CN111927450B - 基于孔阵超前预裂的硬岩矿体开采设备及其开采方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于孔阵超前预裂的硬岩矿体开采设备及其开采方法，其中开采设备包括安装在设备底部的行走机构，还包括安设在设备前后两端的滑轨机构、安设在前端滑轨机构上并可左右平移运转的用于截割矿体的矿体截割机构、安设在行走机构一侧用于对待截割矿体凿岩钻孔的钻孔机构、安装在后端滑轨机构上并可左右平移运转的用于运输截落矿石的运输机构。本发明对矿体进行板条式往复截割，在设备运行过程中，设备与矿壁保持平行，伴随设备往复行走，设备不需要掉头，采矿作业协同连续，可提高硬岩矿山开采效率；此外，设备在运行截割矿体的过程中，只需要矿体截割机构沿滑轨机构移动，不需要设备移动。

Description

基于孔阵超前预裂的硬岩矿体开采设备及其开采方法

技术领域

本发明涉及硬岩矿体开采设备领域，尤其涉及一种基于孔阵超前预裂的硬岩矿体开采设备及其开采方法。

背景技术

目前，金属矿山矿产资源的的开采仍然主要采用钻爆法，但是，传统凿岩爆破方法暴露出很多弊端：作业环境危险，生产效率低，矿石贫化率及损失率高，并且爆破过程中容易诱发岩爆，突水等严重灾害。随着开采深度的增加，开采矿体所处的地应力环境更加复杂，传统的钻爆法已经不能适应开采要求，因此，必须改进开采工艺，打破当前以钻爆法为主的硬岩矿山开采格局，设计适合于硬岩矿山的开采方法。

非爆机械化连续开采能够有效减少矿山开采过程中的岩体灾害，也是实现智能化无人采矿的必然途径。非爆机械化连续开采具有开采效率高、作业环境好、成本低、劳动强度低、安全性高以及矿石贫化率损失率低等优点。此外，随着开采深度的增加，地应力也不断增加，矿体所受到的应力环境也更加复杂，对矿体进行诱导预裂并采用非爆机械化开采将会是未来开采模式的发展方向。

目前，硬岩隧道掘进机(TBM)已经广泛应用于水利水电、公路铁路等地下工程建设中，具有掘进速度快、利于环保、综合效益高等优点，可实现传统钻爆法难以实现的复杂地理地貌深埋隧洞的施工。但TBM造价高昂，不利于矿上实现最高的经济效益，并且TBM设备庞大，难以在地下矿山空间有限的采场内灵活作业，因此，如果想将TBM开挖的优点在矿上开采过程中实现，需要在目前TBM理论支持下，设计出一种适合于硬岩矿山开采的非爆机械化开采设备。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种设备体积较小、作业灵活的基于孔阵超前预裂的硬岩矿体开采设备及其开采方法。

本发明提供的这种基于孔阵超前预裂的硬岩矿体开采设备，包括安装在设备底部的行走机构，还包括安设在设备前后两端的滑轨机构、安设在前端滑轨机构上并可左右平移运转的用于截割矿体的矿体截割机构、安设在行走机构一侧用于对待截割矿体凿岩钻孔的钻孔机构、安装在后端滑轨机构上并可左右平移运转的用于运输截落矿石的运输机构，

所述滑轨机构包括平行布置于设备前后两端的第一导轨和第二导轨，

所述矿体截割机构包括用于安装不同类型刀具的截割刀盘和截割刀座、用于支撑所述截割刀盘和截割刀座的支撑筒体、用于驱动支撑筒体前后移动的液压推进缸、用于调整支撑筒体掘进坡度及水平方位的机器方位调整臂，该机器方位调整臂后端铰接于第一导轨的滑块上、前端与支撑筒体可转动连接，液压推进缸连接于机器方位调整臂前端与支撑筒体之间，截割刀座均匀安装在支撑筒体外围圆周上，截割刀盘安装在支撑筒体前端面上，截割刀座上的刀具由支撑筒体带动旋转截割周围矿体，截割刀盘上的刀具由支撑筒体带动旋转截割前端矿体；

