CN117189098A - 一种模块化采矿装置及采矿机械 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模块化采矿装置及采矿机械，模块化采矿装置包括两个对称式连接的采矿模块，所述采矿模块包括刀架体、左右纠偏机构、前后纠偏机构、电机组和铣削机构；所述刀架体远离另一采矿模块的一侧面安装有左右纠偏机构，所述左右纠偏机构用于对刀架体进行左右方向纠偏；所述刀架体的前后两侧面安装有前后纠偏机构，所述前后纠偏机构用于对刀架体进行前后方向纠偏；所述刀架体底部安装有至少2个电机组，所述电机组连接铣削机构，所述电机组用于驱动铣削机构实现竖向铣削。本发明能够进行竖向铣削，实现大面积、连续性铣削开采，铣削过程产生的矿渣自然掉落至预设的下巷道中，采矿效率高。

Description

一种模块化采矿装置及采矿机械

技术领域

本发明属于矿山机械技术领域，具体涉及一种模块化采矿装置及采矿机械。

背景技术

长期以来，地下开采矿一般采用现有连采机或掘进机水平开采，采矿铣削轮刚性连接到驱动主机上，在一定高度和横向小范围角度内摆动，实现横向铣削采矿，开采量受主机结构和排矿效率影响导致开采效率低。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种模块化采矿装置及采矿机械，能够进行竖向铣削，实现大面积、连续性铣削开采，铣削过程产生的矿渣自然掉落至预设的下巷道中，采矿效率高。

本发明提供了如下的技术方案：

第一方面，提供一种模块化采矿装置，包括两个对称式连接的采矿模块，所述采矿模块包括刀架体、左右纠偏机构、前后纠偏机构、电机组和铣削机构；

所述刀架体远离另一采矿模块的一侧面安装有左右纠偏机构，所述左右纠偏机构用于对刀架体进行左右方向纠偏；

所述刀架体的前后两侧面安装有前后纠偏机构，所述前后纠偏机构用于对刀架体进行前后方向纠偏；

所述刀架体底部安装有至少2个电机组，所述电机组连接铣削机构，所述电机组用于驱动铣削机构实现竖向铣削。

进一步的，所述刀架体包括底板以及与底板依次垂直连接的内侧板、前侧板、外侧板和后侧板，所述内侧板和外侧板间连接有相对设置的第一内撑架和第二内撑架；

所述内侧板上设有连接板和耳板，两个采矿模块的内侧板相对设置，且通过安装于连接板上的第一螺栓以及安装于耳板内的连接销轴实现固定连接。

进一步的，所述左右纠偏机构包括第一支撑板、第一推板、第一纠偏油缸和第一连杆，所述第一支撑板和第一推板相对设置，所述第一纠偏油缸的数量为2个，分别设于第一支撑板和第一推板之间的上部和下部，所述第一纠偏油缸的一端与第一支撑板转动连接，另一端与第一推板转动连接，所述第一连杆的一端与第一支撑板的下部转动连接，另一端与第一推板的上部转动连接；

所述第一支撑板垂直连接有侧支撑板，所述侧支撑板下部设有安装块，所述刀架体的外侧板设有用于装配左右纠偏机构的第一安装孔以及与安装块相匹配的安装槽，所述侧支撑板的上部通过第一固定销轴安装于第一内撑架和第二内撑架间，所述侧支撑板的下部通过贯穿安装块的第二螺栓安装于外侧板上。

进一步的，所述前后纠偏机构包括第二支撑板、第二推板、第二纠偏油缸和第二连杆，所述第二支撑板和第二推板相对设置，且第二支撑板和第二推板的上部和下部均通过第二连杆转动连接，所述第二纠偏油缸的一端与第二支撑板下部转动连接，另一端与第二推板上部转动连接；

每个采矿模块中设有2个前后纠偏机构，其中一个前后纠偏机构的第二支撑板通过第三螺栓安装于第一内撑架上，另一个前后纠偏机构的第二支撑板通过第三螺栓安装于第二内撑架上。

进一步的，所述刀架体底部安装有2个电机组，每个电机组包括2个电机，所述电机通过第四螺栓安装于刀架体的底板上；

所述铣削机构包括与2个电机连接的减速机总成、用于支撑减速机总成的铣削架以及安装于减速机总成上的铣削轮，所述铣削架通过第五螺栓安装于底板的底部，2个所述电机组分别驱动2个铣削轮反向旋转。

