击钻以第一预设频率和预设力度进行冲击，所述第一预设频率是指所述冲击钻在预设时间内进行冲击的次数；所述控制装置控制所述切割器以第二预设频率和预设线速度旋转以进行切割，所述第二预设频率是指所述切割器在所述预设时间内进行切割的次数；所述第一预设频率为所述第二预设频率的5-100倍数。

优选的，所述控制装置控制所述切割器在第一时间对矿源进行切割，所述控制装置控制所述冲击钻在第二时间对矿源进行冲击，所述第一时间先于所述第二时间，且所述第一时间与所述第二时间的时间间隔小于5min。

优选的，所述控制装置还根据矿源所处的环境参数和/或矿源参数来设置所述第一预设频率、预设力度、第二预设频率以及预设线速度。

优选的，所述环境参数包括温度、湿度、粉尘密度中的一种或多种，所述矿源参数包括矿源的硬度、粘度、含水量中的一种或多种。

优选的，一个所述切割器配置两个所述冲击钻，两个所述冲击钻设置在所述切割器的两侧，当所述切割器进行切割而将切割锯位于矿源中时，位于两侧的冲击钻分别从切割锯的两侧对矿源进行冲击。

优选的，所述冲击钻和所述切割器上均设置有距离感应器，所述距离感应器与所述控制装置连接，当所述距离感应器监测到所述冲击钻与所述切割器之间的距离小于预设距离时，所述控制装置控制所述冲击钻与所述切割器分开至两者之间的距离大于等于预设距离。

本发明的有益效果：本发明提供的具有双功能采矿装置的采矿机1通过切割器和冲击钻的配合作用，可提高采矿效率，且相较于传统的采用爆破法更安全有效。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的具有双功能采矿装置的采矿机的结构示意图。

图2为本发明一实施例提供的切割器的结构示意图。

图3为本发明一实施例提供的冲击钻的结构示意图。

具体实施方式

以下所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

请参阅图1，本发明一实施例提供一种具有双功能采矿装置的采矿机1，所述采矿机1包括主体装置10、行走装置20、采矿装置30和运输装置40，所述采矿装置30与主体装置10连接，所述采矿装置30包括冲击钻200和切割器100，所述冲击钻200为一个或多个，所述切割器100为一个或多个，所述冲击钻200用于对矿源进行冲击以使矿源破碎，所述切割器100用于对矿源进行切割以使矿源被切割。可以理解的是，所述矿源的种类优选为磷矿，本发明所述的矿源是指位于山体、地表下面等自然界中的矿坑、矿洞。

可以理解的是，所述冲击钻200对矿源进行冲击，是指冲击钻200以某一角度对矿源的表面施以一定力度进行冲击，而使矿源破碎，其中矿源被冲击破碎成矿块或者碎渣等形状的矿石，所述切割器100对矿源进行切割，是指切割器100以某一角度将切割器200的部分部件切进矿源内部，使得矿源内部结构被破坏，进而使矿源被切割的部分容易从矿源中脱离出来。

可以理解的是，所述切割器100和冲击钻200相互配合使用，进而提高矿源开采的效率，可以理解的是，当只采用冲击钻200直接冲击矿源表面时，由于矿源表面本身的结构比较坚硬且致密，需要冲击钻200以非常大的冲击力和速度进行冲击才能将破坏矿源的结构，进而使其破碎，且冲击钻200冲击矿源表面的面积有限，开采矿源的效率很难提高。在本发明中，如果将切割器100与冲击钻200配合使用，例如先采用切割器100对矿源表面进行切割，切割器100切入矿源内部，破坏矿源内部结构后再使用冲击钻200在切割器100切入矿源的位置附近进行冲击，可以使得矿源快速地破碎而脱落，且由于被切割的矿源结构已经被破坏，在冲击钻200冲击时能较大面积的使矿源破裂而形成矿块或者矿渣。在其他实施例中，可以先采用冲击钻200对矿源进行冲击，再使用切割器100进行切割。可以理解的是，当只采用切割器100直接切割矿源时，由于切割器200是切入进矿源内部的，其每一次工作只能朝向矿源一个方向进行切割，如果需要将矿源切割下来需要对矿源以多角度多次切割才能使大块的矿石从矿源脱落，另外，切割器100切入矿源的深度有限，开采矿源的效率很难提高。在本发明中，如果将切割器100与冲击钻200配合使用，比如先采用冲击钻200对矿源进行冲击，初步破坏矿源的结构，再使用切割器100进行切割，可以较大的提高采矿效率。

