CN117569829A - 一种硬岩掘进机和截割机构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种硬岩掘进机，应用于硬岩巷道施工，包括：用于带动所述硬岩掘进机行走的行走机构，所述行走机构的上部设有支撑平台和用于掘进巷道的截割机构，设置在所述支撑平台上的用于对巷道进行支护的支护机构；所述截割机构能够沿着水平方向左右摆动，和/或沿着竖直方向上下摆动，和/或沿着掘进方向前后滑移；所述支护机构设置在所述支撑平台的前端和后端；所述支护机构可升降设置于所述支撑平台上；所述支护机构包括第一状态和第二状态；所述第一状态为所述支护机构伸出所述支撑平台，进行打锚杆支护；所述第二状态为所述支护机构缩回至所述支撑平台上。

Description

一种硬岩掘进机和截割机构

技术领域

本发明涉及巷道施工技术领域，尤其涉及一种硬岩掘进机和截割机构。

背景技术

目前矿山、隧道及相关工程硬岩巷道掘进主要采用人工炮掘、凿岩台车、TBM(硬岩隧道掘进机)、EBH和EBZ系列悬臂式掘进机。TBM施工方案可适应硬度为50-300MPa岩石施工，但存在设备体积大，设备转场和转向半径大的问题，仅能适应长大巷道和圆形巷道施工，使用场景受限。EBH和EBZ系列悬臂式掘进机可适应硬度小于80MPa的岩层，当掘进岩石超过60MPa时，其截齿损耗量巨大，施工成本高。由于TBM、EBH和EBZ系列悬臂式掘进机的局限性，大部分现有的岩巷开拓仍为炮掘，工人劳动强度大。

因此，亟需研制集截割、除尘、运输、行走、支护于一体的集成硬岩掘进和转场灵活的硬岩掘进机，提高掘进效率和安全性、降低施工成本和工人施工强度。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种硬岩掘进机和截割机构，其解决了现有掘进机针对硬岩施工转场不灵活的技术问题。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一种硬岩掘进机，包括：用于带动所述硬岩掘进机行走的行走机构，所述行走机构的上部设有支撑平台和用于掘进巷道的截割机构，设置在所述支撑平台上的用于对巷道进行支护的支护机构；

所述截割机构能够沿着水平方向左右摆动，和/或沿着竖直方向上下摆动，和/或沿着掘进方向前后滑移；

所述支护机构设置在所述支撑平台的前端和后端；

所述支护机构可升降设置于所述支撑平台上；所述支护机构包括第一状态和第二状态；

所述第一状态为所述支护机构伸出所述支撑平台，进行打锚杆支护；

所述第二状态为所述支护机构缩回至所述支撑平台上。

所述支护机构包括成对设置在所述支撑平台前端的前部支护装置；

所述前部支护装置包括：推移装置、升降装置、转动装置和第一锚杆机；

所述推移装置可滑动连接在所述支撑平台上；所述第一锚杆机通过所述升降装置可升降设置于所述推移装置上；

所述转动装置设置在所述第一锚杆机与所述升降装置连接的一端，使所述第一锚杆机可绕所述转动装置相对转动。

所述推移装置包括：第一推移装置、第二推移装置、第一安装平台和第二安装平台；

所述第一安装平台的底部设有滑轨，所述第一安装平台通过所述滑轨可滑动连接在所述支撑平台上；

所述第一推移装置的固定端与所述支撑平台铰接，所述第一推移装置的驱动端与所述第一安装平台铰接，通过所述第一推移装置的驱动端伸缩带动所述第一安装平台沿着所述滑轨移动；

所述第二安装平台可滑动连接在所述第一安装平台的顶部，所述第二推移装置的固定端铰接在所述第一安装平台上，所述第二推移装置的驱动端与所述第二安装平台铰接，通过所述第二推移装置的驱动端伸缩带动所述第二安装平台沿着所述驱动端伸缩的方向移动。

所述第二安装平台上通过固定轴可转动连接有摆动架，所述固定轴垂直固定在所述第二安装平台的一端；

第一升降装置固定在所述摆动架的自由端，所述第一锚杆机与所述第一升降装置可升降连接；

所述摆动架还设有第四推移装置，通过所述第四推移装置驱动所述摆动架转动。

所述转动装置包括：第一转动装置和第二转动装置；

所述第一转动装置连接在所述升降装置上，所述第二转动装置连接在所述第一转动装置的转轴上，所述第一锚杆机连接在所述第二转动装置的转轴上，所述第一锚杆机和所述第二转动装置可绕第一转动装置向第一转动方向转动，所述第一锚杆机可绕第二转动装置向第二转动方向转动，所述第一转动方向垂直于第二转动方向。

所述支护机构还包括成对设置在所述支撑平台后端的后部支护装置；

所述后部支护装置包括：第二锚杆机、第二升降装置、滑移连接架、第三推移装置和第三转动装置；

所述滑移连接架固定设置在所述支撑平台的后端，所述第二升降装置可滑动连接在所述滑移连接架侧面的滑槽上；

所述第三推移装置设置在所述滑移连接架顶部，通过所述第三推移装置的驱动端伸缩驱动所述第二升降装置沿着所述滑移连接架移动；

所述第二锚杆机通过所述第三转动装置与所述第二升降装置可转动连接。

还包括支撑机构，所述支撑机构可向上或者向下伸缩，以支撑岩壁；

所述支撑机构包括成对设置的第一支撑机构、第二支撑机构和第三支撑机构，所述第一支撑机构设置在所述支撑平台的前端，所述第二支撑机构设置在所述支撑平台的中部，所述第三支撑机构设置在所述支撑平台的后端。

