CN114278329A - 一种巷道掘进用钻冲复合式破岩装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种巷道掘进用钻冲复合式破岩装置，包括支架；支架上设置钻孔液压缸，钻孔液压缸的活塞杆端部与工作台固定连接；工作台上设置钻孔组件及冲击组件；钻孔组件包括钻孔导轨，钻孔导轨上设置两组钻头组件，钻头组件包括钻杆；冲击组件包括横向导轨，横向导轨上滑动配合冲击导轨；冲击导轨上设置两组冲头组件，冲头组件包括冲击杆；钻杆的中心轴线、冲击杆的中心轴线、钻孔液压缸活塞杆的中心轴线相平行；冲击导轨沿横向导轨的滑动方向与冲击杆的轴线方向一致；两根钻杆中心轴线所在的平面与两根冲击杆中心轴线所在的平面相平行。本发明通过钻头组件、冲头组件的设置，利用岩石局部裂纹的扩展连接，达到破碎局部岩石的目的。

Description

一种巷道掘进用钻冲复合式破岩装置

技术领域

本发明属于破岩设备技术领域，具体涉及一种巷道掘进用钻冲复合式破岩装置。

背景技术

在巷道掘进的过程中常遇到硬岩，硬岩的破碎成为巷道掘进过程中的难题，硬岩的破碎效率直接影响巷道的掘进快慢。

巷道掘进过程中，传统的破岩方法主要有钻爆法和机械破岩法。

钻爆法就是通过在岩石上钻孔、装药，最后爆破开挖岩石。这种破岩方法对于周围的岩石扰动较大，对一个地方使用钻爆法，爆破以后产生的扰动可能会影响到整个巷道的安全。故这种方法安全性比较低，难以实现高速、高效、安全的施工。

机械破岩法，就是利用破岩工具在岩石上形成集中载荷，最终将岩石局部破碎。机械破岩最常见的是利用掘进机的截齿破碎岩石，截齿将局部的岩石彻底粉碎，使得岩石从母体上脱落。这种方法破碎的岩石细小、产生的粉尘大、能耗大、刀具磨损严重。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种巷道掘进用钻冲复合式破岩装置。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种巷道掘进用钻冲复合式破岩装置，包括具有移动功能和升降功能的支架；

所述支架上设置钻孔液压缸，所述钻孔液压缸的活塞杆端部与工作台固定连接；

所述工作台上设置钻孔组件及冲击组件；

所述钻孔组件包括固定设置在工作台上的钻孔导轨，所述钻孔导轨上设置有两组间距可调的钻头组件，所述钻头组件包括钻杆；

所述冲击组件包括固定设置在工作台上的横向导轨，所述横向导轨上滑动配合有冲击导轨，所述横向导轨上设置有用来控制冲击导轨沿横向导轨滑动的进退驱动件；所述冲击导轨上设置有两组间距可调的冲头组件；所述冲头组件包括冲击杆；

