CN111946342A - 一种煤矿开采用劈裂棒及其石层劈裂方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及工程机械技术领域，且公开了一种煤矿开采用劈裂棒，包括其内设有竖向活塞杆的活塞单元，所述活塞单元的连接有两侧装配有劈裂顶板的顶板单元，所述活塞单元和顶板单元交替设置。该煤矿开采用劈裂棒，通过连杆将活塞杆的竖向力转变为水平力作为静压力劈裂石层，使活塞单元内壁的横向作用力较小，保证活塞杆与活塞单元内壁的密封，保证高效率的正常工作；其次，通过多个顶板单元和活塞单元交替装配而成，一方面，单个活塞单元或者顶板单元的质量较小，单人即可轻松的搬运，工作更加灵活；另一方面，可根据实际情况灵活装配活塞单元和顶板单元的数量，提高工作的灵活性，保证最大的工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及工程机械技术领域，具体为一种煤矿开采用劈裂棒及其石层劈裂方法。
背景技术
煤矿开采时需要破裂并清除表面的石层，通常石层的抗压强度很高，增加了开采难度。在开采中，利用劈裂棒破碎石层可大大降低开采难度。劈裂棒正是利用石层的抗拉强度低的特性，以高压油为能量源，由液压动力站的泵站输出的超高压油又经增压器的机械放大后驱动劈裂棒内的油缸产生巨大推动力，推动劈裂棒中的液压顶向外伸出胀裂岩石，并使石层按预定方向分裂，达到胀裂破碎开挖的目的。
参阅图7，为常见的活塞式劈裂棒，将劈裂棒放入事先凿好的洞中，开启液压油路，高压液压油顶出活塞抵住岩石，使岩石的底部断裂，但是由于劈裂棒在工作过程中，其内部液体压力在200Mpa以上，因此对密封的要求极高，而在实际过程作业时，槽孔的开凿总是存在倾斜，另一方面岩石的断裂也会造成倾斜，导致活塞受到侧向的压力，导致液压油泄漏，降低工作效率。其次，劈裂棒的背面也存在凹凸不平的现象，导致劈裂棒壳体的受力不均，长时间的受力不均使结构变形，同样会引起劈裂棒泄漏。
其次，劈裂棒整体的质量较大，单人搬运较为吃力，而机械搬运又会降低灵活性，实际工作中经常需要二人合力抬着移动，制约了工作效率和灵活性，另一方面，在实际工作过程中，受液压站压力情况、地理环境，岩石硬度等多种因素的影响，单次劈裂的深度并不相同，每次根据劈裂棒的长度进行作业降低了工作的灵活性，进而影响工作效率。
发明内容
针对上述背景技术的不足，本发明提供了一种煤矿开采用劈裂棒及其石层劈裂方法的技术方案，具有使用灵活、受力合理等优点，解决了背景技术提出的问题。
本发明提供如下技术方案：一种煤矿开采用劈裂棒，包括其内设有竖向活塞杆的活塞单元，所述活塞单元连接有两侧装配有劈裂顶板的顶板单元，所述活塞单元和顶板单元交替设置，两个相邻的所述活塞单元通过连接管连通，所述活塞杆通过连杆活动连接分别位于顶板单元两侧的劈裂顶板，所述连杆与活塞杆的轴线呈夹角设置，所述劈裂顶板可沿着顶板单元的槽口横向滑动。
优选的,所述活塞单元内装配两个活塞杆，最上方的所述活塞单元连接有顶部单元，最下方的所述活塞单元连接有底部单元，所述活塞单元的中部设有隔离块。
优选的，所述活塞杆套接有限位塞，所述活塞杆通过限位塞与连杆活动连接，所述活塞杆和限位塞分别装配于活塞单元和顶板单元的内部。
优选的，所述活塞单元的端面设有第一限位套，所述顶板单元的端面设有第二限位套，所述第一限位套和第二限位套交错套接。
优选的，所述活塞单元的上下端面设有油管接头，所述顶板单元上设有与油管接头对应的保护槽。
优选的，所述连杆与活塞杆的连接轴与活塞杆的轴线相交，所述劈裂顶板与上下两侧连杆的连接轴不同轴，且两组劈裂顶板的连接轴关于中线对称。
优选的，所述连杆的两端均为圆柱形，所述连杆的两端时刻保持着与劈裂顶板或与活塞杆连接的限位塞相切。
本发明具备以下有益效果：
