CN114893182A - 一种基于硬岩孔阵诱变破裂改性的机械化开采装备及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于硬岩孔阵诱变破裂改性的机械化开采装备及工艺，旨在确保矿山硬岩安全、高效开采。为此,本发明实施例一方面提供的机械化开采装备，包括安装在设备上的行走机构、智能钻机、压裂机构、高压注水装置以及岩体切割机构，智能钻机包括钻杆、用于监测钻杆钻进数据的传感器以及依据钻进数据对岩石可切割性进行智能感知的智能决策单元，压裂机构包括推杆、刚性压裂件和第一旋转驱动件，刚性压裂件用于对孔壁岩体进行压裂处理，第一旋转驱动件驱动推杆转动以对刚性压裂件的压裂位置进行调整，刚性压裂件上设有对孔壁岩体所受地应力进行测量的地应力测量设备，高压注水装置由钻机钻杆作为输水通道，对刚性压裂后的钻孔进行再次致裂。
Description
技术领域
本发明属于矿山硬岩开采技术领域,尤其涉及一种基于硬岩孔阵诱变破裂改性的机械化开采装备及工艺。
背景技术
随着矿山开采不断趋向于深部化，传统的钻爆法已无法满足连续、高效、智能、绿色化开采的要求。基于刀具破岩的非爆机械化开采有望成为矿山开采的主要替代方法之一。然而，深部矿山开采大多为硬岩开采，硬岩与刀具相互作用会导致刀具产生高温和高磨损，致使刀具发生严重钝化和失效现象，频繁的刀具替换会严重降低掘进效率、增加项目支出和延长工期。此外，在高地应力的影响下，深部硬岩开采常发生岩爆灾害，严重威胁到作业人员及设备的安全。
综上，为了确保硬岩机械化开采更加安全、高效，有必要对现有的岩石非爆机械化开采装备及工艺作出改进。
发明内容
本发明针对深部硬岩开采效率低、安全性能差等缺陷，提出了一种有利于提高破岩效率并减少刀具磨损的基于硬岩孔阵诱变破裂改性的机械化开采装备及工艺。
为此,本发明实施例一方面提供一种基于硬岩孔阵诱变破裂改性的机械化开采装备，包括安装在设备底部的行走机构，还包括安装在设备前端用于对待切割岩体进行钻孔操作以得到岩孔的智能钻机、用于对岩孔孔壁岩体进行压裂处理的压裂机构以及切割岩体的岩体切割机构；
所述智能钻机包括钻杆、用于监测钻杆钻进数据的传感器以及依据钻进数据对岩石可切割性进行智能感知的智能决策单元，所述压裂机构包括推杆、刚性压裂件和第一旋转驱动件；
所述刚性压裂件在所述钻杆从所述岩孔撤出后，通过所述推杆的带动能够伸至所述岩孔中对孔壁岩体进行压裂处理，所述第一旋转驱动件能够驱动所述推杆转动以对所述刚性压裂件的压裂位置进行调整，所述刚性压裂件上设有对孔壁岩体所受地应力进行测量的地应力测量设备；
压裂处理时，先利用刚性压裂件对孔壁岩体各个部位进行初次预压裂处理，同时利用地应力测量设备获得孔壁岩体各个部位所受地应力情况，接着以所受地应力最小的部位作为二次压裂位置对孔壁岩体进行刚性定向压裂。
具体的，还包括高压注水装置，所述钻杆内设有输水通道，所述高压注水装置能够在所述钻杆再次插入所述岩孔后，通过所述输水通道将高压水注入压裂后的岩体中。
具体的，还包括圆柱滚筒以及驱动所述圆柱滚筒转动的第二旋转驱动件，所述智能钻机和所述压裂机构设置在所述圆柱滚筒内，所述智能钻机和包括多根所述钻杆，所述压裂机构包括多根所述推杆，在每根所述推杆的前端均设有所述刚性压裂件，所述圆柱滚筒的前端面板上对应设有多个供所述推杆或钻杆择一通过以实现作业的作业通道，所述圆柱滚筒具有第一位置、第二位置和第三位置；
其中，所述圆柱滚筒位于第一位置时，多根所述钻杆与多个所述作业通道一一对准，所述圆柱滚筒位于第二位置时，多根所述推杆与多个所述作业通道一一对准，所述圆柱滚筒位于第三位置时，所述钻杆和所述推杆与所述作业通道错开。
具体的，在设备上还设有带动所述圆柱滚筒上下移动和左右移动的机械臂。
具体的，所述岩体切割机构由切割滚筒和调高摆臂两部分组成，所述调高摆臂的前端设有所述的切割滚筒，所述调高摆臂的后端与设备上的回转平台连接。