可以理解的是，所述主体装置10是指采矿机10本体。所述行走装置20是指能够驱动所述采矿机10行走的装置，例如驱动采矿机10在矿源的巷道中行走，所述行走装置20可以为轮式行走装置或履带式行走装置。所述运输装置40是指将被采矿装置30从矿源表面冲击和/或切割的矿块、矿渣运输出去，在一具体实施例中，所述采矿装置30设置在所述采矿机1行走的前方，所述运输装置40的一端位于所述采矿装置30的附近，所述运输装置40的另一端位于所采矿机1行走的后方，通过所述运输装置40将被采矿装置30开采的矿块或者矿渣运输到采矿机1行走的后方，进而从所述采矿机1行走的后方，将矿块或者矿渣运输离开矿源的巷道。

本发明提供的具有双功能采矿装置的采矿机1通过切割器100和冲击钻200的配合作用，可提高采矿效率，且相较于传统的采用爆破法更安全有效。

请参阅图2，在进一步的实施例中，所述冲击钻200为液压冲击钻，所述切割器100包括切割锯105，所述切割锯105通过旋转来进行切割。切割锯105在旋转的情况下具有较大的切割力度，进而可以有效切割矿源，以破坏矿源内部结构。所述切割锯105为圆盘切割锯。可以理解的是，所述切割锯105旋转的方向与矿源表面具有一定角度，优选的，所述切割锯105旋转的方向与矿源表面的角度为60-90°之间，也就是说切割锯105以与矿源表面夹角60-90°切割矿源表面。

在进一步的实施例中，所述主体装置10设有机械臂300，所述机械臂300能够多角度转动，所述冲击钻200固定于所述机械臂300上，以使所述冲击钻100能够在向上、向下、向前、向左、向右方向进行冲击，所述切割器100固定于所述机械臂300上，以使所述切割器300能在向上、向下、向前、向左、向右方向进行切割。可以理解的是，所述机械臂300可以为一个或者多个，也就是说切割器100和冲击钻200可同时设置在一个机械臂300上，也可分别设置在一个机械臂300上，还可以理解的是，为了使冲击钻200和切割器100能够实现在上下左右前后方向进行冲击或者切割，所述机械臂300可有多个子机械臂组成，以使冲击钻200和切割器100更灵活工作。

在进一步的实施例中，所述主体装置10还包括控制装置400，所述控制装置400用于控制所述冲击钻200进行冲击，以及控制所述切割器100进行切割。所述控制装置400连接所述冲击钻200和切割器100以对冲击钻200和切割器200进行控制。所述控制装置还与所述行走装置20、运输装置40连接，以控制行走装置20行走和控制运输装置400运输矿石。

在进一步的实施例中，所述控制装置400控制所述冲击钻200以第一预设频率和预设力度进行冲击，所述第一预设频率是指所述冲击钻200在预设时间内进行冲击的次数；所述控制装置400控制所述切割器100以第二预设频率和预设线速度旋转以进行切割，所述第二预设频率是指所述切割器100在所述预设时间内进行切割的次数；所述第一预设频率为所述第二预设频率的5-100倍数。以使所述切割器100进行切割的矿源被所述冲击钻200冲击形成矿块。一般情况下，切割器100对矿源切割的第二预设频率小于冲击钻200对矿源冲击的第一预设频率，也就是说在预设时间内切割器100切割矿源的次数要小于冲击钻200冲击矿源的次数。在本实施例中，将第一预设频率设置为第二预设频率的5-100倍数，可以使得冲击钻200与切割器100配合工作的效率更高。在一优选的实施例中，所述第一预设频率为所述第二预设频率的10-50倍数。在一更优选的实施例中，所述第一预设频率为所述第二预设频率的10-20倍数。可以理解的是，当所述切割锯105为圆盘切割锯时，当圆盘切割锯的直径确定后，“所述控制装置400控制所述切割器100以第二预设频率和预设线速度旋转以进行切割”还可以为：所述控制装置400控制所述切割器100以第二预设频率和预设转速旋转以进行切割。