进一步的，还包括支撑机构，所述支撑机构包括支撑推板和支撑油缸，所述支撑油缸的一端通过固定座安装在刀架体上，另一端连接支撑推板；所述支撑推板上还设有位于支撑油缸两侧的导向块，所述外侧板设有用于容纳支撑油缸穿过的第二安装孔以及与导向块配合滑动的导向槽。

进一步的，还包括液压箱，所述液压箱中设有用于控制支撑机构、左右纠偏机构和前后纠偏机构伸缩运动的控制阀，所述液压箱通过第六螺栓安装于第一内撑板。

进一步的，还包括吊装件和连接架，所述吊装件通过第二固定销轴安装于刀架体顶部，所述连接架通过第三固定销轴连接于两个采矿模块的刀架体之间。

进一步的，还包括电控箱和接电箱，所述电控箱通过第七螺栓安装于第二内撑架，所述电控箱用于为电机组驱动提供动力源；所述接电箱通过第八螺栓安装于第二内撑架，所述接电箱内设有用于检测刀架体倾斜角度和位移的倾角传感器。

第二方面，提供一种采矿机械，包括第一方面任一项所述的模块化采矿装置、履带底盘、设于履带底盘上的操作平台以及设于操作平台上的驾驶室、动力站、卷扬机和臂架，所述卷扬机缠绕有钢丝绳，所述钢丝绳绕过臂架后连接所述模块化采矿装置，所述卷扬机由动力站驱动旋转以带动钢丝绳对模块化采矿装置提升和下放。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明提供的模块化采矿装置，包括两个对称式连接的采矿模块，采矿模块包括刀架体，刀架体底部安装有至少2个电机组，电机组连接铣削机构，电机组用于驱动铣削机构实现竖向铣削采矿，整个模块化采矿装置的高度可设置为不小于6m，单次采矿面积不小于6m×2.5m，可实现大面积开采；

(2)本发明提供的模块化采矿装置，刀架体远离另一采矿模块的一侧面安装有左右纠偏机构，用于对刀架体进行左右方向纠偏，刀架体的前后两侧面安装有前后纠偏机构，用于对刀架体进行前后方向纠偏，两个纠偏机构能够对刀架体进行重心纠偏以调整刀架体姿态，防止刀架体在铣削过程中铣削倾斜，有利于持续铣削，防止铣削卡顿，提高采矿效率；

(3)本发明提供的采矿机械，采矿前，在所需开采深度范围内上下界面做施工巷道，施工时，将块化采矿装置放置于上巷道，所铣削矿渣自然掉落或通过预设排渣口掉落到下巷道输送装置上，减少矿渣运输装置，提高了采矿效率。

附图说明

图1是本发明实施例中模块化采矿装置的爆炸结构示意图；

图2是本发明实施例中两个采矿模块的装配结构示意图；

图3是本发明实施例中两个采矿模块的连接结构示意图；

图4是本发明实施例中刀架体和吊装件的装配结构示意图；

图5是本发明实施例中刀架体和左右纠偏机构的装配结构示意图；

图6是本发明实施例中左右纠偏机构的结构示意图；

图7是本发明实施例中刀架体和前后纠偏机构的装配结构示意图；

图8是本发明实施例中前后纠偏机构的结构示意图；

图9是本发明实施例中电机和铣削机构的装配结构示意图；

图10是本发明实施例中支撑机构的结构示意图；

图11是本发明实施例中液压箱的装配结构示意图；

图12是本发明实施例中电控箱的装配结构示意图；

图13是本发明实施例中接电箱的装配结构示意图；

图14是本发明实施例中采矿机械的结构示意图；

图中标记为：1、吊装件；2、电机；3、刀架体；301、前侧板；302、内侧板；303、外侧板；304、底板；305、第一内撑架；306、第二内撑架；307、导向槽；308、第二安装孔；309、第一安装孔；310、安装槽；4、支撑机构；41、支撑推板；42、支撑油缸；43、固定座；44、导向块；5、左右纠偏机构；501、第一支撑板；502、第一纠偏油缸；503、第一推板；504、第一连杆；505、侧支撑板；506、安装块；507、第二螺栓；508、加强板；6、前后纠偏机构；601、第二支撑板；602、第二纠偏油缸；603、第二连杆；604、第二推板；605、第三螺栓；7、液压箱；701、第六螺栓；8、铣削机构；801、减速机总成；802、铣削架；803、第五螺栓；804、第四螺栓；805、铣削轮；9、电控箱；901、第七螺栓；10、接电箱；1001、第八螺栓；11、连接板；12、第一螺栓；13、耳板；14、连接销轴；15、连接架；16、第二固定销轴；17、第一固定销轴；18、第三固定销轴；21、模块化采矿装置；22、履带底盘；23、动力站；24、绞盘装置；25、变频柜；26、卷扬机；27、驾驶室；28、操作平台；29、臂架。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图中所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须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。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种模块化采矿装置，包括两个对称式连接的采矿模块，所述采矿模块包括刀架体3、左右纠偏机构5、前后纠偏机构6、电机组和铣削机构8；刀架体3远离另一采矿模块的一侧面安装有左右纠偏机构5，左右纠偏机构5用于对刀架体3进行左右方向纠偏；刀架体3的前后两侧面安装有前后纠偏机构6，前后纠偏机构6用于对刀架体3进行前后方向纠偏；刀架体3底部安装有至少2个电机组，电机组连接铣削机构8，电机组用于驱动铣削机构8实现竖向铣削。