所述第一支撑机构固定连接在所述支撑平台上，所述第一支撑机构的驱动端向下伸缩，支撑在巷道的底部岩壁上；

所述第二支撑机构固定连接在所述行走机构的内侧面，所述第二支撑机构的驱动端向上伸缩，支撑在巷道的顶部岩壁上；

多组所述第三支撑机构固定连接在所述支撑平台上，成对的所述第三支撑机构的驱动端向上伸缩或者向下伸缩，分别支撑在所述巷道的顶部或者底部岩壁上；

所述第一支撑机构、第二支撑机构和第三支撑机构的驱动端设有支撑座。

所述第一支撑机构包括：安装套筒和第一支撑驱动装置；所述安装套筒与所述第一支撑平台一体设置，所述第一支撑驱动装置设置在所述安装套筒内，所述第一支撑驱动装置顶部的固定端与所述安装套筒铰接，所述第一支撑驱动装置底部的驱动端与所述支撑座铰接，通过所述第一支撑驱动装置驱动所述支撑座向下运动。

所述第二支撑机构的底部固定在所述行走机构的履带架的内侧面，所述第二支撑机构的顶部穿过所述支撑平台；

第二支撑机构：包括外套筒、内套筒、第二支撑驱动装置和支撑座；

所述外套筒固定在所述履带架的后端内侧，所述内套筒可伸缩设置在所述外套筒内，所述第二支撑驱动装置设置在所述内套筒内，且所述第二支撑驱动装置底部的固定端与所述外套筒铰接，所述第二支撑驱动装置顶部的驱动端与所述内套筒的顶部铰接，通过所述第二支撑驱动装置驱动所述内套筒相对于所述外套筒伸出，带动所述支撑座向上运动。

还包括装载机构和输送机构，所述运输机构贯穿所述硬岩掘进机，所述装载机构铰接在所述输送机构的前端；

所述滑移架的中部设有空腔，所述运输机构的前端穿过所述滑移架中部的空腔，且与所述滑移架固定连接，当所述滑移架滑动时，所述运输机构随着所述滑移架移动。

所述运输机构包括连续设置的刮板机和刮板机驱动机构，相邻的所述刮板机之间铰接，所述刮板机驱动机构驱动所述刮板机上的刮板链移动，以带动刮板链上的物料运输。

所述刮板机包括：前部刮板机、中部刮板机和尾部刮板机；

所述中部刮板机与尾部刮板机之间设有滑动装置，所述滑动装置包括：连接架和滑动驱动装置，所述滑动驱动装置的固定端与所述尾部刮板机铰接，所述滑动驱动装置的驱动端与所述中部刮板机上的所述连接架铰接，通过所述滑动驱动装置的驱动端伸缩驱动所述尾部刮板机前后移动；

所述尾部刮板机的两侧还设有驱动尾部刮板机左右摆动的摆动装置。

所述装载机构包括装载槽、星轮、门板、限位机构和提升装置，所述装载槽与所述输送机构铰接，所述星轮可转动设置在所述装载槽的顶部，通过星轮驱动装置驱动所述星轮转动，将物料聚拢到所述装载槽上；

所述门板通过门板驱动装置可伸缩设置在所述装载槽的两侧，且所述门板的后端与所述装载槽铰接；

所述提升装置对称设置在所述装载槽的后部，通过所述提升装置驱动所述装载机构上升或者下降；

所述限位机构固定在所述装载槽的后端顶部，用于对所述截割机构进行机械限位。

一种截割机构，应用于硬岩掘进机；

所述截割机构包括滑移组件、回转组件和刀盘组件；

所述截割机构能够沿着所述滑移组件前后滑动；所述回转组件设置在所述滑移组件的顶部，所述刀盘组件设置在所述回转组件的前端，通过所述回转组件使所述刀盘组件可相对于所述滑移组件左右摆动。

所述滑移组件包括：滑移驱动装置、滑移架和导向柱；

所述导向柱与所述支撑平台固定连接，所述滑移架的底部可滑动套接在所述导向柱上；

所述滑移驱动装置的固定端铰接在所述支撑平台上，所述滑移驱动装置的驱动端连接所述滑移架，通过所述滑移驱动装置驱动所述滑移架沿着所述导向柱滑动。

所述回转组件包括：回转支撑、回转台和回转驱动装置；

所述回转台可转动设置在所述回转支撑的顶部，所述回转支撑的底部固定在所述滑移架上；所述回转驱动装置的固定端铰接在所述滑移架上，所述回转驱动装置的驱动端铰接在所述回转台上，通过所述回转驱动装置驱动所述回转台相对于所述回转支撑转动。

所述刀盘组件包括：举升驱动装置、刀盘支架、叉形架和刀盘；

所述刀盘支架铰接在所述回转台前端的第一铰接座上，所述第一铰接座向下延伸有第二铰接座；

所述举升驱动装置的固定端铰接在所述第二铰接座上，所述举升驱动装置的驱动端铰接在所述刀盘支架底部的空腔内；

所述刀盘通过所述叉形架连接在所述刀盘支架的前端。

所述刀盘包括刀盘架、滚刀和主驱动，所述主驱动固定在所述叉形架上，所述刀盘架固定在所述主驱动上，所述刀盘架外侧面上均匀分布若干个滚刀安装座，所述将滚刀安装在所述滚刀安装座上

