CN219281731U - 一种薄矿层开采装置及薄矿层开采系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及薄矿层开采技术领域，具体涉及一种薄矿层开采装置及薄矿层开采系统。该薄矿层开采装置包括机身、行走机构和采矿机构，机身为主梁，采矿机构连接在主梁上，行走机构包括固定在主梁上的固定撑靴和滑动装配在主梁上的滑动撑靴，滑动撑靴与主梁之间设有推进装置或者滑动撑靴与固定撑靴之间设有推进装置。本实用新型的薄矿层开采装置利用主梁作为机身，使得机身的尺寸较小，降低了整个装置的重量，同时能够减少竖向联络通道的开挖尺寸；而且，利用固定撑靴、滑动撑靴以及推进装置的协同配合实现整个装置的行走，使得行走机构的结构较为简单，有利于控制整个装置的行走。

Description

一种薄矿层开采装置及薄矿层开采系统

技术领域

本实用新型涉及薄矿层开采技术领域，具体涉及一种薄矿层开采装置及薄矿层开采系统。

背景技术

薄矿层由于其厚度较薄，其开采条件一直较为严苛。薄矿层的传统开采方式为钻孔爆破法，该方法存在开采效率低下、爆破边界较难控制、矿石贫化率高、地层围岩扰动大以及工作人员安全得不到保障等问题。因此，需要研制一种针对薄矿层的机械开采装置来替代钻孔爆破法采矿。

申请公布号为CN114135285A的中国发明专利申请公开了一种薄矿脉开采机器人，该开采机器人包括机身、行走足机构和采矿机械臂，机身采用矩形箱式结构，行走足机构嵌装在机身内部并对称分布在机身左右两侧，采矿机械臂安装在机身顶部。机身每侧设置有六个行走足机构，三个行走足机构为一组，两组行走足机构交替工作，实现开采机器人的行走。

上述技术中每个行走足机构均由液压缸和丝杠螺母机构组成，而机身两侧分别设有多个行走足机构，这不仅导致机身的尺寸较大，而且导致开采机器人的行走机构较为复杂。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种薄矿层开采装置，以解决现有技术中薄矿脉开采机器人的行走机构较为复杂的技术问题；本实用新型的目的还在于提供一种薄矿层开采系统，以解决上述问题。

为实现上述目的，本实用新型薄矿层开采装置的技术方案是：

薄矿层开采装置，包括机身、行走机构和采矿机构，机身为主梁，采矿机构连接在主梁上，行走机构包括固定在主梁上的固定撑靴和滑动装配在主梁上的滑动撑靴，滑动撑靴与主梁之间设有推进装置或者滑动撑靴与固定撑靴之间设有推进装置。

有益效果是：本实用新型的薄矿层开采装置利用主梁作为机身，使得机身的尺寸较小，降低了整个装置的重量，同时能够减少竖向联络通道的开挖尺寸；而且，利用固定撑靴、滑动撑靴以及推进装置的协同配合实现整个装置的行走，使得行走机构的结构较为简单，有利于控制整个装置的行走。

作为进一步地改进，所述滑动撑靴包括滑动装配在主梁上的滑套和用于撑紧在岩体上的滑动撑靴靴板，滑动撑靴靴板设置有至少两个，滑套和相应滑动撑靴靴板之间设有至少两个滑动撑靴油缸。