如图2和图4所示，刀架体3包括底板304以及与底板304依次垂直连接的内侧板302、前侧板301、外侧板303和后侧板，内侧板302、前侧板301、外侧板303和后侧板依次连接形成框架结构，内侧板302和外侧板303间连接有相对设置的第一内撑架305和第二内撑架306，用于增强刀架体3的强度以及安装本装置所需部件。

如图2和图3所示，内侧板302上设有连接板11和耳板13，两个采矿模块的内侧板302相对设置，且通过安装于连接板11上的第一螺栓12以及安装于耳板13内的连接销轴14实现固定连接。如图3中的局部A为第一螺栓12和连接板11构成的螺栓连接组，局部B为耳板13和连接销轴14构成的销轴连接组。

如图5和图6所示，左右纠偏机构5包括第一支撑板501、第一推板503、第一纠偏油缸502和第一连杆504，第一支撑板501和第一推板503相对设置，第一纠偏油缸502的数量为2个，分别设于第一支撑板501和第一推板503之间的上部和下部，第一纠偏油缸502的一端与第一支撑板501转动连接，另一端与第一推板503转动连接，第一连杆504的一端与第一支撑板501的下部转动连接，另一端与第一推板503的上部转动连接；第一支撑板501垂直连接有侧支撑板505，侧支撑板505下部设有安装块506，刀架体3的外侧板303设有用于装配左右纠偏机构5的第一安装孔309以及与安装块506相匹配的安装槽310，侧支撑板505的上部通过第一固定销轴17安装于第一内撑架305和第二内撑架306间，侧支撑板505的下部通过贯穿安装块506的第二螺栓507安装于外侧板303上。左右纠偏机构5为双作用油缸平行四边形机构，当仅上部的第一纠偏油缸502作用时，第一推板503的上端推出，使得刀架体3旋转，实现纠偏；当仅下部第一纠偏油缸502作用时，第一推板503的下端推出，使得刀架体3反向旋转，实现纠偏；当两个第一纠偏油缸502同时作用时，第一推板503平推，使刀架体3移动；第一连杆504起连接作用，可实现平行四边形机构和三角形机构的转换。

如图5和图6所示，进一步的，第一支撑板501内侧还连接有多个加强板508，用于增强左右纠偏机构5的结构强度，加强板508上设有限位槽，用于对第一连杆504进行极限限位。

如图7和图8所示，前后纠偏机构6包括第二支撑板601、第二推板604、第二纠偏油缸602和第二连杆603，第二支撑板601和第二推板604相对设置，且第二支撑板601和第二推板604的上部和下部均通过第二连杆603转动连接，第二纠偏油缸602的一端与第二支撑板601下部转动连接，另一端与第二推板604上部转动连接；每个采矿模块中设有2个前后纠偏机构6，其中一个前后纠偏机构6的第二支撑板通过第三螺栓605安装于第一内撑架305上，另一个前后纠偏机构的第二支撑板通过第三螺栓安装于第二内撑架306上。前后纠偏机构6为单作用油缸平行四边形机构，当第二纠偏油缸602作用时，第二推板604整体推出，实现对刀架体3的前后纠偏作用。

如图9所示，本实施例中，刀架体3底部安装有2个电机组，每个电机组包括2个电机2，电机2通过第四螺栓804安装于刀架体3的底板304上；铣削机构8包括与2个电机2连接的减速机总成801、用于支撑减速机总成801的铣削架802以及安装于减速机总成801上的铣削轮805，铣削架802通过第五螺栓803安装于底板304的底部，2个电机组分别驱动2个铣削轮805反向旋转，实现全方位开采。模块化采矿装置工作时，两个采矿模块的4排铣削轮同时铣削开采，开采面积大、开采效率高。在铣削轮上布置切削齿和导料板，随着铣削轮旋转，切削齿进齿铣削，同时铣削出来的矿渣通过导料板将矿渣沿指定方向排矿以便输送。