(三)有益效果

本发明的有益效果是：

本发明提供了一种硬岩掘进机，应用于硬岩巷道施工，通过对履带架和履带板的宽度进行加宽，增加硬岩掘进机与地面的接触面积，提高整车的行走能力。

通过在掘进机机身的前部、中部和后部分别设置多个可向上或向下支撑的支撑机构，可有效的解决割硬岩过程中机身振动问题，降低因振动对设备的损坏，提高设备使用寿命。

截割机构通过设置滑移组件、回转组件和刀盘组件，实现刀盘的多角度摆动，使刀盘在不移机的情况下，能够灵活进刀，达到了灵活掘进，可有效的减少移机频次，提高掘进效率的目的。主驱动采用水平安装方式固定在叉形架上，同时将悬臂掘进传统的镐形尺更换为滚刀，安装于主驱动上，实现对巷道的掘进。利用刀盘支架的灵活性和刀盘多自角度进刀特点，在进行矩形等非圆形硬岩巷道掘进时，突出其掘进自由、整机轻便、经济高效的特点。同时，本发明的截割机构结构紧凑，稳定性更高。

物料输送机构主要由装载机构和输送机构组成，装载机构和运输机构连接在截割机构的滑移架上，可随滑移架一同滑移，方便集料。装载机构采用液压马达提供动力使星轮转动，实现物料收拢到运输机构，可有效解决堵料问题，同时装载机构采用可伸缩式门板，解决了不同巷道下装载漏煤现象。输送机构采用分段式设计，由前部刮板机、中部刮板机和尾部刮板机组成，且每一部分可单独拆卸和维修，便于维修的同时降低维护成本，保证了物料的实时输送。

支护机构通过设置多个可前后、上下移动和旋转的锚杆机，实现对巷道顶部与帮部锚杆(索)的支护，掘进时的同步支护，和不掘进时超前支护，提高掘进效率，降低人工支护强度，减少掘进工作面人员配置。

除尘机构采用复合除尘技术，除尘风机、泡沫除尘和水雾对冲方式，可有效降低工作面粉尘，改善工作环境。

本发明提供了一种硬岩掘进机，其主要适用于硬岩巷道掘进，可实现对矩形等非圆形硬岩巷道掘进、支护工作，可有效的解决传统悬臂式掘进机镐形齿磨损问题和TBM运营成本高且转场困难等问题，大大地提高了巷道成型速度，提高了生产效率，降低了运营成本。

附图说明

图1为本发明的硬岩掘进机的立体图；

图2为本发明的行走机构的结构示意图；

图3为本发明的截割机构的结构示意图；

图4为本发明的刀盘的结构示意图；

图5为本发明的滚刀的结构示意图；

图6为本发明的装载机构的结构示意图；

图7为本发明的运输机构的结构示意图；

图8为本发明的连接架的结构示意图；

图9为本发明的前部支护装置的结构示意图；

图10为本发明的后部支护装置的结构示意图。

【附图标记说明】

1：行走机构；11：履带架；12：主机架；13：液压系统；14：电气系统；15：履带板；

2：装载机构；21：装载槽；22：星轮；23：门板；24：限位机构；25：提升装置；26：星轮驱动装置；

3：截割机构；31：滑移驱动装置；32：滑移架；321：连接座；33：导向柱；34：回转支撑；35：回转台；351：第一铰接座；352：第二铰接座；36：回转驱动装置；37：举升驱动装置；38：刀盘支架；39：叉形架；

4：输送机构；41：前部割板机；42：中部割板机；43：尾部割板机；44：连接架；45：滑动驱动装置；46：刮板机驱动机构；47：摆动装置；

5：第一支撑平台；6：第二支撑平台；7：驾驶室；

81：第一支撑机构；82：第二支撑机构；83：第三支撑机构；821：外套筒；822：内套筒；823：支撑座；

9：刀盘；91：刀盘架；92：滚刀；93：主驱动；94：滚刀安装座；95：楔子卡；

10：支护机构；101：第一推移装置；102：第二推移装置；103：第一安装平台；104：第二安装平台；105：第一锚杆机；106：第二锚杆机；107：固定轴；108：摆动架；109：操作台；110：第一升降装置；111：第二升降装置；112：第一转动装置；113：第二转动装置；114：滑移连接架；115：第三推移装置；116：第三转动装置。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。其中，本文所提及的“前”、“后”......等方位名词以图1的定向为参照。

为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更清楚、透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本发明提供了一种硬岩掘进机，应用于硬岩巷道施工，硬岩掘进机包括：行走机构1、装载机构2、截割机构3、输送机构4、支撑平台、驾驶室7、支撑机构、支护机构10、液压系统13和电气系统14，行走机构1位于硬岩掘进机的底部，通过行走机构1带动硬岩掘进机行走。

行走机构1包括履带架11、主机架12、连接梁、履带板15、从动轮、驱动轮、液压马达和驱动减速机，履带架11成对设置，两个履带架11通过连接梁固定在主机架12上。驱动轮设置在履带架11的一侧，从动轮围绕履带架11设置，履带板15围绕从动轮和驱动轮设置，通过液压马达和驱动减速机驱动驱动轮带动履带板15沿着前后方向行走，从动轮和履带板15与驱动轮从动连接。

优选的，对履带架11和履带板15的宽度进行加宽，传统的履带板15的宽度一般为570mm，本申请的履带板15的宽度为880mm，增加硬岩掘进机与地面的接触面积，提高整车的行走能力。

