CN117868867A - 一种岩石钻劈一体机及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种岩石钻劈一体机及施工方法，涉及掘进设备技术领域。该岩石钻劈一体机包括刮板上料机、钻劈大臂、挖掘大臂和破碎锤，刮板上料机设置在底盘上且固定在两个钻劈大臂之间，挖掘大臂设置在钻劈大臂之间的位置且设置方向相同，破碎锤设置铲斗上的破碎夹具上；钻劈大臂驱动钻劈机构，钻机工作打孔，劈裂器挤入钻孔，劈裂杆涨开使得岩石张裂落下，铲斗移动至破碎架具座的位置，铲斗上的破碎夹具夹紧破碎锤，驱动破碎锤对大块岩石进行锤击，铲斗将石块收拢至刮板上料机底部，通过刮板将碎石送至一体机后方。该一体机及施工方法简化了坚硬岩层掘进的工艺，提高了凿岩效率。

Description

一种岩石钻劈一体机及施工方法

技术领域

本发明涉及掘进设备技术领域，尤其是一种岩石钻劈一体机及施工方法。

背景技术

地铁、隧道以及煤矿巷道等地下空间掘进过程中常用的方式为爆破式和机械式，其中机械式掘进主要采用盾构机、掘进机、挖掘机等方式，这几种方式均适用于软岩掘进，但是应用于硬岩掘进时效率较低甚至无法工作；爆破式掘进可应用于硬岩掘进，但是工艺复杂，振动较大，可能会对地面建筑物造成破坏。

现有的机械设备或爆破掘进方式在硬岩中施工存在施工效率低、危险性高等问题，当前没有方便硬岩快速掘进施工的设备，因此，为了解决现有技术问题，仍需一种新型工艺和设备实现硬岩的快速掘进。

发明内容

为了提高硬岩的凿岩掘进效率，保证掘进安全，本发明提供了一种岩石钻劈一体机及施工方法，具体的技术方案如下。

一种岩石钻劈一体机，包括刮板上料机、钻劈大臂、挖掘大臂和破碎锤，所述刮板上料机设置在底盘上且固定在两个钻劈大臂之间，所述挖掘大臂设置在钻劈大臂之间的位置且设置方向相同，所述破碎锤设置铲斗上的破碎夹具上；所述钻劈大臂驱动劈裂机构动作，所述劈裂机构包括劈裂底座、劈裂器和劈裂前进马达，劈裂前进马达通过螺杆驱动劈裂器在劈裂底座上运动。

优选的是，底盘下方设置行走履带，所述底盘上的钻劈大臂设置在履带行走方向的前方，两个钻劈大臂分别设置在两侧。

优选的是，挖掘大臂包括一级臂、二级臂、二级油缸、铲斗和破碎夹具，一级臂通过回转座安装在台车底盘上，二级臂与一级臂铰接相连，铲斗与二级臂铰接相连，破碎夹具设置在铲斗上。

优选的是，二级油缸通过双连杆连接二级臂和铲斗，所述破碎夹具通过螺旋摆缸开合夹紧破碎锤。

优选的是，刮板上料机包括机架、星轮、链条和刮板，星轮设置在机架的端部，链条连接各个刮板并带动刮板在机架的布置方向上循环运动。

优选的是，钻劈大臂包括立臂、变幅油缸、伸缩臂、摆动油缸、切换摆缸和劈裂机钩，立臂固定在底盘上，伸缩臂与立臂铰接相连，伸缩臂和立臂之间设置变幅油缸，伸缩臂前端设置摆动油缸，摆动油缸上设置切换摆缸。

还优选的是，切换摆缸的摆动机构固定连接劈裂机构和钻机，钻机包括钻机底座、钻杆前进马达、钻杆马达、钻杆、钻杆导向槽和钻杆滑块，钻杆前进马达通过螺杆带动钻杆在钻进方向上前后移动，钻杆马达设置在钻杆滑块上，钻杆导向槽设置在钻机底座的前端，钻杆滑块沿钻杆底座运动。