所述钻杆的中心轴线、冲击杆的中心轴线、钻孔液压缸活塞杆的中心轴线相平行；所述冲击导轨沿横向导轨的滑动方向与冲击杆的轴线方向一致；

两根钻杆中心轴线所在的平面与两根冲击杆中心轴线所在的平面相平行。

优选的，所述钻杆与液压马达相连，所述液压马达固定设置在钻孔滑块上；

所述钻孔滑块与钻孔导轨进行滑动配合；

所述钻孔滑块面向钻杆的端面上设置有若干喷头，所述喷头与供水系统相连。

优选的，两组钻头组件的钻孔滑块之间设置有第一双头液压杆，所述第一双头液压杆的缸壁与工作台固定连接，所述第一双头液压杆两端的活塞杆端部分别与相应的钻孔滑块相连。

优选的，所述冲击导轨上设置有与横向导轨进行滑动配合的进退滑块。

优选的，所述进退驱动件为进退液压缸，进退液压缸的活塞杆与冲击导轨相连。

优选的，所述冲击杆与冲击箱体相连，所述冲击箱体与冲击导轨进行滑动配合。

优选的，两组冲头组件之间设置有第二双头液压杆，所述第二双头液压杆的缸壁与冲击导轨固定连接，所述第二双头液压杆两端的活塞杆端部分别与相应的冲头组件相连。

优选的，所述冲击杆固定设置在转动套的一端，所述转动套另一端内壁面上的螺旋形齿与螺旋棒一端外壁面上的螺旋形齿相配合；

所述螺旋棒的另一端同轴设置有环形板，所述环形板的端面上沿圆周方向均匀设置若干可转动的棘爪；

所述冲击箱体的一侧设置有供转动套穿过的通孔、另一侧设置有棘轮孔，棘轮孔的圆周上设置若干能够与棘爪相配合的棘齿腔；

每个棘爪均配合有弹片，弹片将棘爪压向棘齿腔；所述弹片设置在环形板上；

所述转动套上设置有用来控制冲击杆实现往复运动的驱动件；

所述冲击杆沿轴向冲程时，所述转动套带动冲击杆进行轴向的直线运动；所述冲击杆沿轴向回程时，所述转动套带动冲击杆进行轴向运动的同时进行旋转运动。

优选的，所述驱动件包括与转动套的外壁面进行转动配合的卡套，所述卡套上铰接有第一连杆，所述第一连杆的另一端与第二连杆的一端相铰接；所述第二连杆的另一端与驱动电机的输出轴进行垂直固定连接；

所述驱动电机固定设置在冲击箱体的外端。

优选的，所述支架上设置转动电机，所述转动电机的输出端与钻孔液压缸固定连接。

本发明的有益效果是：

(1)本发明通过钻头组件、冲头组件的设置，利用岩石局部裂纹的扩展连接，达到破碎局部岩石的目的；与传统的钻爆法破岩方式相比，本申请通过钻冲复合产生的裂纹来破岩，对周围岩石和巷道的干扰小，不易造成坍塌，安全性能更好，可控性也更高；与传统的截齿破岩方式相比，利用冲击产生裂纹，所产生的粉尘少，能耗也相对较低；同时，本申请破岩装置通过裂纹扩展连接的方式使岩石呈层状剥落，因此破碎之后的岩石体积较大，便于运输。

(2)本发明中冲击杆的每一次冲击都会旋转一定角度，每次冲击的角度都不同，加剧了裂纹的产生和扩展，可以达到良好的破岩效果。

(3)本发明中转动电机带动工作台实现360°转动，对于不同工作环境下的硬岩，可以通过调节工作台的角度，进而控制两个钻杆的相对位置，实现岩石在各个方向的破碎、冲击，达到更到的破岩效果。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1是本发明巷道掘进用钻冲复合式破岩装置的结构示意立体图一；

图2是本发明巷道掘进用钻冲复合式破岩装置的结构示意立体图二；

图3是本发明中钻孔组件的结构示意图；

图4是本发明中冲击组件的结构示意图；

图5是本发明中冲头组件的结构示意图；

图6是本发明中螺旋棒的结构示意图；

图7是本发明中冲击箱体的剖面示意图；

其中：

1-工作台，2-钻孔导轨；

3-钻头组件，301-钻杆，302-液压马达，303-钻孔滑块，3031-马达座，3032-钻孔连接板，3033-第一螺栓，304-喷头；

4-横向导轨；

5-冲击导轨，501-进退滑块，5011-第一连接板，5012-第二连接板，5013-第二螺栓，5014-冲击连接板，5015-第三螺栓；

6-冲头组件，601-冲击杆，602-冲击箱体，6021-棘齿腔，603-转动套，604-螺旋棒，605-棘爪，606-弹片，607-卡套，6071-弧形卡板，6072-铰接柱，608-第一连杆，609-第二连杆，610-驱动电机，611-端盖，612-电机座；