支撑平台固定在行走机构1上，支撑平台包括第一支撑平台5和第二支撑平台6。其中，第一支撑平台5的两侧通过支撑立柱固定在履带架11的外侧面上。第二支撑平台6的前端与主机架12固定连接，第一支撑平台5和第二支撑平台6位于同一水平高度，作为其他机构的安装平台。

支撑机构包括成对设置的第一支撑机构81、第二支撑机构82和第三支撑机构83，第一支撑机构81固定设置在第一支撑平台5的前端。第一支撑机构81包括支撑座823、安装套筒和第一支撑驱动装置，安装套筒与第一支撑平台5一体设置，第一支撑驱动装置设置在安装套筒内，第一支撑驱动装置顶部的固定端与安装套筒铰接，第一支撑驱动装置底部的驱动端与支撑座823铰接，通过第一支撑驱动装置驱动支撑座823向下运动，支撑在底部岩壁上，减少在割硬岩过程中机身振动的问题，实现对机身的稳定。

第二支撑机构82位于第一支撑平台5的后端，第二支撑机构82穿过第一支撑平台5，且底部固定在履带架11的内侧面。第二支撑机构82包括外套筒821、内套筒822、第二支撑驱动装置和支撑座823，外套筒821通过螺栓固定在履带架11的后端内侧，内套筒822可伸缩设置在外套筒821内，第二支撑驱动装置设置在内套筒822内，且第二支撑驱动装置底部的固定端与外套筒821铰接，第二支撑驱动装置顶部的驱动端与内套筒822的顶部铰接，支撑座823设置在内套筒822的顶部。通过第二支撑驱动装置驱动内套筒822相对于外套筒821伸出，带动支撑座823向上运动，支撑在顶部岩壁上，减少在割硬岩过程中机身振动的问题，实现对机身的稳定。

第三支撑机构83与第二支撑机构82结构相同，第三支撑机构83设置在第二支撑平台6上，第三支撑机构83共设置两组，每组的两个第三支撑机构83的支撑方向相反，其中一个的第二支撑驱动装置驱动方向向下，另一个的驱动方向向上，分别达到向上向下支撑的目的，减少在割硬岩过程中机身振动的问题，实现对机身的稳定。

优选的，第一支撑驱动装置和第二支撑驱动装置采用油缸。

通过第一支撑机构81、第二支撑机构82和第三支撑机构83的结合设置，对整个机身的前、中、后部分别向岩壁进行支撑，可有效的解决割硬岩过程中机身振动问题，降低因振动对设备的损坏，提高设备使用寿命。

截割机构3设置在第一支撑平台5的前端，截割机构包括滑移驱动装置31、滑移架32、导向柱33、回转支撑34、回转台35、回转驱动装置36、举升驱动装置37、刀盘支架38、叉形架39和刀盘9，导向柱33与第一支撑平台5固定连接，滑移架32的底部套接在导向柱33上，可沿着导向柱33滑动。滑移驱动装置31的固定端铰接在第一支撑平台5上，滑移驱动装置31的驱动端连接滑移架32，通过滑移驱动装置31驱动滑移架32沿着导向柱33滑动，实现截割装置3的自主进刀。

优选的，滑移驱动装置31、回转驱动装置36、举升驱动装置37均采用油缸。

回转台35可转动设置在回转支撑34的顶部，回转支撑34的底部固定在滑移架32上。回转驱动装置36的固定端铰接在滑移架32上，回转驱动装置36的驱动端铰接在回转台35上，通过回转驱动装置36驱动回转台35相对于回转支撑34转动，实现截割机构3的左右摆动。

刀盘支架38铰接在回转台35前端的第一铰接座351上，第一铰接座351向下延伸有第二铰接座352。举升驱动装置37的固定端铰接在第二铰接座352上，举升驱动装置37的驱动端铰接在刀盘支架38底部的空腔内。通过举升驱动装置37的驱动端伸缩驱动刀盘支架38向上或者向下转动，实现截割机构3的上下摆动。

刀盘9通过叉形架39连接在刀盘支架38的前端，叉形架39与刀盘支架38止口、螺栓和销轴固定连接，保证了刀盘9的截割时的稳定性。

刀盘9包括刀盘架91、滚刀92和主驱动93，主驱动93通过销轴和螺栓固定在叉形架39上，用于给掘进提供动力来源。刀盘架91通过螺栓固定在主驱动93上，刀盘架91外侧面上均匀分布若干个滚刀安装座94，滚刀安装座94的外端部这有安装插口，滚刀92的两侧设有连接轴，连接轴插入安装插口，以将滚刀92安装在滚刀安装座94上。安装插口上还设有楔子卡95，楔子卡95用于卡住滚刀92的连接轴，使滚刀92可转动连接在滚刀安装座94上。通过主驱动93驱动刀盘架91转动，与掌子面接触的滚刀92会相对于刀盘架91转动，进而破坏掌子面岩石结构，达到破岩目的。

通过滑移驱动装置31、滑移架32和导向柱33的结合设置，实现不移机进刀。通过回转支撑34、回转台35和回转驱动装置36的结合设置，实现截割机构3的左右转动。通过举升驱动装置37和刀盘支架38的结合设置，实现截割机构3的上下俯仰。使掘进机能够灵活掘进，可有效减少移机频次，提高掘进效率。主驱动93采用水平安装方式固定在叉形架39上，同时将悬臂掘进传统的镐形尺更换为滚刀92，安装于主驱动93上，实现对巷道的掘进。本申请的截割机构3能够多角度摆动，使刀盘9能够灵活进刀，在进行矩形等非圆形硬岩巷道掘进时，具备掘进自由、整机轻便、经济高效的特点。