还优选的是，劈裂器包括劈裂液压缸、劈裂固定座、劈裂楔子、弹簧、劈裂杆和劈裂杆槽，所述劈裂液压缸设置在劈裂固定座的一端，劈裂杆槽设置在劈裂固定座的另一端，劈裂楔子设置在劈裂液压缸的端部，劈裂楔子和劈裂杆首尾相连，劈裂杆和劈裂杆槽之间设置有弹簧。

一种岩石钻劈一体机的施工方法，利用上述的一种岩石钻劈一体机，施工包括：钻劈大臂移动至施工位置，切换摆缸控制钻机移动至工作位置，钻机在工作位置打孔，打孔后退出钻杆；切换摆缸控制劈裂器挤入钻孔，劈裂杆涨开使岩石张裂落下；控制铲斗移动至破碎夹具位置，铲斗上的破碎夹具夹紧破碎锤对大块岩石进行锤击，铲斗将石块收拢至刮板上料机，刮板上料机将碎石输送至岩石钻劈一体机的后方。

进一步优选的是，两个钻劈大臂同步施工钻孔，并进行劈裂岩石的施工。

本发明提供的一种岩石钻劈一体机及施工方法有益效果是，岩石钻劈一体机通过设置两个钻劈大臂，从而可以实现岩层内的钻孔和劈裂施工，施工效率高，并且劈裂施工更为安全；另外一体机通过设置挖掘大臂和破碎锤结构可以将劈裂的大块碎石进行破碎，提升了碎石的效率，刮板上料机的结构方便了转移输送碎石，另外该一体机还具有结构简单，施工方便，安全性好等优点。

附图说明

图1是岩石钻劈一体机结构示意图；

图2是挖掘大臂的部分结构示意图；

图3是底盘上部分结构的布置示意图；

图4是刮板上料机的结构示意图；

图5是钻劈大臂的部分结构示意图；

图6是劈裂机构的结构示意图；

图7是钻机的结构示意图；

图8是劈裂器的剖面结构示意图；

图中：1-行走履带，2-底盘，3-刮板上料机，4-钻劈大臂，5-挖机大臂，6-破碎锤；

301-机架，302-星轮，303-链条，304-刮板；

401-立臂，402-变幅油缸，403-伸缩臂，404-摆动油缸，405-切换摆缸，406-劈裂机构，407-钻机机构，408-劈裂底座，409-劈裂器，410-劈裂前进马达；411-钻机底座，412-钻杆前进马达，413-钻杆马达，414-钻杆，415-钻杆导向槽，416-钻杆滑块；417-劈裂液压缸，418-劈裂固定座，419-劈裂楔子，420-弹簧，421-劈裂杆，422-劈裂杆槽；

501-铲斗，502-破碎夹具，503-二级臂，504-二级油缸。

具体实施方式

结合图1至图8所示，对本发明提供的一种岩石钻劈一体机及施工方法的具体实施方式进行说明。

一种岩石钻劈一体机，具体的结构可以包括刮板上料机3、钻劈大臂4、挖掘大臂5和破碎锤6，钻劈大臂进行钻孔和劈裂施工，挖掘大臂进行碎岩和运移碎岩的施工，刮板上料机将碎岩转送至一体机的后方，通过其他运输设备将碎岩运离工作面，完成岩层内的掘进施工。其中刮板上料机设置在底盘上且固定在两个钻劈大臂之间，方便施工并保证结构的紧凑性，该位置的设置是经过试验后确定的整体稳定性更好的布置方式。挖掘大臂5设置在两个钻劈大臂4之间的位置且设置方向相同，从而方便在同一方向上的掘进施工，破碎锤6设置铲斗501上的破碎夹具502上，通过破碎锤6可以进行碎岩施工。钻劈大臂4驱动钻劈机构动作，劈裂机构4包括劈裂底座408、劈裂器409和劈裂前进马达410，劈裂前进马达410通过螺杆驱动劈裂器在劈裂底座408上运动；劈裂的施工相对于爆破施工更加安全，并且其对劈裂范围的控制性更好。