所述钻孔机构包括数个用于在矿体内凿岩钻孔以解除应力并促进裂隙发育的钻具、用于调整钻具位置并带动钻具振动的振动基座、用于调整钻孔高度及钻孔机构相对于设备整体位置的调高摆臂和水平摆臂、用于调节振动基座与矿壁相交角度的调垂伸缩式液压缸、用于控制振动基座旋转角度的旋转角度控制仪，各钻具呈阵列形可拆卸的垂直布置于振动基座前端面上，所述钻具垂直于矿壁自由面布置，所述振动基座可转动的连接于调高摆臂前端面上，水平摆臂铰接在行走机构与调高摆臂之间，调垂伸缩式液压缸铰接在振动基座和水平摆臂之间，旋转角度控制仪安装在振动基座后端轴心处；

所述运输机构包括铲渣斗、溜渣槽、溜渣口、集渣斗和皮带机，所述铲渣斗布置在截割刀盘上，用于铲起被截割刀盘上刀具截落的矿石；所述溜渣槽连通于铲渣斗与集渣斗之间，用于将铲起的矿石送至集渣斗；所述溜渣口开设在截割刀座之间的支撑筒体上并与集渣斗相连通布置，用于排出截割刀座上刀具截落的矿石至集渣斗；所述集渣斗布置在截割刀盘后方的支撑筒体内，所述皮带机沿前后方向固定在第一导轨和第二导轨的滑块上，皮带机一端与集渣斗底部相连、一端贯穿设备后部与外界连通。

所述行走机构采用钢制履带底盘行走机构。

所述截割刀盘为圆形平面刀盘。

所述钻具在振动基座前端面上呈梅花状阵列分布。

集渣斗底部落料口横截面呈收口状。

沿设备行走方向所述钻孔机构作用于矿体的位置在矿体截割机构作用于矿体的位置之前。

所述矿体截割机构和运输机构在滑轨机构上进行同步位移。

本发明这种适用于基于孔阵超前预裂的硬岩矿体开采设备的开采方法，包括如下步骤：在矿壁两端调整钻孔机构与矿体截割机构在滑轨机构上的相对位置，确保沿设备行走方向钻孔机构作用于矿体的位置在矿体截割机构作用于矿体的位置之前；调整位置后保持设备平行于矿壁行走，沿行走方向，钻孔机构在待截割矿体上凿岩钻孔，矿体截割机构的截割刀盘上的刀具旋转由矿壁深入矿体截割矿体；使矿体截割机构在滑轨机构上沿行走方向平移，矿体截割机构的支撑筒体上的刀具沿矿体走向截割矿体，截落的矿石通过运输机构运送到设备外部。

本发明这种基于孔阵超前预裂的硬岩矿体开采设备的开采方法，具体步骤如下：

S1、确定设备沿矿壁单向行走一趟需截割矿体的厚度，调整钻孔机构上钻具、矿体截割机构上截割刀盘的作用位置和深度；

S2、在矿壁端头调整钻孔机构的位置，确保沿设备行走方向钻孔机构位于矿体截割机构前方，然后保持设备平行于矿壁行走；

S3、沿设备行走方向将待截割矿体分为若干段，在第一段截割深度内，待截割矿体首先受到钻孔机构的凿岩钻孔和振动致裂，然后伴随截割刀盘的旋转进行由矿壁向矿体水平深部的水平进深截割从而形成在确定深度内的圆柱形采矿工作面；

S4、将钻孔机构的钻具从矿体中退出，然后控制矿体截割机构在第一导轨上沿走向移动从而利用支撑筒体上刀具的旋转走向截割矿体，当该段矿体被开采完后，将矿体截割机构沿第一导轨复位；

S5、当第一段矿体被开采完后，通过行走机构控制设备沿其行走方向行走到下一段待截割矿体处；

S6、重复步骤S3→S4→S5，并按示意的钻孔轮廓线(37)和截割轮廓线(26)截割矿壁上的矿体直至该趟开采完成，即该截割深度内的矿体被完全开采完；

S7、通过调节调高摆臂(33)和水平摆臂(34)将钻孔机构(3)调到设备的另一端，然后通过行走机构(5)控制设备前移完成割矿进尺(27)进入下一趟开采矿体厚度；

S8、重复步骤S1→S2→S3→S4→S5→S6直至下一趟开采厚度内的矿体被开采完；

S9、重复步骤S7→S8直至一个采场内的矿体全部被采完。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、适用于硬岩矿体截割