运输机构4贯穿整个挖掘机设置，运输机构4的前端位于第一支撑平台5的前端，运输机构4的后端位于第二支撑平台6的后端。滑移架32的中部设有空腔，运输机构4穿过滑移架32中部的空腔，且与滑移架32固定连接，通过运输机构4与滑移架32连接，当滑移架32向前滑动时，运输机构4也会随着滑移架32移动。运输机构4包括连续设置的刮板机和刮板机驱动机构46，刮板机包括前部刮板机41、中部刮板机42和尾部刮板机43，相邻的刮板机之间铰接。

滑移架32的后侧设有与运输机构4连接的连接座321，前部刮板机41与中部刮板机42的连接处设有铰接轴，铰接轴的两端插入连接座321，与连接座321固定连接。

中部刮板机42与尾部刮板机43之间布置滑动装置，滑动装置包括连接架44和滑动驱动装置45，滑动驱动装置45的固定端铰接在尾部刮板机43上，滑动驱动装置45的驱动端铰接在中部刮板机42上的连接架44上，通过滑动驱动装置45的驱动端伸缩驱动尾部刮板机43前后移动。刮板机上设有刮板链，刮板机驱动机构46驱动刮板链带动物料进行物料运输。尾部刮板机43的两侧还设有摆动装置47，摆动装置47可驱动尾部刮板机43左右摆动，满足后部顺利接料。

优选的，刮板机驱动机构46采用驱动减速机，滑动驱动装置45、摆动装置47采用油缸。

装载机构2铰接在前部刮板机41的前端，装载机构2包括装载槽21、星轮22、门板23、限位机构24和提升装置25，装载槽21与前部刮板机41铰接，星轮22可转动设置在装载槽21的顶部，星轮驱动装置26固定设置在装载槽的底部，星轮驱动装置26的驱动端穿过装载槽21与星轮22连接，通过星轮驱动装置26驱动星轮22转动，将截割物料聚拢到装载槽21上，实现物料的聚拢和装载。

门板23通过门板驱动装置可伸缩设置在装载槽21的两侧，且门板23的后端与装载槽21铰接。门板驱动装置位于装载槽21的底部，门板驱动装置的固定端与装载槽21铰接，门板驱动装置的驱动端与门板23铰接，通过门板驱动装置驱动门板23相对于铰接点转动，实现门板23的打开或者缩回。通过门板驱动装置的驱动，可使门板23展开至不同的宽度，实现不同巷道的施工。

两个提升装置25对称设置在装载槽21的后部，提升装置25的驱动端通过铰接方式固定在装载槽21上，提升装置25的固定端固定在主机架上，可实现装载机构2的升降。

优选的，提升装置25采用油缸，星轮驱动装置26采用液压马达。

限位机构24固定在装载槽21的后端顶部，截割机构3位于装载机构2的上方，当截割机构3通过举升驱动装置37向下转动时，对截割机构3进行机械限位，避免截割机构3对装载机构2的影响。机械限位也可防止大块物料越过装载机构2，造成移机困难。

支护机构10用于对截割后的巷道进行超前支护，超前支护是指巷道工况恶劣，巷道顶帮不稳定，截割后需第一时间打锚杆进行支护。

支护机构包括前部支护装置和后部支护装置，前部支护装置包括：第一推移装置101、第二推移装置102、第一安装平台103、第二安装平台104、第一锚杆机105、固定轴107、摆动架108、操作台109、第一升降装置110、第一转动装置112和第二转动装置113。

第一推移装置101沿水平方向设置在第一支撑平台5上，第一安装平台103位于第一推移装置101的顶部，第一安装平台103的底部设有滑轨，第一安装平台103可滑动连接在第一支撑平台5上。

第一推移装置101的固定端与第一支撑平台5铰接，第一推移装置101的驱动端与第一安装平台103铰接，通过第一推移装置101的驱动端伸缩可推动第一安装平台103沿着滑轨移动。

第二安装平台104可滑动连接在第一安装平台103的顶部，第二推移装置102的固定端铰接在第一安装平台103上，第二推移装置102的驱动端与第二安装平台104铰接，通过第二推移装置102的驱动端伸缩带动第二安装平台104沿着驱动端伸缩的方向移动。

固定轴107垂直固定于第二安装平台104上，摆动架108通过固定轴107与第二安装平台104铰接，摆动架108沿着水平方向布置，操作台109固定在摆动架108上，摆动架108远离固定轴107的一端还固定设置有第一升降装置110，第一锚杆机105可升降连接在第一升降装置110上，通过第一升降装置110的设置，实现对第一锚杆机105的高度调节。摆动架108的左侧还设有第四推移装置，通过第四推移装置驱动摆动架108转动。

第一锚杆机105与第一升降装置110之间还设有第一转动装置112和第二转动装置113，第一转动装置112与第一升降装置110可转动连接，第二转动装置113与第一转动装置112可转动连接，第一锚杆机105与第二转动装置113可转动连接。第一转动装置112沿着水平方向周向转动，第二转动装置113沿着竖向周向转动，第二转动装置113的转动方向垂直于第一转动装置112的转动方向。当第一转动装置112转动时，可同时带动第二转动装置113和第一锚杆机105转动。当二转动装置113时，仅带动第一锚杆机105转动。通过在第一锚杆机105和第一升降装置110之间设置第一转动装置112和第二转动装置113，使第一锚杆机105既可以向着前后方向转动也可以向着左右方向转动。