7-钻孔液压缸，8-第一双向液压杆，9-第二双向液压杆。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

在本发明中，术语如“上”、“下”、“底”、“顶”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本发明各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本发明中任一部件或元件，不能理解为对本发明的限制。

本发明中，术语如“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本发明中的具体含义，不能理解为对本发明的限制。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1-2所示，一种巷道掘进用钻冲复合式破岩装置，包括具有移动功能和升降功能的支架；其中支架并未在附图中展示，其采用现有技术就能实现，因此不再赘述其具体结构，例如支架底部设置滚轮以实现移动功能，支架内部设置升降架或升降气缸或升降液压缸以实现升降功能；

所述支架上设置钻孔液压缸7，所述钻孔液压缸7的活塞杆端部与工作台1固定连接；

所述工作台1上设置钻孔组件及冲击组件；

如图3所示，所述钻孔组件包括固定设置在工作台1上的钻孔导轨2，所述钻孔导轨2上设置有两组间距可调的钻头组件3，所述钻头组件3包括钻杆301；

如图4所示，所述冲击组件包括固定设置在工作台1上的横向导轨4，所述横向导轨4上滑动配合有冲击导轨5，所述横向导轨4上设置有用来控制冲击导轨5沿横向导轨4滑动的进退驱动件；所述冲击导轨5上设置有两组间距可调的冲头组件6；所述冲头组件6包括冲击杆601；其中冲击杆601的冲击端为棱锥状或箭头状或三角状；

所述钻杆301的中心轴线、冲击杆601的中心轴线、钻孔液压缸7活塞杆的中心轴线相平行；所述冲击导轨5沿横向导轨4的滑动方向与冲击杆601的轴线方向一致；

两根钻杆301中心轴线所在的平面与两根冲击杆601中心轴线所在的平面相平行，以保证钻杆301钻孔完毕之后，当支架带动工作台1移动或升降之后，冲击杆601能对准相应的钻孔。

优选的，如图3所示，所述钻杆301与液压马达302相连，所述液压马达302固定设置在钻孔滑块303上；

所述钻孔滑块303与钻孔导轨2进行滑动配合；

所述钻孔滑块303面向钻杆301的端面上设置有若干喷头304，所述喷头304与供水系统相连。

具体地，所述钻孔导轨2与工作台1进行螺栓连接。

具体地，钻孔滑块303包括马达座3031以及钻孔连接板3032，马达座3031与液压马达302固定连接；

钻孔导轨2的中部设置贯通的矩形通孔，钻孔导轨2面向工作台1的端面上设置有滑动槽，以提供钻孔连接板3032上下滑动的空间；

安装时，钻孔连接板3032位于钻孔导轨2的滑动槽内，马达座3031与钻孔导轨2的外侧面相贴；马达座3031与钻孔连接板3032之间通过穿过钻孔导轨2上矩形通孔的第一螺栓3033相连，从而使马达座3031与钻孔连接板3032夹在钻孔导轨2上矩形通孔的两侧，而形成可上下滑动的配合结构。

优选的，两组钻头组件3的钻孔滑块303之间设置有第一双头液压杆8，所述第一双头液压杆8的缸壁与工作台1固定连接，所述第一双头液压杆8两端的活塞杆端部分别与相应的钻孔滑块303相连。具体地，所述第一双头液压杆8两端的活塞杆端部分别与相应的钻孔连接板3032相连。因此本申请可以根据岩石种类，利用第一双头液压杆8来调节钻头组件3之间的距离从而控制钻孔的距离。

优选的，所述冲击导轨5上设置有与横向导轨4进行滑动配合的进退滑块501。

具体地，所述横向导轨4与工作台1进行螺栓连接。

具体地，进退滑块501包括第一连接板5011以及第二连接板5012，第一连接板5011固定设置在冲击导轨5前后两侧；

横向导轨4的中部设置贯通的矩形通孔，横向导轨4面向工作台1的端面上设置有滑动槽，以提供第二连接板5012前后滑动的空间；

安装时，第二连接板5012位于横向导轨4的滑动槽内，第一连接板5011与横向导轨4的外侧面相贴；第一连接板5011与第二连接板5012之间通过穿过横向导轨4上矩形通孔的第二螺栓5013相连，从而使第一连接板5011与第二连接板5012夹在横向导轨4上矩形通孔的两侧，而形成可前后滑动的配合结构。