具体的，所述岩体切割机构还包括布置在切割滚筒上用于监测随采参数的传感器以及依据随采参数对岩石可切割性进行智能感知的智能决策单元。
具体的，在设备的前端还安装有用于铲运截落岩体的铲斗。
具体的，所述刚性压裂件包括相对布置的两块弧形压板以及驱动所述弧形压板朝着所述岩孔径向移动的驱动组件，所述驱动组件安装在所述推杆的前端上。
具体的，所述驱动组件包括并排布置在两块所述弧形压板之间的至少两个液压支柱，所述液压支柱的两端分别与两块所述弧形压板连接。
具体的，所述行走机构采用钢制履带底盘行走机构。
本发明实施例另一方面还提供一种应用上述开采装备的机械化开采工艺，该开采工艺包括：利用智能钻机对待切割岩体进行钻孔操作以得到岩孔，同时依据钻进数据对岩石可切割性进行智能感知，评价岩石的可切割性；
若岩石的可切割性被判定为易切割，则将智能钻机的钻杆收回，利用岩体切割机构进行破岩；若岩石的可切割性被判定为难切割，则将智能钻机的钻杆收回后，利用推杆将刚性压裂件伸至所述岩孔中，接着利用刚性压裂件对孔壁岩体各个部位进行预压裂处理，同时利用地应力测量设备获得孔壁岩体各个部位所受地应力情况，之后以所受地应力最小的部位作为二次压裂位置对孔壁岩体进行刚性定向压裂；刚性定向压裂后，再将钻进钻杆伸入，进行高压注水，促使压裂后的裂隙进一步发展并软化岩体，改善岩石的可切割性。
最后，将钻杆收回后，利用岩体切割机构进行破岩。此外，岩体切割机构在破岩过程中，可根据智能决策单元对岩石的可切割性进行智能感知，从而指导最优破岩设备参数设计。且将破岩作业过程与钻进过程中的岩石可切割性评价结果进行对比，不断优化钻进过程中的岩石可切割评价精度。同时根据破岩过程中的岩石可切割性智能评价，亦可不断优化刚性定向压裂和高压注水作业的参数设计。
与现有技术相比，本发明至少一个实施例具有如下有益效果：
1、该开采装置集智能钻机、压裂机构、高压注水装置、岩体切割机构于一体，其中，岩体切割机构用于切割岩体，智能钻机能在岩体内形成钻孔。同时，根据钻进表现参数可智能感知岩石的可切割性，压裂机构和高压注水装置可预先对难切割的硬岩岩体进行预裂，改善其可切割性，最终达到确保矿山硬岩安全、高效开采的目的。
2、压裂分为初次预压裂和二次刚性定向压裂，二次刚性定向压裂根据初次预压裂时所测量地应力情况，以最小地应力方向作为刚性压裂方向，不仅可以减少致裂岩体所需施加载荷，而且岩体在刚性压裂处理前，岩孔孔壁各处已经形成微小的预压裂纹，刚性定向压裂产生的裂隙通过这些微小的预压裂纹可以快速扩展并贯通整个岩孔孔壁岩体，达到显著改善岩体可切割性的目的。
3、高压注水装置在刚性压裂后执行，其将高压水注入经刚性压裂后的岩体裂隙中，能进一步促进岩体裂隙扩展并软化岩体，为硬岩破碎提供联合作用，提高破岩效率，同时高压注水还具有冷却破岩刀具、降低粉尘产生量的作用。
4、通过在切割滚筒上布置用于监测随采参数的传感器以及依据随采参数对岩石可切割性进行智能感知的智能决策单元，岩体切割机构能智能感知岩石的可切割性，为破岩设备提供参数设计指导，并可将其与钻进过程中所得到的岩石可切割性进行比较，不断优化钻进过程对岩石可切割性的评价精度。同时，根据破岩过程中所感知的岩石可切割性也可为孔内刚性定向压裂和孔内高压注水提供参数指导，通过该闭环开采模式，可实现硬岩非爆机械化智能开采。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的开采设备主视图；
图2是本发明实施例提供的开采设备俯视图；
图3是本发明实施例提供的压裂机构伸入岩孔中作业示意图；
图4是本发明实施例提供的作业通道在圆柱滚筒上布置示意图；
图5是本发明实施例提供的刚性压裂件示意图；
图6是本发明实施例提供的机械化开采工艺流程图；