在进一步的实施例中，所述控制装置400控制所述切割器100在第一时间对矿源进行切割，所述控制装置400控制所述冲击钻200在第二时间对矿源进行冲击，所述第一时间先于所述第二时间，且所述第一时间与所述第二时间的时间间隔小于5min。也就说采矿机1在本实施例中，先控制切割器100对矿源进行切割，在控制冲击钻200对矿源进行冲击，此方法的有益效果如前面所述，但在本实施例中，通过设置第一时间和第二时间时间间隔可以使得切割器100和冲击钻200配合效率更高，假设当切割器100先对矿源进行切割，然后等了很长时间才控制冲击钻200对矿源进行冲击，会使得采矿时间延长，且两者配合的工作效率会大大降低。在一优选的实施例中，所述第一时间与所述第二时间的时间间隔小于2min。在进一步的实施例中，当所述控制装置400控制所述切割器100在第一时间对矿源的第一位置进行切割后，所述控制装置400控制所述冲击钻200在第二时间对矿源的第二位置进行冲击，其中所述第二位置与所述第一位置的距离小于2m。也就是说，冲击钻200对矿源冲击的位置与切割器100切割矿源的位置不能相隔太远，否则，切割器100和冲击钻200配合发挥的效率会降低，这是因为切割器100切割矿源的面积有限，也就是破坏矿源内部结构的面积有限，当第一位置和第二位置相隔太远，第二位置的矿源可能并没有被切割器100破坏，而此时再将冲击钻200在相隔较远的第二位置进行冲击会达不到预想的效果。

在进一步的实施例中，所述控制装置400还根据矿源所处的环境参数和/或矿源参数来设置所述第一预设频率、预设力度、第二预设频率以及预设线速度。所述环境参数包括温度、湿度、粉尘密度中的一种或多种，所述矿源参数包括矿源的硬度、粘度、含水量中的一种或多种。所述粉尘密度是指单位空气体积内中粉尘颗粒的质量。可以理解的是，当采矿机1对巷道里面的矿源进行采矿时，所述矿源所处的环境参数和矿源参数对于冲击钻200和切割器100在工作时的安全性和高效性具有重要的影响。其中矿源参数是切割器100和冲击钻200工作参数的重要依据，例如当矿源的硬度较大时，需要冲击钻200以较大的力度进行冲击，或者需要切割器100以较大的预设线速度进行切割，另外矿源的粘度和含水量也是冲击钻200和切割器100工作参数调整的重要因素。环境参数对于采矿机1工作的环境安全性具有重要影响，例如当采矿机1在工作的过程中，矿源的温度过高且粉尘密度过大时，如果冲击钻200以较大的第一预设频率、预设力度冲击，切割器100仍然以较大的第二预设频率以及预设线速度切割，可能会发生粉尘爆炸等危险。因此，在本实施例中，控制装置400根据矿源所处的环境参数和/或矿源参数来设置所述第一预设频率、预设力度、第二预设频率以及预设线速度，可以保证采矿机1在具有高效率的同时还能保证工作安全性。

可以理解的是，所述主体装置10中包括监测温度的温度传感器、监测湿度的湿度传感器、监测粉尘密度的监测装置。其中所述矿源的硬度、粘度、含水量可通过人工取样进行检测，也可在主体装置10中安装相应的监测元件进行实时监测。