矿体在进行机械截割前，预先对待截割矿体凿岩钻孔和振动致裂，这一过程，解除了待截割矿体内的受限应力，增加了新的自由面，即钻孔自由面，并促进了待截割矿体内的裂隙发育，从而使待截割矿体的可截割性大幅提高，因此，适用于硬岩矿体的机械截割。

2、功能集成化程度高

伴随该设备的行走，可依次对矿体进行钻孔、截割作业，并能够及时对截落的矿石进行运输，将钻孔、截割、运输等功能集于一身，因此该设备功能集成化程度高。

3、设备工时利用率高

本发明对矿体进行板条式往复截割，在设备运行过程中，设备与矿壁保持平行，伴随设备往复行走，设备不需要掉头，采矿作业协同连续，可提高硬岩矿山开采效率；此外，设备在运行截割矿体的过程中，只需要矿体截割机构沿滑轨机构移动，不需要设备移动，因此，设备运行过程中，绝大部分时间可以有效利用于截割矿体，故该开采方法具有很高的设备工时利用率。

4、作业连续、生产效率高、生产能力大

伴随设备的往复行走，钻孔机构垂直于矿壁对待截割矿体进行凿岩钻孔，形成孔阵，解除矿体受限应力，并可振动预裂矿体，这一过程增加了待截割矿体的自由面，解除了待截割矿体内的应力，促进了待截割矿体内的裂隙发育，从而改善了硬岩矿体的可截割性；矿体截割机构对待截割矿体进行旋转截割，运输机构对截落的矿石进行实时连续运输，采矿作业协同连续，从而保证设备具有较高的生产效率和生产能力。

5、作业安全

在作业过程中，采用截割刀盘和截割刀座上的各类刀具对矿岩进行旋转截割，可以更大程度地保护未截割矿体的完整性；此外，由于生产能力大，机械化程度高，更少的人员就可以完成整个生产过程，减少作业人员在井下的时间；采用机械截割是非爆开采的一种模式，在整个开采过程中不需要炸药等爆破器材，将爆炸危险降低到最低，因此，该设备提高了作业的安全性。

综上所述，本发明是一种机械化、集成化程度高，设备工时利用率高，作业连续、生产效率高、生产能力大，作业安全，适合于硬岩矿体截割，可实现硬岩矿体的非爆机械化连续开采。

附图说明

图1为本发明中基于孔阵超前预裂的硬岩矿体开采设备第一状态的主视图的结构示意图。

图2为图1中俯视图的局部剖视结构示意图。

图3为图1中后视图的结构示意图。

图4为图2中A-A处局部结构剖视放大示意图。

图5本发明中基于孔阵超前预裂的硬岩矿体开采设备第二状态的主视图的结构示意图。

图6为本发明中基于孔阵超前预裂的硬岩矿体开采设备第一状态时的使用结构示意图。

图7为本发明中基于孔阵超前预裂的硬岩矿体开采设备第二状态时的使用结构示意图。

图8为本发明开采过程的整体流程示意图。

图中示出的标记及所对应的构件名称为：

1、滑轨机构；11、第一导轨；12、第二导轨；

2、矿体截割机构；21、截割刀盘；22、截割刀座；23、支撑筒体；231、套接部；24、液压推进缸；25、机器方位调整臂；26、截割轮廓线；27、割矿进尺；

3、钻孔机构；31、钻具；32、振动基座；33、调高摆臂；34、水平摆臂；35、调垂伸缩式液压缸；36、旋转角度控制仪；37、钻孔轮廓线；

4、运输机构；41、铲渣斗；42、溜渣槽；43、溜渣口；44、集渣斗；45、皮带机；

5、行走机构；

6、操作室；

7、液压泵站；

8、液压配给及控制系统；

9、设备箱。

具体实施方式

从图1至图8可以看出，本发明这种基于孔阵超前预裂的硬岩矿体开采设备，包括安设在设备中心位置处的设备箱9，安设在设备箱9前后两端的滑轨机构1、安设在前端滑轨机构1上并可沿该滑轨机构1左右平移运转的用于截割矿体的矿体截割机构2、安装在后端滑轨机构1上并可沿该滑轨机构1左右平移运转的用于运输截落矿石的运输机构4、安装在设备箱9底部的行走机构5、安设在行走机构5一侧用于对待截割矿体凿岩钻孔的钻孔机构3、安装在设备箱9顶部的操作室6、安装在行走机构5和操作室6间设备箱9内的用于给整个采矿设备供给液压动力的液压泵站7和液压配给及控制系统8。