本实施例提供的模块化采矿装置，采矿主要依靠装置重量及铣削轮的切削力，为保证采矿装置在合理重量区间以满足不同硬度矿区地层要求，采矿装置可模块化装配配重块，根据需要增减配重块重量。

如图4、图5和图10所示，本实施例提供的模块化采矿装置，还包括支撑机构4，支撑机构4包括支撑推板401和支撑油缸402，支撑油缸402的一端通过固定座403安装在刀架体3上，另一端连接支撑推板401；支撑推板401上还设有位于支撑油缸402两侧的导向块404，刀架体3的外侧板303设有用于容纳支撑油缸402穿过的第二安装孔308以及与导向块404配合滑动的导向槽307。当支撑油缸402伸出时，支撑推板401被推出以支撑两侧巷道壁，减少采矿装置刚入槽铣削时晃动，有利于提高施工安全性和施工效率。

如图11所示，本实施例提供的模块化采矿装置，还包括液压箱7，液压箱7中设有用于控制支撑机构4的支撑油缸402、左右纠偏机构5的第一纠偏油缸502和前后纠偏机构6的第二纠偏油缸602进行伸缩运动的控制阀，液压箱7通过第六螺栓701安装于第一内撑板305。

如图2和图4所示，本实施例提供的模块化采矿装置，还包括吊装件1和连接架15。吊装件1通过第二固定销轴16安装于刀架体3顶部，吊装件1用于连接钢丝绳以实现整个模块化采矿装置的提升和下放。连接架15通过第三固定销轴18连接于两个采矿模块的刀架体3之间，用于提高两个采矿模块的连接牢固性，连接架15中部设有通孔，用于对装置所需电缆线、导线等线材进行导向。

如图12和图13所示，本实施例提供的模块化采矿装置，还包括电控箱9和接电箱10，电控箱9通过第七螺栓901安装于第二内撑架306，电控箱9用于为电机组驱动提供动力源；接电箱10通过第八螺栓1001安装于第二内撑架306，接电箱10内设有用于检测刀架体3倾斜角度和位移的倾角传感器。

实施例2

如图14所示，本实施例提供一种采矿机械，如采矿机，包括实施例1所述的模块化采矿装置21、履带底盘22、设于履带底盘22上的操作平台28以及设于操作平台28上的驾驶室27、动力站23、卷扬机26、绞盘装置24、变频柜25和臂架29。

卷扬机26缠绕有钢丝绳，钢丝绳绕过臂架29后连接模块化采矿装置21，卷扬机26由动力站23的马达驱动旋转以带动钢丝绳对模块化采矿装置21提升和下放。

绞盘装置24上缠绕电缆线、液压管路管排，电缆线、液压管路管排通过模块化采矿装置21的连接架15导向，接入的电控箱9和液压箱7，绞盘装置24由动力站23的马达驱动旋转，且与卷扬机26始终保持随动升降。

动力站23为模块化采矿装置21执行动作提供动力，包括驱动电机、泵、阀组等组成，驱动电机带动泵给执行机构提供动力，通过阀组实现动作控制。

履带底盘22通过马达驱动履带行走、转向，并与操作平台28通过螺栓连接为一体，驱动整个操作平台28移位。

驾驶室27供操作人员施工、操作、监视等使用，驾驶室27内的操作人员通过驾驶室内布置的显示器，观察模块化采矿装置21的铣削状态、姿态变化，可实时调整控制竖直采矿装置21的姿态，确保模块化采矿装置21竖直铣削。

本发明提供的模块化采矿装置和采矿机械的工作原理为：

开采前，在所需开采深度范围内上下界面做施工巷道；施工时，将块化采矿装置放置于上巷道；电机组驱动铣削机构实现竖向铣削采矿，单次采矿面积不小于6m×2.5m，可实现大面积开采；同时，左右纠偏机构和前后纠偏机构对刀架体进行重心纠偏以调整刀架体姿态，防止刀架体在铣削过程中铣削倾斜，有利于持续铣削，防止铣削卡顿，提高采矿效率；施工过程中所铣削矿渣自然掉落或通过预设排渣口掉落到下巷道输送装置上，减少矿渣运输装置，提高了采矿效率。

以上所述仅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，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种模块化采矿装置，其特征在于，包括两个对称式连接的采矿模块，所述采矿模块包括刀架体、左右纠偏机构、前后纠偏机构、电机组和铣削机构；