在一实施例中，一个所述切割器100配置两个所述冲击钻200，两个所述冲击钻200设置在所述切割器100的两侧，当所述切割器100进行切割而将切割锯105位于矿源中时，位于两侧的冲击钻200分别从切割锯100的两侧对矿源进行冲击。两个冲击钻200在切割器100的两侧进行冲击，进一步提高采矿效率。

在进一步的实施例中，所述冲击钻200和所述切割器100上均设置有距离感应器(图中未示出)，所述距离感应器与所述控制装置400连接，当所述距离感应器监测到所述冲击钻200与所述切割器100之间的距离小于预设距离时，所述控制装置400控制所述冲击钻200与所述切割器100分开至两者之间的距离大于等于预设距离。在本实施例中的设置可以避免冲击钻200和切割器100在配合工作时避免两者相撞而损坏。

请再次参阅图2，在本发明一实施例中，切割器100还包括底座101、支撑臂102、切割悬臂103、以及驱动装置104，所述支撑臂102与所述底座101活动连接，所述切割悬臂103与所述支撑臂102活动连接，所述驱动装置104和所述切割锯105均设于所述切割悬臂103上，且所述驱动装置104用于驱动所述切割锯105进行旋转，所述切割锯105用于旋转并切割矿坑表面。底座101可用于安装切割器100，通常将切割器100安装于采矿机中，在采矿机的配合下进行更有效地开采。支撑臂102主要起到支撑作用，用于支撑切割器100，优选地，支撑臂102还可调整切割器100与采矿机的相对位置，将切割器100进行移动。切割悬臂103主要是用于安装切割锯105以及驱动装置104，优选地，切割悬臂103还可调整切割锯105的位置，将切割锯105进行移动和/转动。驱动装置104主要是用于驱动切割锯105进行旋转。优选地，驱动装置104为马达。更优选地，驱动装置104为液压马达。切割器100通过底座101、支撑臂102、切割悬臂103、以及驱动装置104来控制切割锯105的移动与工作。切割锯105会在驱动装置104的驱动下进行高速旋转并切割矿石表面，而高速旋转的切割锯105在高切割力的作用下会切进矿源内部。因此在多次切割后，便可将矿石从进矿源表面给切割下来。

在进一步的实施例中，所述切割锯105包括切割盘1051和切割柱1052，所述切割柱1052设于所述切割盘1051的外圆壁上。切割柱1052设于切割盘1051的外圆壁上，由于矿石的硬度较高，而切割锯105的转速又较高，因此切割锯105受到的力较大，而切割柱1052的设置可以增加与矿石表面的切割面积，提高更大的切割力，更有利于进行切割。优选地，切割盘1051和切割柱1052的材质为硬质合金或耐磨不锈钢。更优选地，切割柱1052为掘齿。

在进一步的实施例中，所述切割悬臂103上还设有旋转装置107，所述旋转装置107与所述支撑臂102相连接，所述旋转装置107用于使所述切割锯105进行旋转。在切割悬臂103上设置旋转装置107，来使所述切割锯105进行360°任意角度的旋转，进而来有效地调节切割锯105的切割方向和切割位置。这样可利于切割装置100切割一些矿坑内的夹角部位，提高了切割装置100的切割效率。