有益效果是：这样设计，能够保证滑动撑靴靴板稳定地支撑在岩壁上，以提供足够的支撑反力。

作为进一步地改进，所述滑套和相应滑动撑靴靴板之间还设有导向伸缩结构。

有益效果是：这样设计，能够避免滑动撑靴靴板随滑动撑靴油缸伸缩过程中发生偏斜。

作为进一步地改进，所述主梁上设有用于对主梁进行导向的导向轮。

有益效果是：这样设计，能够保证开采装置行走时的稳定性。

作为进一步地改进，所述采矿机构为轮式刀盘，轮式刀盘沿薄矿层的厚度方向摆动装配在主梁上。

有益效果是：这样设计，通过轮式刀盘的摆动以开采不同厚度的矿层。

作为进一步地改进，所述轮式刀盘通过摆臂连接在主梁上，主梁和摆臂之间设有驱动摆臂摆动的摆臂伸缩缸。

有益效果是：相比于摆动油缸，通过摆臂伸缩缸驱动摆臂时的力臂较长，选用小型号伸缩缸即可满足要求，这不仅能够降低成本，而且能够减少开采装置的整体重量。

作为进一步地改进，所述轮式刀盘可沿其轴向相对摆臂往复移动，摆臂具有用于避让轮式刀盘的避让缺口和/或轮式刀盘具有用于避让摆臂的避让环槽。

有益效果是：这样设计，使得轮式刀盘在收回后更加紧凑。

作为进一步地改进，所述采矿机构为轮式刀盘，轮式刀盘可沿其轴向相对主梁往复移动。

有益效果是：这样设计，可以调节轮式刀盘的切削宽度。

作为进一步地改进，所述主梁的两端分别设有所述的轮式刀盘。

有益效果是：这样设计，形成了双向掘进，实现了急斜坡薄矿层的全机械化采掘。

为实现上述目的，本实用新型薄矿层开采系统的技术方案是：

薄矿层开采系统，包括薄矿层开采装置和卷扬装置，卷扬装置用于提拉薄矿层开采装置，薄矿层开采装置包括机身、行走机构和采矿机构，机身为主梁，采矿机构连接在主梁上，行走机构包括固定在主梁上的固定撑靴和滑动装配在主梁上的滑动撑靴，滑动撑靴与主梁之间设有推进装置或者滑动撑靴与固定撑靴之间设有推进装置。

有益效果是：本实用新型的薄矿层开采装置利用主梁作为机身，使得机身的尺寸较小，降低了整个装置的重量，同时能够减少竖向联络通道的开挖尺寸；而且，利用固定撑靴、滑动撑靴以及推进装置的协同配合实现整个装置的行走，使得行走机构的结构较为简单，有利于控制整个装置的行走。

作为进一步地改进，所述滑动撑靴包括滑动装配在主梁上的滑套和用于撑紧在岩体上的滑动撑靴靴板，滑动撑靴靴板设置有至少两个，滑套和相应滑动撑靴靴板之间设有至少两个滑动撑靴油缸。

有益效果是：这样设计，能够保证滑动撑靴靴板稳定地支撑在岩壁上，以提供足够的支撑反力。

作为进一步地改进，所述滑套和相应滑动撑靴靴板之间还设有导向伸缩结构。

有益效果是：这样设计，能够避免滑动撑靴靴板随滑动撑靴油缸伸缩过程中发生偏斜。

作为进一步地改进，所述主梁上设有用于对主梁进行导向的导向轮。

有益效果是：这样设计，能够保证开采装置行走时的稳定性。

作为进一步地改进，所述采矿机构为轮式刀盘，轮式刀盘沿薄矿层的厚度方向摆动装配在主梁上。

有益效果是：这样设计，通过轮式刀盘的摆动以开采不同厚度的矿层。

作为进一步地改进，所述轮式刀盘通过摆臂连接在主梁上，主梁和摆臂之间设有驱动摆臂摆动的摆臂伸缩缸。

有益效果是：相比于摆动油缸，通过摆臂伸缩缸驱动摆臂时的力臂较长，选用小型号伸缩缸即可满足要求，这不仅能够降低成本，而且能够减少开采装置的整体重量。

作为进一步地改进，所述轮式刀盘可沿其轴向相对摆臂往复移动，摆臂具有用于避让轮式刀盘的避让缺口和/或轮式刀盘具有用于避让摆臂的避让环槽。

有益效果是：这样设计，使得轮式刀盘在收回后更加紧凑。

作为进一步地改进，所述采矿机构为轮式刀盘，轮式刀盘可沿其轴向相对主梁往复移动。

有益效果是：这样设计，可以调节轮式刀盘的切削宽度。

作为进一步地改进，所述主梁的两端分别设有所述的轮式刀盘。

有益效果是：这样设计，形成了双向掘进，实现了急斜坡薄矿层的全机械化采掘。

附图说明

图1为本实用新型薄矿层开采装置的结构示意图；

图2为图1的右视图；

图3为图1中薄矿层开采装置的应用示意图；

图4为图3的右视图；

图5为图1中薄矿层开采装置的工作过程示意图；

图6为本实用新型薄矿层开采装置分区块开采的示意图。

图中：11、轮式刀盘；12、摆臂；13、摆臂伸缩缸；14、固定撑靴；15、固定撑靴油缸；16、固定撑靴靴板；17、主梁；18、推进油缸；19、滑动撑靴油缸；20、导向伸缩结构；21、滑动撑靴靴板；22、滑动撑靴；23、滑套；24、弯折部；25、刀盘伸缩缸；26、上部工作巷道；27、采掘区块；28、下部工作巷道；29、安全矿柱；30、掘进进刀巷道；31、竖向联络巷道；32、辅助设备；33、避让缺口；34、避让环槽。