通过第一推移装置101的设置，实现第一安装平台103上部的第二安装平台104、第一锚杆机105、操作台109和第一升降装置110的同时移动；通过第二安装平台104的设置，实现第一锚杆机105、操作台109和第一升降装置110的进一步移动，从而实现在不移机的情况下，整体滑移，实现对截割后的岩壁的超前支护。

优选的，第一推移装置101、第二推移装置102和第四推移装置采用油缸进行推移，第一转动装置112和第二转动装置113采用转动马达。

后部支护装置包括：第二锚杆机106、第二升降装置111、滑移连接架114、第三推移装置115和第三转动装置116。

滑移连接架114设置在第二支撑平台6上，滑移连接架114上设有滑槽，第二升降装置111与滑移连接架114可滑动连接。

第三推移装置115设置在滑移连接架114顶部，第三推移装置115的固定端与滑移连接架114铰接，第三推移装置115的驱动端与第二升降装置111铰接，通过第三推移装置115的驱动端伸缩驱动第二升降装置111沿着滑移连接架114移动。

第二锚杆机106与第二升降装置111可升降连接，第二锚杆机106与第二升降装置111之间通过第三转动装置116连接，使第二锚杆机106可相对于第二升降装置111转动，实现第二锚杆机106的多角度转动以及高度调节。

通过前部支护装置和后部支护装置的结合设置，实现掘进机的多自由度支护，可实现巷道全面支护，提高巷道的支护效率。

掘进机还包括除尘机构，除尘机构设置在驾驶室7和液压系统13之间，主要通过除尘风机、泡沫除尘和水雾对冲除尘方式进行除尘，喷头布置于截割机构3、装载机构2上部和尾部刮板机43上，实现巷道的有效除尘，降低粉尘含量，提高工作环境质量。

驾驶室7设置于第一支撑平台5的左侧，其高度集成了设备智能化功能，可实时监测整机工作姿态与外部环境状态，可通过驾驶室控制面板控制设备各功能控制，提高掘进施工的精确性和恶劣环境下操作人员安全性、舒适性。

液压系统13设置于第一支撑平台5的左侧，且位于驾驶室7的后方。电气系统14设置于第一支撑平台5右侧。

本发明提供了一种硬岩掘进机，应用于硬岩巷道施工，通过对履带架11和履带板15的宽度进行加宽，增加硬岩掘进机与地面的接触面积，提高整车的行走能力。

通过在掘进机机身的前部、中部和后部分别设置多个可向上或向下支撑的支撑机构，可有效的解决割硬岩过程中机身振动问题，降低因振动对设备的损坏，提高设备使用寿命。

截割机构3通过设置滑移组件、回转组件和刀盘组件，实现刀盘9的多角度摆动，使刀盘9在不移机的情况下，能够灵活进刀，达到了灵活掘进，可有效的减少移机频次，提高掘进效率的目的。主驱动93采用水平安装方式固定在叉形架39上，同时将悬臂掘进传统的镐形尺更换为滚刀92，安装于主驱动93上，实现对巷道的掘进。利用刀盘支架38的灵活性和刀盘9多自角度进刀特点，在进行矩形等非圆形硬岩巷道掘进时，突出其掘进自由、整机轻便、经济高效的特点。

物料输送机构主要由装载机构2和输送机构4组成，装载机构2和运输机构4连接在截割机构3的滑移架32上，可随滑移架32一同滑移，方便集料。装载机构2采用液压马达提供动力使星轮22转动，实现物料收拢到运输机构，可有效解决堵料问题，同时装载机构3采用可伸缩式门板23，解决了不同巷道下装载漏煤现象。输送机构4采用分段式设计，由前部刮板机41、中部刮板机42和尾部刮板机43组成，且每一部分可单独拆卸和维修，便于维修的同时降低维护成本，保证了物料的实时输送。

支护机构通过设置多个可前后、上下移动和旋转的锚杆机，实现对巷道顶部与帮部锚杆(索)的支护，掘进时的同步支护，和不掘进时超前支护，提高掘进效率，降低人工支护强度，减少掘进工作面人员配置。

除尘机构采用复合除尘技术，除尘风机、泡沫除尘和水雾对冲方式，可有效降低工作面粉尘，改善工作环境。

本发明提供了一种硬岩掘进机，其主要适用于硬岩巷道掘进，可实现对矩形等非圆形硬岩巷道掘进、支护工作，可有效的解决传统悬臂式掘进机镐形齿磨损问题和TBM运营成本高且转场困难等问题，大大地提高了巷道成型速度，提高了生产效率，降低了运营成本。

在本发明的描述中，需要理解的是，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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”，可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”，可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”，可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，是指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行改动、修改、替换和变型。

Claims (19)

1.一种硬岩掘进机，其特征在于，包括：用于带动所述硬岩掘进机行走的行走机构(1)，所述行走机构(1)的上部设有支撑平台和用于掘进巷道的截割机构(3)，设置在所述支撑平台上的用于对巷道进行支护的支护机构(10)；