从图1至图5可以看出，本发明中的滑轨机构1包括第一导轨11和第二导轨12，第一导轨11水平安装在设备箱9的前端面上，第二导轨12水平安装在设备箱9的后端面上，第一导轨11和第二导轨12相互平行布置。

从图1至图5可以看出，本发明中的矿体截割机构2包括截割刀盘21、截割刀座22、支撑筒体23、液压推进缸24和机器方位调整臂25，截割刀盘21为圆形平面刀盘，截割刀盘21安装在支撑筒体23前端面上，用于安装不同类型的刀具以适应不同矿体条件的开挖，开挖时，截割刀盘2上的刀具随支撑筒体23旋转截割前端矿体；截割刀座22均匀安装在支撑筒体23外围圆周上，用于安装不同类型的刀具以适应不同矿体条件的开挖，开挖时，截割刀座22上的刀具随支撑筒体3旋转截割周围矿体；机器方位调整臂25包括通过球铰链或万向节铰接连接的前臂和后臂，后臂的后端通过球铰链或万向节与于第一导轨11的滑块铰接连接，支撑筒体23通过一套接部231可转动的套接于前臂上，机器方位调整臂25的前、后臂转动调整支撑筒体23的掘进坡度及水平方位；液压推进缸24的缸筒固定在套接部231内，液压推进缸24的活塞杆与机器方位调整臂25的前臂固定连接，支撑筒体23由液压推进缸24推动在机器方位调整臂25的前臂上前后移动。

从图1至图5可以看出，本发明中的钻孔机构3包括数个钻具31、振动基座32、调高摆臂33、水平摆臂34、调垂伸缩式液压缸35和旋转角度控制仪36，钻具31呈梅花状阵列形可拆卸的垂直安装于振动基座32的前端面上，钻具31垂直于矿壁自由面布置，用于在矿体内凿岩钻孔以解除应力并促进裂隙发育；振动基座32可转动的连接于调高摆臂33的前端面上，振动基座32转动调整各钻具31的位置，振动基座32振动带动钻具31振动，从而可在钻具31钻进矿体后振动致裂矿体，提高矿体的可截割性；水平摆臂34一端通过球铰链或万向节与行走机构5铰接连接、一端通过球铰链或万向节与调高摆臂33铰接连接，调高摆臂33和水平摆臂34联合运动带动振动基座32移位，从而调整钻孔高度及钻孔机构3相对于设备整体位置；调垂伸缩式液压缸35的缸筒通过铰链铰接在水平摆臂34上，调垂伸缩式液压缸35的活塞杆通过铰链铰接在振动基座32的中心位置处，调垂伸缩式液压缸35伸缩调节振动基座32与矿壁的相交角度，确保钻具31垂直于自由面钻孔；旋转角度控制仪36安装在振动基座32后端轴心处，用于确定振动基座32旋转角度，从而控制钻具31的钻孔位置。

从图1至图5可以看出，本发明中的运输机构4包括铲渣斗41、溜渣槽42、溜渣口43、集渣斗44和皮带机45，铲渣斗41布置在截割刀盘21上，集渣斗44沿前后方向贯通布置在截割刀盘21后方的支撑筒体23下部，集渣斗44顶部左右两侧紧邻支撑筒体23内壁布置，集渣斗44底部有一个落料口，落料口横截面呈V型收口状，溜渣槽42连通于铲渣斗41与集渣斗44之间，溜渣口43开设在截割刀座22之间的支撑筒体23上并与集渣斗44相连通布置，皮带机45整体沿前后方向布置，皮带机45包括前后连接布置的水平段和上向倾斜段，水平段布置于支撑筒体23内侧底部且水平段前端与集渣斗44底部相连，上向倾斜段贯穿设备箱9前后两端的固定在第一导轨11和第二导轨12的滑块上，上向倾斜段后端贯穿设备箱9后部与外界连通；