1、该煤矿开采用劈裂棒，通过连杆将活塞杆的竖向力转变为水平力作为静压力劈裂石层，一方面，岩石的反作用力不管为何种方向，均为转变为竖直的力反作用于活塞杆，而横向的力均通过位移卸去最终作用在顶板单元的内壁，使活塞单元内壁的横向作用力较小，保证活塞杆与活塞单元内壁的密封；另一方面，背面也由劈裂顶板直接接触，背面不均匀的力也作用在顶板单元上，对密封要求较高的活塞单元起到隔离作用，保证高效率的正常工作。
2、该煤矿开采用劈裂棒，通过多个顶板单元和活塞单元交替装配而成，一方面，单个活塞单元或者顶板单元的质量较小，单人即可轻松的搬运，工作更加灵活；另一方面，可根据实际情况灵活装配活塞单元和顶板单元的数量，提高工作的灵活性，保证最大的工作效率。
附图说明
图1为本发明的局部爆炸图；
图2为本发明整体结构示意图；
图3为本发明局部结构剖视图；
图4为本发明中活塞单元的结构示意图；
图5为本发明中顶板单元的结构示意图；
图6为本发明中连杆的配合结构示意图；
图7为现有的劈裂棒工作示意图。
图中：1、活塞单元；2、顶板单元；3、劈裂顶板；4、连接管；5、底部单元；6、顶部单元；7、连杆；8、活塞杆；9、限位塞；10、隔离块；11、第一限位套；12、第二限位套；13、油管接头；14、保护槽。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，一种煤矿开采用劈裂棒，包括其内设有竖向活塞杆8的活塞单元1，活塞单元1连接有装配有劈裂顶板3的顶板单元2，活塞单元1和顶板单元2通过螺栓连接或哥林柱装配在一起，图中未示出，活塞单元1和顶板单元2交替设置，两个相邻的活塞单元1通过连接管4连通，活塞杆8通过连杆7活动连接分别位于顶板单元2两侧的劈裂顶板3，劈裂顶板3可沿着顶板单元2的槽口横向滑动，液压油的静压转变为活塞杆8对连杆7的压力，连杆7将活塞杆8的竖向力转换为劈裂顶板3的横向力顶裂岩石。
请参阅图2，其中，活塞单元1内装配有两个活塞杆8，最上方的活塞单元1连接有的顶部单元6，最下方的活塞单元1连接有装配底部单元5，底部单元5和顶部单元6均装配有单个活塞杆8，顶部单元6连通液压油站，顶部单元6和活塞杆8均与与其相邻的活塞单元1连通，一方面增加单个劈裂顶板3对外压力，另一方面，上下力抵消，减少劈裂顶板3对顶板单元2的作用力，受力相对均匀，顶部单元6通过分配器连接液压油站，活塞单元1的中部设有隔离块10，将两侧的活塞杆8隔开，保留液压油进入腔。
请参阅图3，其中，活塞杆8套接有限位塞9，活塞杆8通过限位塞9与连杆7活动连接，活塞杆8和限位塞9分别装配于活塞单元1和顶板单元2的内部，活塞杆8和限位塞9通过销钉进一步固定，使活塞单元1和顶板单元2分别成为一个独立且密封的装配单元，提高运输时的抗污染能力，增加装配单元的标准化，装配更加方便。
请参阅图4和图5，其中，活塞单元1的端面设有第一限位套11，顶板单元2的端面设有第二限位套12，第一限位套11和第二限位套12交错套接，限制第一限位套11和第二限位套12的轴向旋转，避免因为受力不均引起的扭曲。
其中，活塞单元1的上下端面设有油管接头13，顶板单元2上设有与油管接头13对应的保护槽14，使连接管4容纳与保护槽14内，并可通过螺丝安装保护套，对保护槽14起到保护作用，避免保护槽14被外部尖锐石头和崩裂的石块划烂。
请参阅图6，其中，连杆7与活塞杆8的连接轴与活塞杆8的轴线相交，使活塞杆8和连杆7之间的作用力始终竖直，减少不均匀引起的侧向力，劈裂顶板3与上下两侧连杆7的连接轴不同轴，且两组劈裂顶板3的连接轴关于中线对称，在预凿孔平面竖直时受力均匀，预凿孔倾斜时两侧的活塞杆8移动尺寸不同以适应倾斜的角度。
其中，连杆7的两端均为圆柱形，连杆7的两端时刻保持着与劈裂顶板3或与活塞杆8连接的限位塞9相切，连接轴限制连杆7位移，而最终的作用力主要由相切的点提供，减少的连接轴的变形，保证安装的精度，同时降低了对连接轴的质量要求。
使用该劈裂棒进行石层劈裂的方法：
第一步：根据岩石硬度和液压条件计算最佳单次劈裂的体积，计算相应的最佳深度，开凿若干个预制槽孔，预制孔的大小和形状设置成与活塞单元1和顶板单元2相似并且在劈裂顶板3稍微移动之后就能挤压预制孔的壁；