所述截割机构(3)能够沿着水平方向左右摆动，和/或沿着竖直方向上下摆动，和/或沿着掘进方向前后滑移；

所述支护机构(10)设置在所述支撑平台的前端和后端；

所述支护机构(10)可升降设置于所述支撑平台上；所述支护机构(10)包括第一状态和第二状态；

所述第一状态为所述支护机构(10)伸出所述支撑平台，进行打锚杆支护；

所述第二状态为所述支护机构(10)缩回至所述支撑平台上。

2.根据权利要求1所述的硬岩掘进机，其特征在于，

所述支护机构(10)包括成对设置在所述支撑平台前端的前部支护装置；

所述前部支护装置包括：推移装置、升降装置、转动装置和第一锚杆机(105)；

所述推移装置可滑动连接在所述支撑平台上；所述第一锚杆机(105)通过所述升降装置可升降设置于所述推移装置上；

所述转动装置设置在所述第一锚杆机(105)与所述升降装置连接的一端，使所述第一锚杆机(105)可绕所述转动装置相对转动。

3.根据权利要求2所述的硬岩掘进机，其特征在于，

所述推移装置包括：第一推移装置(101)、第二推移装置(102)、第一安装平台(103)和第二安装平台(104)；

所述第一安装平台(103)的底部设有滑轨，所述第一安装平台(103)通过所述滑轨可滑动连接在所述支撑平台上；

所述第一推移装置(101)的固定端与所述支撑平台铰接，所述第一推移装置(101)的驱动端与所述第一安装平台(103)铰接，通过所述第一推移装置(101)的驱动端伸缩带动所述第一安装平台(103)沿着所述滑轨移动；

所述第二安装平台(104)可滑动连接在所述第一安装平台(103)的顶部，所述第二推移装置(102)的固定端铰接在所述第一安装平台(103)上，所述第二推移装置(102)的驱动端与所述第二安装平台(104)铰接，通过所述第二推移装置(102)的驱动端伸缩带动所述第二安装平台(104)沿着所述驱动端伸缩的方向移动。

4.根据权利要求3所述的硬岩掘进机，其特征在于，

所述第二安装平台(104)上通过固定轴(107)可转动连接有摆动架(108)，所述固定轴(107)垂直固定在所述第二安装平台(104)的一端；

第一升降装置(110)固定在所述摆动架(108)的自由端，所述第一锚杆机(105)与所述第一升降装置(110)可升降连接；

所述摆动架(108)还设有第四推移装置，通过所述第四推移装置驱动所述摆动架(108)转动。

5.根据权利要求2所述的硬岩掘进机，其特征在于，

所述转动装置包括：第一转动装置(112)和第二转动装置(113)；

所述第一转动装置(112)连接在所述升降装置上，所述第二转动装置(113)连接在所述第一转动装置(112)的转轴上，所述第一锚杆机(105)连接在所述第二转动装置(113)的转轴上，所述第一锚杆机(105)和所述第二转动装置(113)可绕第一转动装置(112)向第一转动方向转动，所述第一锚杆机(105)可绕第二转动装置(113)向第二转动方向转动，所述第一转动方向垂直于第二转动方向。

6.根据权利要求1所述的硬岩掘进机，其特征在于，

所述支护机构(10)还包括成对设置在所述支撑平台后端的后部支护装置；

所述后部支护装置包括：第二锚杆机(106)、第二升降装置(111)、滑移连接架(114)、第三推移装置(115)和第三转动装置(116)；

所述滑移连接架(114)固定设置在所述支撑平台的后端，所述第二升降装置(111)可滑动连接在所述滑移连接架(114)侧面的滑槽上；

所述第三推移装置(115)设置在所述滑移连接架(114)顶部，通过所述第三推移装置(115)的驱动端伸缩驱动所述第二升降装置(111)沿着所述滑移连接架(114)移动；

所述第二锚杆机(106)通过所述第三转动装置(116)与所述第二升降装置(111)可转动连接。

7.根据权利要求1所述的硬岩掘进机，其特征在于，

还包括支撑机构，所述支撑机构可向上或者向下伸缩，以支撑岩壁；

所述支撑机构包括成对设置的第一支撑机构(81)、第二支撑机构(82)和第三支撑机构(83)，所述第一支撑机构(81)设置在所述支撑平台的前端，所述第二支撑机构(82)设置在所述支撑平台的中部，所述第三支撑机构(83)设置在所述支撑平台的后端。

8.根据权利要求7所述的硬岩掘进机，其特征在于，

所述第一支撑机构(81)固定连接在所述支撑平台上，所述第一支撑机构(81)的驱动端向下伸缩，支撑在巷道的底部岩壁上；

所述第二支撑机构(82)固定连接在所述行走机构(1)的内侧面，所述第二支撑机构(82)的驱动端向上伸缩，支撑在巷道的顶部岩壁上；

多组所述第三支撑机构(83)固定连接在所述支撑平台上，成对的所述第三支撑机构(83)的驱动端向上伸缩或者向下伸缩，分别支撑在所述巷道的顶部或者底部岩壁上；

所述第一支撑机构(81)、第二支撑机构(82)和第三支撑机构(83)的驱动端设有支撑座(823)。

9.根据权利要求8所述的硬岩掘进机，其特征在于，

所述第一支撑机构(81)包括：安装套筒和第一支撑驱动装置；所述安装套筒与所述第一支撑平台(5)一体设置，所述第一支撑驱动装置设置在所述安装套筒内，所述第一支撑驱动装置顶部的固定端与所述安装套筒铰接，所述第一支撑驱动装置底部的驱动端与所述支撑座(823)铰接，通过所述第一支撑驱动装置驱动所述支撑座(823)向下运动。