使用时，矿石由矿体截割机构2旋转截割而被剥离矿体，铲渣斗41将被截割刀盘21上刀具截落的矿石自动铲起，溜渣槽42将铲起的矿石送至支撑筒体23内，在重力作用下，矿石掉落于集渣斗44中；溜渣口43将截割刀座22上刀具截落的矿石排至支撑筒体23内，在重力作用下，矿石掉落于集渣斗44中；集渣斗44将溜渣槽42运送的矿石和溜渣口43排出的矿石集中到一起，收集的矿石再从落料口落出至皮带机45上由其运输到设备外部。

在本发明中，行走机构5采用钢制履带底盘，由钢履带、履动轮、导向轮、支重轮、底盘和两台行走液压驱动减速机组成；操作室6设有人机交互界面，用于控制设备的钻孔参数(钻孔高度、钻孔深度、钻孔速度、振动频率、振动幅度、振动功率等)、截割参数(截割矿体厚度、截割进尺、截割功率、截割速度等)、铲运参数(铲运速度、出矿速度等)、运输参数(运送距离、运送速度等)以及行走参数(行走速度、行走路径等)；液压泵站7作为整个设备的液压源，给各个液压驱动机构提供动力；液压配给及控制系统8将液压泵站的液压按需精确地供给到滑轨机构1、矿体截割机构2、钻孔机构3、运输机构4以及行走机构5。

从图6和图7可以看出，在本发明中，钻孔机构3可通过调高摆臂33和水平摆臂34调整与矿体截割机构2间的相对位置，确保沿设备行走方向，钻孔机构3作用于矿体的位置在矿体截割机构2作用于矿体的位置之前，即待截割矿体被截割之前已结束钻孔作业，即待截割矿体上的钻孔轮廓线37在截割轮廓线26的前面。

在本发明中，在支撑筒体23外部安装有位移测量系统，用于将矿体截割机构2前进距离随时传输到操作室6的人机交互界面；在钻具31尾部设有位移测量系统，用于将钻孔机构3的钻进深度随时传输到操作室6的人机交互界面；在第一导轨11上部设有位移测量系统，用于将矿体截割机构2在第一导轨11上的位移参数(包括位移距离和位移速度)随时传输到操作室6的人机交互界面；在第二导轨12上部设有位移测量系统，用于将皮带机45在第二导轨12上的位移参数(包括位移距离和位移速度)随时传输到操作室6的人机交互界面。

在本发明中，矿体截割机构2和运输机构4在滑轨机构1上的位移是同步的，确保矿体截割机构2截落的矿石及时通过运输机构4运输到设备尾部。

在整个开采过程中，操作人员可以在操作室6内全部完成，在操作室6内的人机交互界面可以控制钻孔、截割、运输、平移和行走参数，远离危险区域，整个设备通过液压驱动及控制，便于精确调控，机械化程度高，对实现采矿作业的无人化具有重要意义。

本发明这种基于孔阵超前预裂的硬岩矿体开采设备的开采方法，工作过程如下：在矿壁两端调整钻孔机构3与矿体截割机构2在滑轨机构1上的相对位置，确保沿设备行走方向钻孔机构3作用于矿体的位置在矿体截割机构2作用于矿体的位置之前；调整位置后保持设备平行于矿壁行走，沿行走方向，钻孔机构3在待截割矿体上凿岩钻孔，矿体截割机构2的截割刀盘21上的刀具旋转由矿壁深入矿体截割矿体；使矿体截割机构2在滑轨机构1上沿行走方向平移，矿体截割机构2的支撑筒体23上的刀具沿矿体走向截割矿体，截落的矿石通过运输机构4运送到设备外部。