第二步：根据深度确定组装的活塞单元1和顶板单元2的个数，并进行组装活塞单元1和顶板单元2交替设置，底部单元5和顶部单元6分别位于顶部和底部，组装时活塞杆8插入限位塞9内并通过销钉固定，在连接每一节之间的固定螺栓，连接好每一节的连接管4，插入预制孔中；
第三步：连接液压站并启动液压站，输入高压液压油，活塞杆8挤压连杆7并最终驱动劈裂顶板3移动，劈裂石层；
第四步：取出该劈裂棒，清理劈裂的石层。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种煤矿开采用劈裂棒，包括其内设有竖向活塞杆(8)的活塞单元(1)，其特征在于：所述活塞单元(1)连接有两侧装配有劈裂顶板(3)的顶板单元(2)，所述活塞单元(1)和顶板单元(2)交替设置，两个相邻的所述活塞单元(1)通过连接管(4)连通，所述活塞杆(8)通过连杆(7)活动连接分别位于顶板单元(2)两侧的劈裂顶板(3)，所述连杆(7)与活塞杆(8)的轴线呈夹角设置，所述连杆(7)可贴着活塞杆(8)横向移动，所述劈裂顶板(3)可沿着顶板单元(2)的槽口横向滑动。
2.根据权利要求1所述的一种煤矿开采用劈裂棒，其特征在于：所述活塞单元(1)内装配两个活塞杆(8)，最上方的所述活塞单元(1)连接有顶部单元(6)，最下方的所述活塞单元(1)连接有底部单元(5)，所述活塞单元(1)的中部设有隔离块(10)。
3.根据权利要求1所述的一种煤矿开采用劈裂棒，其特征在于：所述活塞杆(8)套接有限位塞(9)，所述活塞杆(8)和限位塞(9)之间留有横向移动的间隙，所述活塞杆(8)通过限位塞(9)与连杆(7)活动连接，所述活塞杆(8)和限位塞(9)分别装配于活塞单元(1)和顶板单元(2)的内部，所述限位塞(9)与顶板单元(2)的内壁贴合。
4.根据权利要求1所述的一种煤矿开采用劈裂棒，其特征在于：所述活塞单元(1)的端面设有第一限位套(11)，所述顶板单元(2)的端面设有第二限位套(12)，所述第一限位套(11)和第二限位套(12)交错套接。
5.根据权利要求1所述的一种煤矿开采用劈裂棒，其特征在于：所述活塞单元(1)的上下端面设有油管接头(13)，所述顶板单元(2)上设有与油管接头(13)对应的保护槽(14)。
6.根据权利要求1所述的一种煤矿开采用劈裂棒，其特征在于：所述连杆(7)与活塞杆(8)的连接轴与活塞杆(8)的轴线相交，所述劈裂顶板(3)与上下两侧连杆(7)的连接轴不同轴，且两组劈裂顶板(3)的连接轴关于中线对称。
7.根据权利要求1所述的一种煤矿开采用劈裂棒，其特征在于：所述连杆(7)的两端均为圆柱形，所述连杆(7)的两端时刻保持着与劈裂顶板(3)或与活塞杆(8)连接的限位塞(9)相切。
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Effective date of registration: 20230703 Address after: 421800 Ma Kang Village Committee, Sandu Town, Leiyang City, Hengyang, Hunan Province Room 201, Floor 2, Office Building of Hunan Coal Industry Group Co.,Ltd. Patentee after: Hunan Coal Industry Group Daling Mining Co.,Ltd. Address before: No.399-2, guanjing Road, Nancun Town, Panyu District, Guangzhou City, Guangdong Province 510000 Patentee before: Zheng Bo |
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