底盘2下方设置行走履带1，作为一体机整体移动的行走机构，底盘2上的钻劈大臂4设置在履带行走方向的前方，从而可以对前方的岩壁进行钻孔和劈裂施工，两个钻劈大臂4分别设置在两侧。

挖掘大臂5包括一级臂、二级臂503、二级油缸504、铲斗501和破碎夹具502，一级臂通过回转座安装在底盘2上，回转座可以控制挖掘大臂转动方向，从而可以对劈裂下不同位置的岩石进行施工，并且可以收拢碎石材料。二级臂503与一级臂铰接相连，铲斗501与二级臂铰接503相连，破碎夹具502设置在铲斗501上。二级油缸504通过双连杆连接二级臂503和铲斗501，从而可以控制挖掘大臂进行动作，破碎夹具502通过螺旋摆缸开合夹紧破碎锤，破碎夹具502和破碎锤6配合工作。

刮板上料机3包括机架301、星轮302、链条303和刮板304，星轮302设置在机架的端部，链条303连接各个刮板并带动刮板在机架的布置方向上循环运动。其中机架301从一体机前方向上延伸至一体机后方，机架301前端具有铲板，挖掘大臂通过铲斗501将碎石播送至该铲板上，星轮302转动，将碎石转移至刮板304的输送范围内，从而可以方便的完成碎石的输送。

钻劈大臂4包括立臂401、变幅油缸402、伸缩臂403、摆动油缸404、切换摆缸405和劈裂机钩406，立臂401、变幅油缸402、伸缩臂403、摆动油缸404的配合可以灵活的控制液压油缸。立臂401固定在底盘上，伸缩臂403与立臂铰接相连，伸缩臂403和立臂401之间设置变幅油缸402，伸缩臂403前端设置摆动油缸，摆动油缸404上设置切换摆缸。切换摆缸405的摆动机构固定连接劈裂机构406和钻机，钻机包括钻机底座411、钻杆前进马达412、钻杆马达413、钻杆414、钻杆导向槽415和钻杆滑块416，钻杆前进马达412通过螺杆带动钻杆414在钻进方向上前后移动，钻杆马达413设置在钻杆滑块416上，钻杆的长度根据实际施工需要选取，钻杆导向槽415设置在钻机底座411的前端，钻杆滑块416沿钻杆底座411运动。

劈裂器409包括劈裂液压缸417、劈裂固定座418、劈裂楔子419、弹簧420、劈裂杆421和劈裂杆槽422，劈裂液压缸417设置在劈裂固定座418的一端，劈裂杆421槽设置在劈裂固定座418的另一端，劈裂楔子419设置在劈裂液压缸的端部，劈裂楔子419和劈裂杆421首尾相连，劈裂杆421和劈裂杆槽422之间设置有弹簧。劈裂液压缸417推动劈裂楔子伸缩运动，劈裂楔子419插入劈裂杆421内将劈裂杆涨开；完成动作后劈裂液压缸417回缩，带动劈裂楔子419从劈裂杆内抽出，在弹簧420的作用下劈裂杆复位。

一种岩石钻劈一体机的施工方法，利用上述的一种岩石钻劈一体机，施工包括：一体机在行走装置的带动下在工作面工件运动，将钻劈大臂移动至施工位置，切换摆缸控制钻机移动至工作位置，钻机在工作位置打孔，根据设定的掘进深度钻孔至指定深度，其中钻孔的直径和劈裂杆的收缩状态下的外径一致。打孔后退出钻杆，切换摆缸控制劈裂器挤入钻孔，劈裂杆涨开使岩石张裂落下。控制铲斗移动至破碎夹具位置，铲斗上的破碎夹具夹紧破碎锤对大块岩石进行锤击，铲斗将石块收拢至刮板上料机，刮板上料机将碎石输送至岩石钻劈一体机的后方。两个钻劈大臂同步施工钻孔，并进行劈裂岩石的施工。