请参阅图3，在本发明一实施例中，所述冲击钻200包括底座201、提升臂202、冲击臂203、液压驱动装置204、以及冲击钻杆205，所述提升臂202与所述底座201相连并用于控制所述冲击钻200的高度，所述冲击臂203与所述提升臂202活动连接，所述冲击臂203内设有所述液压驱动装置204，所述液压驱动装置204用于驱动所述冲击钻杆205进行往复冲击运动，所述冲击钻杆205用于往复冲击矿坑表面并将矿石从矿坑表面分离。提升臂202主要起支撑和提升的作用，用于支撑冲击钻200和调整冲击钻200相对采矿机的位置，将冲击钻200进行移动。冲击臂203中安装液压驱动装置204以及冲击钻杆205。优选地，冲击臂203还可以调整冲击钻杆205的位置，将冲击钻杆205进行移动。而液压驱动装置204主要是用于驱动冲击钻杆205进行往复地冲击。通过底座201、提升臂202、冲击臂203、以及液压驱动装置204来控制冲击钻杆205的移动与工作。而冲击钻杆205是冲击钻200中与矿源直接接触的部件，亦是起主要作用的部件。冲击钻杆205会在液压驱动装置204的驱动下进行高频地往复运动并冲击矿石表面。利用本实施例提供的切割器100和冲击钻200，不仅不会产生塌方的危险、而且对环境、矿石质量也不会带来影响，可持续、高效地进行矿石的开采，具有很大的实用性。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种具有双功能采矿装置的采矿机，其特征在于，所述采矿机包括主体装置、行走装置、采矿装置和运输装置，所述采矿装置与主体装置连接，所述采矿装置包括冲击钻和切割器，所述冲击钻为一个或多个，所述切割器为一个或多个，所述冲击钻用于对矿源进行冲击以使矿源破碎，所述切割器用于对矿源进行切割以使矿源被切割。

2.如权利要求1所述的具有双功能采矿装置的采矿机，其特征在于，所述冲击钻为液压冲击钻，所述切割器包括切割锯，所述切割锯通过旋转来进行切割。

3.如权利要求1所述的具有双功能采矿装置的采矿机，其特征在于，所述主体装置设有机械臂，所述机械臂能够多角度转动，所述冲击钻固定于所述机械臂上，以使所述冲击钻能够在向上、向下、向前、向左、向右方向进行冲击，所述切割器固定于所述机械臂上，以使所述切割器能在向上、向下、向前、向左、向右方向进行切割。

4.如权利要求2所述的具有双功能采矿装置的采矿机，其特征在于，所述主体装置还包括控制装置，所述控制装置用于控制所述冲击钻进行冲击，以及控制所述切割器进行切割。

5.如权利要求4所述的具有双功能采矿装置的采矿机，其特征在于，所述控制装置控制所述冲击钻以第一预设频率和预设力度进行冲击，所述第一预设频率是指所述冲击钻在预设时间内进行冲击的次数；所述控制装置控制所述切割器以第二预设频率和预设线速度旋转以进行切割，所述第二预设频率是指所述切割器在所述预设时间内进行切割的次数；所述第一预设频率为所述第二预设频率的5-100倍数。

6.如权利要求5所述的具有双功能采矿装置的采矿机，其特征在于，所述控制装置控制所述切割器在第一时间对矿源进行切割，所述控制装置控制所述冲击钻在第二时间对矿源进行冲击，所述第一时间先于所述第二时间，且所述第一时间与所述第二时间的时间间隔小于5min。

7.如权利要求5所述的具有双功能采矿装置的采矿机，其特征在于，所述控制装置还根据矿源所处的环境参数和/或矿源参数来设置所述第一预设频率、预设力度、第二预设频率以及预设线速度。

8.如权利要求7所述的具有双功能采矿装置的采矿机，其特征在于，所述环境参数包括温度、湿度、粉尘密度中的一种或多种，所述矿源参数包括矿源的硬度、粘度、含水量中的一种或多种。

9.如权利要求4所述的具有双功能采矿装置的采矿机，其特征在于，一个所述切割器配置两个所述冲击钻，两个所述冲击钻设置在所述切割器的两侧，当所述切割器进行切割而将切割锯位于矿源中时，位于两侧的冲击钻分别从切割锯的两侧对矿源进行冲击。

10.如权利要求4所述的具有双功能采矿装置的采矿机，其特征在于，所述冲击钻和所述切割器上均设置有距离感应器，所述距离感应器与所述控制装置连接，当所述距离感应器监测到所述冲击钻与所述切割器之间的距离小于预设距离时，所述控制装置控制所述冲击钻与所述切割器分开至两者之间的距离大于等于预设距离。