结合图6至图8可以看出，本发明中开采方法的具体步骤如下：

S1、确定设备沿矿壁单向行走一趟需截割矿体的厚度，调整钻孔机构3上钻具31、矿体截割机构2上截割刀盘21的作用位置和深度；

S2、在矿壁端头调整钻孔机构3的位置，确保沿设备行走方向钻孔机构3位于矿体截割机构2前方，然后保持设备平行于矿壁行走；

S3、沿设备行走方向将待截割矿体分为若干段，在第一段截割深度内，待截割矿体首先受到钻孔机构3的凿岩钻孔和振动致裂，然后伴随截割刀盘21的旋转进行由矿壁向矿体水平深部的水平进深截割从而形成在确定深度内的圆柱形采矿工作面；

S4、将钻孔机构3的钻具31从矿体中退出，然后控制矿体截割机构2在第一导轨11上沿设备走向移动从而利用支撑筒体23上刀具的旋转走向截割矿体，同时控制皮带机45在第二导轨12上与矿体截割机构2同步移动；当该段矿体被开采完后，控制矿体截割机构2沿第一导轨11复位，皮带机45沿第二导轨12同步复位；

S5、当第一段矿体被开采完后，通过行走机构5控制设备沿其行走方向行走到下一段待截割矿体处；

S6、重复步骤S3→S4→S5，并按示意的钻孔轮廓线37和截割轮廓线26截割矿壁上的矿体直至该趟开采完成，即该截割深度内的矿体被完全开采完；

S7、通过调节调高摆臂33和水平摆臂34将钻孔机构3调到设备的另一端，然后通过行走机构5控制设备前移完成割矿进尺27进入下一趟开采矿体厚度；

S8、重复步骤S1→S2→S3→S4→S5→S6直至下一趟开采厚度内的矿体被开采完；

S9、重复步骤S7→S8直至一个采场内的矿体全部被采完。

Claims (9)

1.一种基于孔阵超前预裂的硬岩矿体开采设备，包括安装在设备底部的行走机构（5），其特征在于：还包括安设在设备前后两端的滑轨机构（1）、安设在前端滑轨机构上并可左右平移运转的用于截割矿体的矿体截割机构（2）、安设在行走机构一侧用于对待截割矿体凿岩钻孔的钻孔机构（3）、安装在后端滑轨机构上并可左右平移运转的用于运输截落矿石的运输机构（4），

所述滑轨机构（1）包括平行布置于设备前后两端的第一导轨（11）和第二导轨（12），

所述矿体截割机构（2）包括用于安装不同类型刀具的截割刀盘（21）和截割刀座（22）、用于支撑所述截割刀盘和截割刀座的支撑筒体（23）、用于驱动支撑筒体前后移动的液压推进缸（24）、用于调整支撑筒体掘进坡度及水平方位的机器方位调整臂（25），该机器方位调整臂后端铰接于第一导轨的滑块上、前端与支撑筒体可转动连接，液压推进缸连接于机器方位调整臂前端与支撑筒体之间，截割刀座均匀安装在支撑筒体外围圆周上，截割刀盘安装在支撑筒体前端面上，截割刀座上的刀具由支撑筒体带动旋转截割周围矿体，截割刀盘上的刀具由支撑筒体带动旋转截割前端矿体；

所述钻孔机构（3）包括数个用于在矿体内凿岩钻孔以解除应力并促进裂隙发育的钻具（31）、用于调整钻具位置并带动钻具振动的振动基座（32）、用于调整钻孔高度及钻孔机构相对于设备整体位置的调高摆臂（33）和水平摆臂（34）、用于调节振动基座与矿壁相交角度的调垂伸缩式液压缸（35）、用于控制振动基座旋转角度的旋转角度控制仪（36），各钻具呈阵列形可拆卸的垂直布置于振动基座前端面上，所述钻具垂直于矿壁自由面布置，所述振动基座可转动的连接于调高摆臂前端面上，水平摆臂铰接在行走机构与调高摆臂之间，调垂伸缩式液压缸铰接在振动基座和水平摆臂之间，旋转角度控制仪安装在振动基座后端轴心处；

所述运输机构（4）包括铲渣斗（41）、溜渣槽（42）、溜渣口（43）、集渣斗（44）和皮带机（45），所述铲渣斗布置在截割刀盘上，用于铲起被截割刀盘上刀具截落的矿石；所述溜渣槽连通于铲渣斗与集渣斗之间，用于将铲起的矿石送至集渣斗；所述溜渣口开设在截割刀座之间的支撑筒体上并与集渣斗相连通布置，用于排出截割刀座上刀具截落的矿石至集渣斗；所述集渣斗布置在截割刀盘后方的支撑筒体内，所述皮带机沿前后方向固定在第一导轨和第二导轨的滑块上，皮带机一端与集渣斗底部相连、一端贯穿设备后部与外界连通。