具体实施方式

以下结合实施例对本实用新型的特征和性能作进一步的详细描述。

本实用新型薄矿层开采装置的实施例1：

如图1和图2所示，薄矿层开采装置包括机身、行走机构和采矿机构，具体地，机身为主梁17，采矿机构连接在主梁17的端部，行走机构包括固定在主梁17上的固定撑靴14和滑动装配在主梁17上的滑动撑靴22，滑动撑靴22与固定撑靴14之间设有推进油缸18，推进油缸18设置有两个且对称布置在主梁17的两侧。其中，推进油缸18构成推进装置。在其他实施例中，推进装置可以为电动推杆。

本实施例中，滑动撑靴22包括滑动装配在主梁17上的滑套23和用于撑紧在岩体上的滑动撑靴靴板21，滑动撑靴靴板21设置有两个且对称布置在主梁17的两侧。滑套23和相应滑动撑靴靴板21之间设有四个滑动撑靴油缸19，滑动撑靴靴板21为矩形板，四个滑动撑靴油缸19分别布置在滑动撑靴靴板21的四个角处。

本实施例中，滑套23和相应滑动撑靴靴板21之间还设有两个导向伸缩结构20，两个导向伸缩结构20分别处于推进油缸18的两侧，且每个导向伸缩结构20处于沿推进油缸18伸缩方向布置的两个滑动撑靴油缸19之间，以避免滑动撑靴靴板21随滑动撑靴油缸19伸缩过程中发生偏斜。

本实施例中，固定撑靴14包括用于撑紧在岩体上的固定撑靴靴板16，固定撑靴靴板16设置有两个且对称布置在主梁17的两侧。主梁17和相应固定撑靴靴板16之间设有两个固定撑靴油缸15，固定撑靴靴板16为矩形板，两个固定撑靴油缸15分别布置在固定撑靴靴板16的两端，即两个固定撑靴油缸15的布置方向与推进油缸18的伸缩方向垂直。

本实施例中，主梁17和相应固定撑靴靴板16之间还设有导向伸缩结构20，导向伸缩结构20处于两个固定撑靴油缸15之间，以避免固定撑靴靴板16随固定撑靴油缸15伸缩过程中发生偏斜。

本实施例中，导向伸缩结构20包括套设在一起的大套筒和小套筒，大套筒和小套筒均为矩形套筒，小套筒仅在大套筒内伸缩，而不会在大套筒内转动。

本实施例中，主梁17上设有用于对主梁17进行导向的导向轮(未画出)，以保证整个开采装置行走时的稳定性。

如图1和图2所示，采矿机构为轮式刀盘11，轮式刀盘11为现有技术中成熟产品，轮式刀盘11沿薄矿层的厚度方向摆动装配在主梁17上。具体地，主梁17的端部为弯折部24，弯折部24上铰接有摆臂12，轮式刀盘11通过摆臂12连接在主梁17上，主梁17和摆臂12之间设有驱动摆臂12摆动的摆臂伸缩缸13。这样设计，通过轮式刀盘11的摆动以开采不同厚度的矿层。其中，根据矿体的软硬切削特性，可在轮式刀盘11上安装滚刀或截齿。

本实施例中，摆臂12内设有刀盘伸缩缸25，刀盘伸缩缸25用于驱动轮式刀盘11沿其自身轴向相对摆臂12往复移动，这样设计，可以调节轮式刀盘11的切削宽度。

本实施例中，摆臂12具有用于避让轮式刀盘的避让缺口33，轮式刀盘11具有用于避让摆臂12的避让环槽34，这样设计，使得轮式刀盘11在收回后更加紧凑。

本实施例中，主梁17的两端分别设有上述的弯折部24，且两个弯折部24的弯折方向相同，两个弯折部24上分别通过摆臂12连接有轮式刀盘11。这样设计，形成了双向掘进，实现急斜坡薄矿层的全机械化采掘。