优选的，所述进退驱动件为进退液压缸，进退液压缸的活塞杆与冲击导轨5相连。其中进退液压缸并未在附图中展示。

优选的，所述冲击杆601与冲击箱体602相连，所述冲击箱体602与冲击导轨5进行滑动配合。

具体地，冲击导轨5的中部设置贯通的矩形通孔，冲击导轨5面向横向导轨4的端面上设置有滑动槽，以提供冲击连接板5014上下滑动的空间；

安装时，冲击连接板5014位于冲击导轨5的滑动槽内，冲击箱体2与冲击导轨5的外侧面相贴；冲击连接板5014与冲击箱体602之间通过穿过冲击导轨5上矩形通孔的第三螺栓5015相连，从而使冲击连接板5014与冲击箱体602夹在冲击导轨5上矩形通孔的两侧，而形成可上下滑动的配合结构。

优选的，两组冲头组件6之间设置有第二双头液压杆9，所述第二双头液压杆9的缸壁与冲击导轨5固定连接，所述第二双头液压杆9两端的活塞杆端部分别与相应的冲头组件6相连。具体地，所述第二双头液压杆9两端的活塞杆端部分别与相应的冲击连接板5014相连。

优选的，如图5-6所示，所述冲击杆601固定设置在转动套603的一端，所述转动套603另一端内壁面上的螺旋形齿与螺旋棒604一端外壁面上的螺旋形齿相配合；

所述螺旋棒604的另一端同轴设置有环形板，所述环形板的端面上沿圆周方向均匀设置若干可转动的棘爪605；具体地，环形板上共设置两个棘爪605；

所述冲击箱体602的一侧设置有供转动套603穿过的通孔、另一侧设置有棘轮孔，如图7所示，棘轮孔的圆周上设置若干能够与棘爪605相配合的棘齿腔6021；

每个棘爪605均配合有弹片606，弹片606将棘爪605压向棘齿腔6021；所述弹片606设置在环形板上；

所述转动套603上设置有用来控制冲击杆601实现往复运动的驱动件；

所述冲击杆601沿轴向冲程时，所述转动套603带动冲击杆601进行轴向的直线运动；所述冲击杆601沿轴向回程时，所述转动套603带动冲击杆601进行轴向运动的同时进行旋转运动。

即当转动套603带动冲击杆601沿轴向向外冲击时，棘爪605与棘齿腔6021的配合关系促使螺旋棒604能够发生转动，从而使转动套603带动冲击杆601进行轴向的直线运动；当转动套603带动冲击杆601沿轴向向内回缩时，棘爪605与棘齿腔6021的配合关系促使螺旋棒604不能发生转动，从而使转动套603带动冲击杆601进行轴向回缩的同时发生转动。

优选的，所述驱动件包括与转动套603的外壁面进行转动配合的卡套607，所述卡套607上铰接有第一连杆608，所述第一连杆608的另一端与第二连杆609的一端相铰接；所述第二连杆609的另一端与驱动电机610的输出轴进行垂直固定连接；

所述驱动电机610固定设置在冲击箱体602的外端。

驱动电机610启动，带动第二连杆609绕驱动电机610的输出轴转动，从而使第二连杆609、第一连杆608、卡套607形成了曲柄滑块机构；在驱动电机610运行时，冲击杆601在上述曲柄滑块机构的带动下开始进行往复运动，从而实现往复冲击。其中“曲柄滑块结构”的冲击方式，具有“急回特性”，冲击效果更佳；