其中：1、行走机构；2、智能钻机；201、钻杆；202、钻头；3、压裂机构；301、推杆；302、刚性压裂件；3021、弧形压板；3022、驱动组件；4、岩体切割机构；401、切割滚筒；402、镐型截齿；403、调高摆臂；404、回转平台；5、圆柱滚筒；6、铲斗；7、高压注水装置；8、进出油路；9、机械臂；10、作业通道。
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作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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
参见图1-图3，一种基于硬岩孔阵诱变破裂改性的机械化开采装备，包括安装在设备底部的行走机构1、安装在设备前端用于对待切割岩体进行钻孔操作以得到岩孔的智能钻机2、用于对岩孔孔壁岩体进行压裂处理的压裂机构3以及切割岩体的岩体切割机构4；其中，
智能钻机2包括钻杆201、用于监测钻杆201钻进数据的传感器(图中未示出)以及依据钻进数据对岩石可切割性进行智能感知的智能决策单元(图中未示出)，压裂机构3包括推杆301、刚性压裂件302和第一旋转驱动件(图中未示出)，刚性压裂件302在钻杆201从岩孔撤出后，通过推杆301的带动能够伸至岩孔中对孔壁岩体进行压裂处理，第一旋转驱动件能够驱动推杆301转动以对刚性压裂件302的压裂位置进行调整，刚性压裂件302上设有对孔壁岩体所受地应力进行测量的地应力测量设备，压裂处理时，先利用刚性压裂件302对孔壁岩体各个部位进行初次预压裂处理，同时利用地应力测量设备(图中未示出)获得孔壁岩体各个部位所受地应力情况，接着以所受地应力最小的部位作为二次压裂位置对孔壁岩体进行刚性定向压裂。
参见图1、图2、图3和图5，利用包括上述实施例智能开采装备对矿山硬岩进行智能开采时：利用智能钻机2对待切割岩体进行钻孔操作以得到岩孔，同时依据钻进数据对岩石可切割性进行智能感知，评价岩石的可切割性；
若岩石的可切割性被判定为易切割(也即好采)，则将智能钻机2的钻杆201收回，利用岩体切割机构4进行破岩；若岩石的可切割性被判定为难切割(也即难采)，则将智能钻机2的钻杆201收回后，利用推杆301将刚性压裂件302伸至岩孔中，接着利用刚性压裂件302对孔壁岩体各个部位进行预压裂处理，同时利用地应力测量设备获得孔壁岩体各个部位所受地应力情况，之后以所受地应力最小的部位作为二次压裂位置对孔壁岩体进行刚性定向压裂；刚性压裂后，将推杆301收回，利用钻杆201执行高压注水，进一步促使刚性定向压裂后的裂纹扩展并软化岩体，提高岩石的可切割性。
最后，将钻杆201收回后，利用岩体切割机构4进行破岩。
本实施例提供的开采装置集智能钻机2、压裂机构3、岩体切割机构4于一体，其中，岩体切割机构4用于切割岩体，智能钻机2能在岩体内形成钻孔。同时，根据钻进表现参数可智能感知岩石的可切割性，压裂机构3可预先对难切割的硬岩岩体进行预裂，改善其可切割性，最终达到提高矿山硬岩掘进效率的目的。
另外，压裂分为初次预压裂和二次刚性定向压裂，二次刚性定向压裂根据初次预压裂时所测量地应力情况，以最小地应力方向作为刚性压裂方向，不仅可以减少致裂岩体所需施加载荷，而且岩体在刚性压裂处理前，岩孔孔壁各处已经形成微小的预压裂纹，刚性定向压裂产生的裂隙通过这些微小的预压裂纹可以快速扩展并贯通整个岩孔孔壁岩体，达到显著改善岩体可切割性的目的。
参见图1和图2，在另一些实施例中，上述开采装置还包括高压注水装置7，钻杆201内设有输水通道，高压注水装置7能够在钻杆201再次插入岩孔后，通过输水通道将高压水注入压裂后的岩体中。
本实施例中，在对岩体进行刚性压裂后，可以利用高压注水装置7将高压水注入经刚性压裂后的岩体裂隙中，能进一步促使裂隙的扩展并软化岩体，为硬岩破碎提供联合作用，提高破岩效率，同时高压注水还具有冷却破岩刀具、降低粉尘产生量的作用。至于地应力测量设备的具体结构，均为现有技术，在此不再赘述。