2.根据权利要求1所述的基于孔阵超前预裂的硬岩矿体开采设备，其特征在于：所述行走机构采用钢制履带底盘行走机构。

3.根据权利要求1所述的基于孔阵超前预裂的硬岩矿体开采设备，其特征在于：所述截割刀盘为圆形平面刀盘。

4.根据权利要求1所述的基于孔阵超前预裂的硬岩矿体开采设备，其特征在于：所述钻具在振动基座前端面上呈梅花状阵列分布。

5.根据权利要求1所述的基于孔阵超前预裂的硬岩矿体开采设备，其特征在于：集渣斗底部落料口横截面呈收口状。

6.根据权利要求1所述的基于孔阵超前预裂的硬岩矿体开采设备，其特征在于：沿设备行走方向所述钻孔机构作用于矿体的位置在矿体截割机构作用于矿体的位置之前。

7.根据权利要求1所述的基于孔阵超前预裂的硬岩矿体开采设备，其特征在于：所述矿体截割机构和运输机构在滑轨机构上进行同步位移。

8.一种适用于上述权利要求1至7任一所述基于孔阵超前预裂的硬岩矿体开采设备的开采方法，其特征在于：在矿壁两端调整钻孔机构（3）与矿体截割机构（2）在滑轨机构（1）上的相对位置，确保沿设备行走方向钻孔机构作用于矿体的位置在矿体截割机构作用于矿体的位置之前；调整位置后保持设备平行于矿壁行走，沿行走方向，钻孔机构（3）在待截割矿体上凿岩钻孔，矿体截割机构（2）的截割刀盘（21）上的刀具旋转由矿壁深入矿体截割矿体；使矿体截割机构（2）在滑轨机构（1）上沿行走方向平移，矿体截割机构（2）的支撑筒体（23）上的刀具沿矿体走向截割矿体，截落的矿石通过运输机构（4）运送到设备外部。

9.根据权利要求8所述基于孔阵超前预裂的硬岩矿体开采设备的开采方法，其特征在于具体步骤如下：

S1、确定设备沿矿壁单向行走一趟需截割矿体的厚度，调整钻孔机构（3）上钻具（31）、矿体截割机构（2）上截割刀盘（21）的作用位置和深度；

S2、在矿壁端头调整钻孔机构（3）的位置，确保沿设备行走方向钻孔机构（3）位于矿体截割机构（2）前方，然后保持设备平行于矿壁行走；

S3、沿设备行走方向将待截割矿体分为若干段，在第一段截割深度内，待截割矿体首先受到钻孔机构（3）的凿岩钻孔和振动致裂，然后伴随截割刀盘（21）的旋转进行由矿壁向矿体水平深部的水平进深截割从而形成在确定深度内的圆柱形采矿工作面；

S4、将钻孔机构（3）的钻具（31）从矿体中退出，然后控制矿体截割机构（2）在第一导轨（11）上沿走向移动从而利用支撑筒体（23）上刀具的旋转走向截割矿体，当该段矿体被开采完后，将矿体截割机构（2）沿第一导轨（11）复位；

S5、当第一段矿体被开采完后，通过行走机构（5）控制设备沿其行走方向行走到下一段待截割矿体处；

S6、重复步骤S3→S4→S5，并按示意的钻孔轮廓线（37）和截割轮廓线（26）截割矿壁上的矿体直至该趟开采完成，即该截割深度内的矿体被完全开采完；

S7、通过调节调高摆臂（33）和水平摆臂（34）将钻孔机构（3）调到设备的另一端，然后通过行走机构（5）控制设备前移完成割矿进尺（27）进入下一趟开采矿体厚度；

S8、重复步骤S1→S2→S3→S4→S5→S6直至下一趟开采厚度内的矿体被开采完；

S9、重复步骤S7→S8直至一个采场内的矿体全部被采完。

Images