在曲柄滑块机构运动时，由于螺旋棒604和转动套603上有相互配合的螺旋形齿，会使得螺旋棒604与转动套603之间发生相对转动。在冲程过程中，由于棘爪605是顺着棘齿腔6021的，所以在转动套603的带动下，螺旋棒604会顺着棘轮孔发生转动，而转动套603不会转动，冲击杆601也不会转动。在回程过程中，由于棘爪605是逆着棘齿腔6021的，棘爪605正好卡在棘齿腔6021中，螺旋棒604在受到转动套603通过螺旋形齿传过来的力时，由于棘爪605和棘齿腔6021的存在，无法发生转动，所以转动套603会被迫绕螺旋棒604发生转动，于是，冲击杆601发生转动。由此，每一次冲击在回程时，冲击杆601都会发生转动。

因此，本申请破岩装置中冲击杆601每一次冲击都会旋转一定角度，每次冲击的角度都不同，加剧了裂纹的产生和扩展，可以达到良好的破岩效果。

具体地，所述棘轮孔贯通冲击箱体602的内端面，以便于环形板从冲击箱体602内部安装到棘轮孔内实现棘爪605与棘齿腔6021的配合，所述冲击箱体602的内端面上设置有将环形板封堵在棘轮孔内的端盖611。

具体地，冲击箱体602的外侧面上设置用来安装驱动电机610的电机座612，所述驱动电机610的输出轴穿过冲击箱体602的侧壁后与第二连杆609进行同轴固定连接。

具体地，所述转动套603的外壁面上设置有用来与卡套607相配合的环形卡槽；所述卡套607包括两个对称设置的弧形卡板6071，两个弧形卡板6071的两端通过螺栓进行连接；其中一个弧形卡板6071上设置有用来与第一连杆608进行铰接连接的铰接柱6072。

优选的，所述支架上设置转动电机，所述转动电机的输出端与钻孔液压缸7固定连接。转动电机带动工作台1实现360°转动，对于不同工作环境下的硬岩，可以通过调节工作台1的角度，进而控制两个钻杆301的相对位置，实现岩石在各个方向的破碎，达到更佳的破岩效果。

一种巷道掘进用钻冲复合式破岩装置，其具体实施方式如下：

开始使用之前，首先启动转动电机带动工作台1转动一定角度，使两个钻杆301转动到需要的相对位置(所钻的两个孔呈现需要的倾斜角度)；

然后通过第一双向液压杆8，调节两个钻杆301之间的距离，找到最佳的打孔位置；同时，通过第二双向液压杆9，调整两个冲击杆601之间的距离，使得两个冲击杆之间的距离和两个钻杆之间的距离相等；

然后进退液压缸控制冲击导轨5沿横向导轨4向后运动，避免在钻孔时冲击杆601触碰到硬岩，产生干涉；

然后液压马达302和钻孔液压缸7启动，带动钻杆301旋转前进，开始打孔；打孔的同时，喷头304开始喷水，以防止打孔时产生大量的粉尘；

在孔的深度达到要求以后，钻孔液压缸7带动钻头组件3向后移动，将钻杆301移出硬岩；打孔完毕以后，液压马达302停止转动；

随后支架带动整个装置移动或者升降，使两个冲击杆601对准已经钻好的钻孔；

然后进退液压缸控制冲击导轨5沿横向导轨4向前运动，直至冲击杆601接近硬岩表面的钻孔；

随后驱动电机610启动，促使冲击杆601对钻孔进行往复冲击；在经过冲击杆601的往复冲击之后，在钻孔的四周会出现一系列的裂纹，孔与孔之间的裂纹相互扩展连接，最终达到硬岩成层状剥落的效果。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种巷道掘进用钻冲复合式破岩装置，包括具有移动功能和升降功能的支架；其特征在于，