需要解释说明的是，智能钻机2中所布置的传感器可记录钻进过程中的推动力、扭矩、转速、钻进速度等钻进参数，利用钻进参数与破岩比能之间存在密切关系，可对岩石的可切割难易程度并进行量化表征，并将岩石的可切割性分为易切割和难切割两类。
式中，SE为破岩比能，F为推动力，N为旋转速度，M为扭矩，V为钻进速度，A为钻进面积。并当SE≤aMPa时岩石的可切割性被定义为易切割，SE>aMPa时岩石的可切割性被定义为难切割，a为具体数值，通过岩芯力学实验得到岩石单轴抗压强度UCS和弹性模量E，根据破岩比能SE与岩石单轴抗压强度UCS与弹性模量E建立岩石可切割性评价标准而确定。
参见图1和图2，在另一些实施例中，岩体切割机构4由切割滚筒401和调高摆臂403两部分组成，切割滚筒401均布有截岩的镐型截齿402，调高摆臂403的前端设有切割滚筒401，调高摆臂403的后端与设备上的回转平台404连接，设备上设有驱动回转平台404在水平面内旋转的驱动机构。本实施例中，通过调高摆臂403和回转平台404可以带动切割滚筒401实现上下、左右摆动，从而对切割滚筒401的截岩位置进行灵活调整。
可以理解的是，在实际设计中，基于与智能钻机相同的原理，为实现岩体的智能切割，岩体切割机构4还包括布置在切割滚筒401上用于监测随采参数的传感器以及依据随采参数对岩石可切割性进行智能感知的智能决策单元，智能决策单元对破岩过程中岩石可切割性评价类似于钻进过程，同样可根据破岩过程的破岩比能公式计算，将随采参数代入公式得到破岩过程中的破岩比能。至于智能决策单元的具体结构及实现智能决策的具体程序均为现有技术，在此不再赘述。
本实施例中，岩体切割机构4破岩过程中根据随采参数能智能感知岩石的可切割性，指导破岩参数设计，并可将其与钻进过程中所得到的岩石可切割性进行比较，不断优化钻进过程对岩石可切割性的评价精度。同时，根据破岩过程中所感知的岩石可切割性也可为孔内刚性定向压裂和孔内高压注水提供参数指导，通过该闭环开采模式，可实现硬岩非爆机械化智能开采。
参见图1、图2和图4，在另一些实施例中，上述开采装置还包括圆柱滚筒5以及驱动圆柱滚筒5转动的第二旋转驱动件(图中未示出)，智能钻机2和压裂机构3设置在圆柱滚筒5内，智能钻机2和包括多根钻杆201，压裂机构3包括多根推杆301，在每根推杆301的前端均设有刚性压裂件302，圆柱滚筒5的前端面板上对应设有多个供推杆301或钻杆201择一通过以实现作业的作业通道10，圆柱滚筒5具有第一位置、第二位置和第三位置；其中，圆柱滚筒5位于第一位置时，多根钻杆201与多个作业通道10一一对准，圆柱滚筒5位于第二位置时，多根推杆301与多个作业通道10一一对准，圆柱滚筒5位于第三位置时，钻杆201和推杆301与作业通道10错开。
本实施例中，利用第二旋转驱动件带动圆柱滚筒5旋转，即可将钻杆201或推杆301择一对准对应的作业通道10，从而使得钻杆201或推杆301可以从作业通道内伸出，以此实现钻孔或压裂处理，当钻孔或压裂处理后，将将圆柱滚筒5转动至第三位置，可以使得智能钻机2和压裂机构3与作业通道均错开，从而可以利用圆柱滚筒5起到保护智能钻机2和压裂机构3的目的，圆柱滚筒5可以采用诸如高强度钢板等材质制作。至于第二旋转驱动件、第二旋转驱动件可以采用电机直接带动或间接带动的机构，在此不再赘述。
参见图4，具体的，圆柱滚筒5上呈环形阵列分布有四个作业通道，对应的钻杆201和推杆301在圆柱滚筒5内也呈环形阵列分布，而且数量均为四个，在每个刚性压裂件302内均含地应力测量设备，并以指定的四个致裂角度在平面上形成360°钻孔全方位致裂模式，从而达到测量岩体不同方向所受地应力大小的目的，再根据所测得的地应力情况调整定向压裂的方向。
参见图1和图2，需要解决说明的是，为方便智能钻机2和压裂机构3对待切割岩体进行灵活作业，在设备上还设有带动圆柱滚筒5上下移动和左右移动的机械臂9，利用机械臂9可以对圆柱滚筒5的位置进行灵活调整，从而将智能钻机2或压裂机构3的作业位置进行灵活调整，实现对待切割岩体的精准钻孔或压裂。至于机械臂9的具体结构，均为现有技术。