该岩石钻劈一体机通过设置两个钻劈大臂，从而可以实现岩层内的钻孔和劈裂施工；通过设置挖掘大臂和破碎锤结构可以将劈裂的大块碎石进行破碎，提升了碎石的效率，刮板上料机的结构方便了转移输送碎石。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种岩石钻劈一体机，其特征在于，包括刮板上料机、钻劈大臂、挖掘大臂和破碎锤，所述刮板上料机设置在底盘上且固定在两个钻劈大臂之间，所述挖掘大臂设置在钻劈大臂之间的位置且设置方向相同，所述破碎锤设置铲斗上的破碎夹具上；所述钻劈大臂驱动劈裂机构动作，所述劈裂机构包括劈裂底座、劈裂器和劈裂前进马达，劈裂前进马达通过螺杆驱动劈裂器在劈裂底座上运动。

2.根据权利要求1所述的一种岩石钻劈一体机，其特征在于，所述底盘下方设置行走履带，所述底盘上的钻劈大臂设置在履带行走方向的前方，两个钻劈大臂分别设置在两侧。

3.根据权利要求1所述的一种岩石钻劈一体机，其特征在于，所述挖掘大臂包括一级臂、二级臂、二级油缸、铲斗和破碎夹具，一级臂通过回转座安装在台车底盘上，二级臂与一级臂铰接相连，铲斗与二级臂铰接相连，破碎夹具设置在铲斗上。

4.根据权利要求3所述的一种岩石钻劈一体机，其特征在于，所述二级油缸通过双连杆连接二级臂和铲斗，所述破碎夹具通过螺旋摆缸开合夹紧破碎锤。

5.根据权利要求1所述的一种岩石钻劈一体机，其特征在于，所述刮板上料机包括机架、星轮、链条和刮板，星轮设置在机架的端部，链条连接各个刮板并带动刮板在机架的布置方向上循环运动。

6.根据权利要求1所述的一种岩石钻劈一体机，其特征在于，所述钻劈大臂包括立臂、变幅油缸、伸缩臂、摆动油缸、切换摆缸和劈裂机钩，立臂固定在底盘上，伸缩臂与立臂铰接相连，伸缩臂和立臂之间设置变幅油缸，伸缩臂前端设置摆动油缸，摆动油缸上设置切换摆缸。

7.根据权利要求6所述的一种岩石钻劈一体机，其特征在于，所述切换摆缸的摆动机构固定连接劈裂机构和钻机，钻机包括钻机底座、钻杆前进马达、钻杆马达、钻杆、钻杆导向槽和钻杆滑块，钻杆前进马达通过螺杆带动钻杆在钻进方向上前后移动，钻杆马达设置在钻杆滑块上，钻杆导向槽设置在钻机底座的前端，钻杆滑块沿钻杆底座运动。

8.根据权利要求6所述的一种岩石钻劈一体机，其特征在于，所述劈裂器包括劈裂液压缸、劈裂固定座、劈裂楔子、弹簧、劈裂杆和劈裂杆槽，所述劈裂液压缸设置在劈裂固定座的一端，劈裂杆槽设置在劈裂固定座的另一端，劈裂楔子设置在劈裂液压缸的端部，劈裂楔子和劈裂杆首尾相连，劈裂杆和劈裂杆槽之间设置有弹簧。

9.一种岩石钻劈一体机的施工方法，其特征在于，利用权利要求1至8任一项所述的一种岩石钻劈一体机，施工包括：钻劈大臂移动至施工位置，切换摆缸控制钻机移动至工作位置，钻机在工作位置打孔，打孔后退出钻杆；切换摆缸控制劈裂器挤入钻孔，劈裂杆涨开使岩石张裂落下；控制铲斗移动至破碎夹具位置，铲斗上的破碎夹具夹紧破碎锤对大块岩石进行锤击，铲斗将石块收拢至刮板上料机，刮板上料机将碎石输送至岩石钻劈一体机的后方。

10.根据权利要求9所述的一种岩石钻劈一体机的施工方法，其特征在于，所述两个钻劈大臂同步施工钻孔，并进行劈裂岩石的施工。