所述支架上设置钻孔液压缸，所述钻孔液压缸的活塞杆端部与工作台固定连接；

所述工作台上设置钻孔组件及冲击组件；

所述钻孔组件包括固定设置在工作台上的钻孔导轨，所述钻孔导轨上设置有两组间距可调的钻头组件，所述钻头组件包括钻杆；

所述冲击组件包括固定设置在工作台上的横向导轨，所述横向导轨上滑动配合有冲击导轨，所述横向导轨上设置有用来控制冲击导轨沿横向导轨滑动的进退驱动件；所述冲击导轨上设置有两组间距可调的冲头组件；所述冲头组件包括冲击杆；

所述钻杆的中心轴线、冲击杆的中心轴线、钻孔液压缸活塞杆的中心轴线相平行；所述冲击导轨沿横向导轨的滑动方向与冲击杆的轴线方向一致；

两根钻杆中心轴线所在的平面与两根冲击杆中心轴线所在的平面相平行。

2.如权利要求1所述的巷道掘进用钻冲复合式破岩装置，其特征在于，所述钻杆与液压马达相连，所述液压马达固定设置在钻孔滑块上；

所述钻孔滑块与钻孔导轨进行滑动配合；

所述钻孔滑块面向钻杆的端面上设置有若干喷头，所述喷头与供水系统相连。

3.如权利要求2所述的巷道掘进用钻冲复合式破岩装置，其特征在于，两组钻头组件的钻孔滑块之间设置有第一双头液压杆，所述第一双头液压杆的缸壁与工作台固定连接，所述第一双头液压杆两端的活塞杆端部分别与相应的钻孔滑块相连。

4.如权利要求1所述的巷道掘进用钻冲复合式破岩装置，其特征在于，所述冲击导轨上设置有与横向导轨进行滑动配合的进退滑块。

5.如权利要求1所述的巷道掘进用钻冲复合式破岩装置，其特征在于，所述进退驱动件为进退液压缸，进退液压缸的活塞杆与冲击导轨相连。

6.如权利要求1所述的巷道掘进用钻冲复合式破岩装置，其特征在于，所述冲击杆与冲击箱体相连，所述冲击箱体与冲击导轨进行滑动配合。

7.如权利要求6所述的巷道掘进用钻冲复合式破岩装置，其特征在于，两组冲头组件之间设置有第二双头液压杆，所述第二双头液压杆的缸壁与冲击导轨固定连接，所述第二双头液压杆两端的活塞杆端部分别与相应的冲头组件相连。

8.如权利要求6所述的巷道掘进用钻冲复合式破岩装置，其特征在于，所述冲击杆固定设置在转动套的一端，所述转动套另一端内壁面上的螺旋形齿与螺旋棒一端外壁面上的螺旋形齿相配合；

所述螺旋棒的另一端同轴设置有环形板，所述环形板的端面上沿圆周方向均匀设置若干可转动的棘爪；

所述冲击箱体的一侧设置有供转动套穿过的通孔、另一侧设置有棘轮孔，棘轮孔的圆周上设置若干能够与棘爪相配合的棘齿腔；

每个棘爪均配合有弹片，弹片将棘爪压向棘齿腔；所述弹片设置在环形板上；

所述转动套上设置有用来控制冲击杆实现往复运动的驱动件；

所述冲击杆沿轴向冲程时，所述转动套带动冲击杆进行轴向的直线运动；所述冲击杆沿轴向回程时，所述转动套带动冲击杆进行轴向运动的同时进行旋转运动。

9.如权利要求8所述的巷道掘进用钻冲复合式破岩装置，其特征在于，所述驱动件包括与转动套的外壁面进行转动配合的卡套，所述卡套上铰接有第一连杆，所述第一连杆的另一端与第二连杆的一端相铰接；所述第二连杆的另一端与驱动电机的输出轴进行垂直固定连接；

所述驱动电机固定设置在冲击箱体的外端。

10.如权利要求1～9任一项所述的巷道掘进用钻冲复合式破岩装置，其特征在于，所述支架上设置转动电机，所述转动电机的输出端与钻孔液压缸固定连接。

Images