参见图1和图2，具体的，为方便截落岩体的运输，在设备的前端还安装有铲斗6，为保障设备平稳运动，行走机构1可以采用钢制履带底盘行走机构。
参见图3和图5，在另一些实施例中，刚性压裂件302包括相对布置的两块弧形压板3021以及驱动弧形压板3021朝着岩孔径向移动的驱动组件3022，驱动组件3022安装在推杆301的前端上，驱动组件3022包括并排布置在两块弧形压板3021之间的至少两个液压支柱，每个液压支柱的两端分别与两块弧形压板3021连接，液压支柱3021的活塞杆的轴线垂直与岩孔的孔壁，通过液压支柱3021可以带动弧形压板3022外移挤压岩孔的孔壁使其致裂或者使弧形压板3022内收脱离孔壁，液压支柱的进出油路8则从推杆301的尾端伸出。
参见图1-图6，一种应用上述机械化开采装备的机械化开采工艺，包括：
首先利用智能钻机2并结合钻杆201和钻头202对待切割岩体进行钻孔操作以得到岩孔，同时依据钻进数据对岩石可切割性进行智能感知，评价岩石的可切割性；
若岩石的可切割性被判定为易切割，则将智能钻机2的钻杆201收回，利用岩体切割机构4进行破岩；若岩石的可切割性被判定为难切割，则将智能钻机2的钻杆201收回后，将圆柱滚筒5旋转至一定角度使压裂机构3的位置恰好与钻孔位置相吻合，利用推杆301将刚性压裂件302伸至岩孔中，接着利用刚性压裂件302对孔壁岩体各个部位进行预压裂处理，同时利用地应力测量设备获得孔壁岩体各个部位所受地应力情况，之后以所受地应力最小的部位作为二次压裂位置对孔壁岩体进行刚性定向压裂；
刚性定向压裂后，为了进一步破坏岩体的完整性，利用高压注水进行联合诱导致裂岩体，首先，将压裂机构3收回圆柱滚筒5。然后，转动圆柱滚筒5使钻杆201调整回原来打钻位置并伸入钻孔内进行高压注水联合诱导致裂岩体；
高压注水致裂后收回钻进钻杆201，最后，采用岩体切割机构4进行破岩。
上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。
同时，上述本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接(例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构(例如使用铸造工艺一体成形制造出来)所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。
另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。
上述实施例仅仅是清楚地说明本发明所作的举例，而非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里也无需也无法对所有的实施例予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种基于硬岩孔阵诱变破裂改性的机械化开采装备，包括安装在设备底部的行走机构(1)，其特征在于：还包括安装在设备前端用于对待切割岩体进行钻孔操作以得到岩孔的智能钻机(2)、用于对岩孔孔壁岩体进行压裂处理的压裂机构(3)以及切割岩体的岩体切割机构(4)；
所述智能钻机(2)包括钻杆(201)、用于监测钻杆(201)钻进数据的传感器以及依据钻进数据对岩石可切割性进行智能感知的智能决策单元，所述压裂机构(3)包括推杆(301)、刚性压裂件(302)和第一旋转驱动件；
所述刚性压裂件(302)在所述钻杆(201)从所述岩孔撤出后，通过所述推杆(301)的带动能够伸至所述岩孔中对孔壁岩体进行压裂处理，所述第一旋转驱动件能够驱动所述推杆(301)转动以对所述刚性压裂件(302)的压裂位置进行调整，所述刚性压裂件(302)上设有对孔壁岩体所受地应力进行测量的地应力测量设备；