10.根据权利要求8所述的硬岩掘进机，其特征在于，

所述第二支撑机构(82)的底部固定在所述行走机构(1)的履带架(11)的内侧面，所述第二支撑机构(82)的顶部穿过所述支撑平台；

第二支撑机构(82)：包括外套筒(821)、内套筒(822)、第二支撑驱动装置和支撑座(823)；

所述外套筒(821)固定在所述履带架(11)的后端内侧，所述内套筒(822)可伸缩设置在所述外套筒(821)内，所述第二支撑驱动装置设置在所述内套筒(822)内，且所述第二支撑驱动装置底部的固定端与所述外套筒(821)铰接，所述第二支撑驱动装置顶部的驱动端与所述内套筒(822)的顶部铰接，通过所述第二支撑驱动装置驱动所述内套筒(822)相对于所述外套筒(821)伸出，带动所述支撑座(823)向上运动。

11.根据权利要求1所述的硬岩掘进机，其特征在于，

还包括装载机构(2)和输送机构(4)，所述运输机构(4)贯穿所述硬岩掘进机，所述装载机构(2)铰接在所述输送机构(4)的前端；

所述滑移架(32)的中部设有空腔，所述运输机构(4)的前端穿过所述滑移架(32)中部的空腔，且与所述滑移架(32)固定连接，当所述滑移架(32)滑动时，所述运输机构(4)随着所述滑移架(32)移动。

12.根据权利要求11所述的硬岩掘进机，其特征在于，

所述运输机构(4)包括连续设置的刮板机和刮板机驱动机构(46)，相邻的所述刮板机之间铰接，所述刮板机驱动机构(46)驱动所述刮板机上的刮板链移动，以带动所述刮板链上的物料运输。

13.根据权利要求12所述的硬岩掘进机，其特征在于，

所述刮板机包括：前部刮板机(41)、中部刮板机(42)和尾部刮板机(43)；

所述中部刮板机(42)与尾部刮板机(43)之间设有滑动装置，所述滑动装置包括：连接架(44)和滑动驱动装置(45)，所述滑动驱动装置(45)的固定端与所述尾部刮板机(43)铰接，所述滑动驱动装置(45)的驱动端与所述中部刮板机(42)上的所述连接架(44)铰接，通过所述滑动驱动装置(45)的驱动端伸缩驱动所述尾部刮板机(43)前后移动；

所述尾部刮板机(43)的两侧还设有驱动尾部刮板机(43)左右摆动的摆动装置(47)。

14.根据权利要求11所述的硬岩掘进机，其特征在于，

所述装载机构(2)包括装载槽(21)、星轮(22)、门板(23)、限位机构(24)和提升装置(25)，所述装载槽(21)与所述输送机构(4)铰接，所述星轮(22)可转动设置在所述装载槽(21)的顶部，通过星轮驱动装置(26)驱动所述星轮(22)转动，将物料聚拢到所述装载槽(21)上；

所述门板(23)通过门板驱动装置可伸缩设置在所述装载槽(21)的两侧，且所述门板(23)的后端与所述装载槽(21)铰接；

所述提升装置(25)对称设置在所述装载槽(21)的后部，通过所述提升装置(25)驱动所述装载机构(2)上升或者下降；

所述限位机构(24)固定在所述装载槽(21)的后端顶部，用于对所述截割机构(3)进行机械限位。

15.一种截割机构，其特征在于，应用于权利要求1-14任一项所述的硬岩掘进机；

所述截割机构包括滑移组件、回转组件和刀盘组件；

所述截割机构能够沿着所述滑移组件前后滑动；所述回转组件设置在所述滑移组件的顶部，所述刀盘组件设置在所述回转组件的前端，通过所述回转组件使所述刀盘组件可相对于所述滑移组件左右摆动。

16.根据权利要求15所述的截割机构，其特征在于，

所述滑移组件包括：滑移驱动装置(31)、滑移架(32)和导向柱(33)；

所述导向柱(33)与所述支撑平台固定连接，所述滑移架(32)的底部可滑动套接在所述导向柱(33)上；

所述滑移驱动装置(31)的固定端铰接在所述支撑平台上，所述滑移驱动装置(31)的驱动端连接所述滑移架(32)，通过所述滑移驱动装置(31)驱动所述滑移架(32)沿着所述导向柱(33)滑动。

17.根据权利要求16所述的截割机构，其特征在于，

所述回转组件包括：回转支撑(34)、回转台(35)和回转驱动装置(36)；

所述回转台(35)可转动设置在所述回转支撑(34)的顶部，所述回转支撑(34)的底部固定在所述滑移架(32)上；所述回转驱动装置(36)的固定端铰接在所述滑移架(32)上，所述回转驱动装置(36)的驱动端铰接在所述回转台(35)上，通过所述回转驱动装置(36)驱动所述回转台(35)相对于所述回转支撑(34)转动。

18.根据权利要求17所述的截割机构，其特征在于，

所述刀盘组件包括：举升驱动装置(37)、刀盘支架(38)、叉形架(39)和刀盘(9)；

所述刀盘支架(38)铰接在所述回转台(35)前端的第一铰接座(351)上，所述第一铰接座(351)向下延伸有第二铰接座(352)；

所述举升驱动装置(37)的固定端铰接在所述第二铰接座(352)上，所述举升驱动装置(37)的驱动端铰接在所述刀盘支架(38)底部的空腔内；

所述刀盘(9)通过所述叉形架(39)连接在所述刀盘支架(38)的前端。

19.根据权利要求18所述的截割机构，其特征在于，

所述刀盘(9)包括刀盘架(91)、滚刀(92)和主驱动(93)，所述主驱动(93)固定在所述叉形架(39)上，所述刀盘架(91)固定在所述主驱动(93)上，所述刀盘架(91)外侧面上均匀分布若干个滚刀安装座(94)，所述将滚刀(92)安装在所述滚刀安装座(94)上。