所述刀架体远离另一采矿模块的一侧面安装有左右纠偏机构，所述左右纠偏机构用于对刀架体进行左右方向纠偏；

所述刀架体的前后两侧面安装有前后纠偏机构，所述前后纠偏机构用于对刀架体进行前后方向纠偏；

所述刀架体底部安装有至少2个电机组，所述电机组连接铣削机构，所述电机组用于驱动铣削机构实现竖向铣削。

2.根据权利要求1所述的模块化采矿装置，其特征在于，所述刀架体包括底板以及与底板依次垂直连接的内侧板、前侧板、外侧板和后侧板，所述内侧板和外侧板间连接有相对设置的第一内撑架和第二内撑架；

所述内侧板上设有连接板和耳板，两个采矿模块的内侧板相对设置，且通过安装于连接板上的第一螺栓以及安装于耳板内的连接销轴实现固定连接。

3.根据权利要求2所述的模块化采矿装置，其特征在于，所述左右纠偏机构包括第一支撑板、第一推板、第一纠偏油缸和第一连杆，所述第一支撑板和第一推板相对设置，所述第一纠偏油缸的数量为2个，分别设于第一支撑板和第一推板之间的上部和下部，所述第一纠偏油缸的一端与第一支撑板转动连接，另一端与第一推板转动连接，所述第一连杆的一端与第一支撑板的下部转动连接，另一端与第一推板的上部转动连接；

所述第一支撑板垂直连接有侧支撑板，所述侧支撑板下部设有安装块，所述刀架体的外侧板设有用于装配左右纠偏机构的第一安装孔以及与安装块相匹配的安装槽，所述侧支撑板的上部通过第一固定销轴安装于第一内撑架和第二内撑架间，所述侧支撑板的下部通过贯穿安装块的第二螺栓安装于外侧板上。

4.根据权利要求2所述的模块化采矿装置，其特征在于，所述前后纠偏机构包括第二支撑板、第二推板、第二纠偏油缸和第二连杆，所述第二支撑板和第二推板相对设置，且第二支撑板和第二推板的上部和下部均通过第二连杆转动连接，所述第二纠偏油缸的一端与第二支撑板下部转动连接，另一端与第二推板上部转动连接；

每个采矿模块中设有2个前后纠偏机构，其中一个前后纠偏机构的第二支撑板通过第三螺栓安装于第一内撑架上，另一个前后纠偏机构的第二支撑板通过第三螺栓安装于第二内撑架上。

5.根据权利要求2所述的模块化采矿装置，其特征在于，所述刀架体底部安装有2个电机组，每个电机组包括2个电机，所述电机通过第四螺栓安装于刀架体的底板上；

所述铣削机构包括与2个电机连接的减速机总成、用于支撑减速机总成的铣削架以及安装于减速机总成上的铣削轮，所述铣削架通过第五螺栓安装于底板的底部，2个所述电机组分别驱动2个铣削轮反向旋转。

6.根据权利要求2所述的模块化采矿装置，其特征在于，还包括支撑机构，所述支撑机构包括支撑推板和支撑油缸，所述支撑油缸的一端通过固定座安装在刀架体上，另一端连接支撑推板；所述支撑推板上还设有位于支撑油缸两侧的导向块，所述外侧板设有用于容纳支撑油缸穿过的第二安装孔以及与导向块配合滑动的导向槽。

7.根据权利要求6所述的模块化采矿装置，其特征在于，还包括液压箱，所述液压箱中设有用于控制支撑机构、左右纠偏机构和前后纠偏机构伸缩运动的控制阀，所述液压箱通过第六螺栓安装于第一内撑板。

8.根据权利要求1所述的模块化采矿装置，其特征在于，还包括吊装件和连接架，所述吊装件通过第二固定销轴安装于刀架体顶部，所述连接架通过第三固定销轴连接于两个采矿模块的刀架体之间。

9.根据权利要求2所述的模块化采矿装置，其特征在于，还包括电控箱和接电箱，所述电控箱通过第七螺栓安装于第二内撑架，所述电控箱用于为电机组驱动提供动力源；所述接电箱通过第八螺栓安装于第二内撑架，所述接电箱内设有用于检测刀架体倾斜角度和位移的倾角传感器。

10.一种采矿机械，其特征在于，包括权利要求1～9任一项所述的模块化采矿装置、履带底盘、设于履带底盘上的操作平台以及设于操作平台上的驾驶室、动力站、卷扬机和臂架，所述卷扬机缠绕有钢丝绳，所述钢丝绳绕过臂架后连接所述模块化采矿装置，所述卷扬机由动力站驱动旋转以带动钢丝绳对模块化采矿装置提升和下放。