压裂处理时，先利用刚性压裂件(302)对孔壁岩体各个部位进行初次预压裂处理，同时利用地应力测量设备获得孔壁岩体各个部位所受地应力情况，接着以所受地应力最小的部位作为二次压裂位置对孔壁岩体进行刚性定向压裂。
2.根据权利要求1所述的机械化开采装备，其特征在于：还包括高压注水装置(7)，所述钻杆(201)内设有输水通道，所述高压注水装置(7)能够在所述钻杆(201)再次插入所述岩孔后，通过所述输水通道将高压水注入压裂后的岩体中。
3.根据权利要求1所述的机械化开采装备，其特征在于：还包括圆柱滚筒(5)以及驱动所述圆柱滚筒(5)转动的第二旋转驱动件，所述智能钻机(2)和所述压裂机构(3)设置在所述圆柱滚筒(5)内，所述智能钻机(2)包括多根所述钻杆(201)，所述压裂机构(3)包括多根所述推杆(301)，在每根所述推杆(301)的前端均设有所述刚性压裂件(302)，所述圆柱滚筒(5)的前端面板上对应设有多个供所述推杆(301)或钻杆(201)择一通过以实现作业的作业通道(10)，所述圆柱滚筒(5)具有第一位置、第二位置和第三位置；其中，
所述圆柱滚筒(5)位于第一位置时，多根所述钻杆(201)与多个所述作业通道(10)一一对准，所述圆柱滚筒(5)位于第二位置时，多根所述推杆(301)与多个所述作业通道(10)一一对准，所述圆柱滚筒(5)位于第三位置时，所述钻杆(201)和所述推杆(301)与所述作业通道(10)错开。
4.根据权利要求1所述的机械化开采装备，其特征在于：在设备上还设有带动所述圆柱滚筒(5)上下移动和左右移动的机械臂(9)。
5.根据权利要求1所述的机械化开采装备，其特征在于：所述岩体切割机构(4)由切割滚筒(401)和调高摆臂(403)两部分组成，所述调高摆臂(403)的前端设有所述的切割滚筒(401)，所述调高摆臂(403)的后端与设备上的回转平台(404)连接。
6.根据权利要求1所述的机械化开采装备，其特征在于：在设备的前端还安装有用于铲运截落岩体的铲斗(6)。
7.根据权利要求1所述的机械化开采装备，其特征在于：所述刚性压裂件(302)包括相对布置的两块弧形压板(3021)以及驱动所述弧形压板(3021)朝着所述岩孔径向移动的驱动组件(3022)，所述驱动组件(3022)安装在所述推杆(301)的前端上。
8.根据权利要求7所述的机械化开采装备，其特征在于：所述驱动组件(3022)包括并排布置在两块所述弧形压板(3021)之间的至少两个液压支柱，所述液压支柱的两端分别与两块所述弧形压板(3021)连接。
9.根据权利要求1所述的机械化开采装备，其特征在于：所述行走机构(1)采用钢制履带底盘行走机构。
10.一种基于硬岩孔阵诱变破裂改性的机械化开采工艺，应用权利要求1-9任一项所述的机械化开采装备，其特征在于，该开采工艺包括：利用智能钻机(2)对待切割岩体进行钻孔操作以得到岩孔，同时依据钻进数据对岩石可切割性进行智能感知，评价岩石的可切割性；
若岩石的可切割性被判定为易切割，则将智能钻机(2)的钻杆(201)收回，利用岩体切割机构(4)进行破岩；若岩石的可切割性被判定为难切割，则将智能钻机(2)的钻杆(201)收回后，利用推杆(301)将刚性压裂件(302)伸至所述岩孔中，接着利用刚性压裂件(302)对孔壁岩体各个部位进行预压裂处理，同时利用地应力测量设备获得孔壁岩体各个部位所受地应力情况，之后以所受地应力最小的部位作为二次压裂位置对孔壁岩体进行刚性定向压裂；刚性压裂后，将推杆(301)收回，然后将钻杆(201)再次伸入钻孔中进行高压注水，使压裂后的裂隙进一步扩展并软化岩体，达到改善岩石可切割性的目的；
最后，将钻杆(201)收回后，利用岩体切割机构(4)进行破岩。
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