如图3和图4所示，开采前，沿矿层延展的水平方向和竖直方向掘进以形成多个采掘区块27，如沿矿层水平方向掘进形成上部工作巷道26和下部工作巷道28，沿竖向掘进形成竖向联络巷道31，竖向联络巷道31可作为开采装置的初始安装巷和采掘始发巷。其中，下部工作巷道28上方设有掘进进刀巷道30，下部工作巷道28和掘进进刀巷道30之间设有安全矿柱29。

本实施例中，上部工作巷道26内布置有辅助设备32，辅助设备32包括泵站、控制系统、卷扬装置以及卷筒装置等。泵站为开采装置提供动力；控制系统接收各机构的反馈信号并给各机构发送动作信号；卷扬装置通过滑轮组实现大负载拉力，实现开采装置的始发起吊，同时与开采装置的撑靴形成竖向掘进的二重防滑落系统；卷筒装置用于收卷开采装置的管线，其收放管线速度与卷扬装置同步。

本实施例中，薄矿层开采装置的具体工作过程如下：

步骤1：通过下部工作巷道28对开采装置进行组装，辅助设备32下放钢丝绳和管线与开采装置连接。其中，固定撑靴14处于滑动撑靴22的上方。

步骤2：通过辅助设备32提拉，使开采装置处于竖向联络巷道31内，并使下部的轮式刀盘11位于掘进进刀巷道30，如图5的第一幅图所示。然后依次控制下述动作：固定撑靴油缸15伸出使固定撑靴靴板16撑紧在岩壁上，滑动撑靴油缸19缩回，推进油缸18缩回，滑动撑靴油缸19伸出使滑动撑靴靴板21撑紧在岩壁上，固定撑靴油缸15缩回，完成初始采掘准备。

步骤3：启动下部的轮式刀盘11，控制下部的轮式刀盘11伸出，根据矿层厚度，计算摆臂伸缩缸13的伸缩量以控制摆臂12的运动幅度，摆臂12运动的同时，推进油缸18伸出以带动主梁17和轮式刀盘11向上运动。如此通过控制摆臂12的运动速度控制厚度方向采掘量，控制推进油缸18的伸出速度控制竖向采掘进给量。

步骤4：推进油缸18完全伸出后，一个采掘行程结束，然后依次控制固定撑靴油缸15伸出，滑动撑靴油缸19缩回，推进油缸18缩回，拉动滑动撑靴22向上运动，滑动撑靴油缸19伸出，固定撑靴油缸15缩回，完成撑靴换步，可开始下一步的掘进。如此循环进行向上采掘作业。

步骤5：随着不断向上采掘，当上部的轮式刀盘11接近上部工作巷道26时，如图5中的第二幅图所示，停止向上采掘。缩回下部的轮式刀盘11，预紧卷扬装置的钢丝绳，缩回所有撑靴油缸，同步释放卷扬装置和卷筒装置以下放开采装置，直至上部的轮式刀盘11略低于原下部轮式刀盘11的采掘位置；之后滑动撑靴油缸19伸出，缩回下部的轮式刀盘11，伸出上部的轮式刀盘11，完成上、下轮式刀盘11的工作位置切换，如图5中的第三幅图所示。然后再次开展竖向采掘，直至上部的轮式刀盘采掘至上部工作巷道26，如图5中的第四幅图所示，缩回上部的轮式刀盘11，完成一个竖向采掘循环。

步骤6：采掘后的破碎矿体沿竖向采空区的下盘岩面向下滚落，并在下部工作巷道28堆积，然后由铲运机转运至溜井。

步骤7：缩回所有撑靴油缸，同步释放卷扬装置和卷筒装置，同时上部工作巷道26内的辅助设备慢速向后移动一个采掘进刀厚度(即刀盘宽度)，开采装置沿下盘岩体向下并向矿体侧移动，直至下部的轮式刀盘11位于掘进进刀巷道30的位置，完成一个工作循环的准备。

步骤8：依次循环步骤2至步骤7，完成整个采掘区块的采掘作业。

如图6所示，当上方的采掘区块27采掘完成后，可沿该采掘区块27下部设置的竖向联络巷道31，将开采装置下放至下方的采掘区块27，并旋转开采装置。辅助设备32通过运输巷道运至原采掘区块27的下部工作巷道28，完成下方采掘区块27的始发准备工作。

本实施例中的开采装置尤其适合上、下盘岩体稳定的急倾斜薄矿层采掘作业。

在开采装置的各执行机构上安装传感器进行姿态位置检测，结合控制系统算法，可以实现无人机械化自动采矿作业。具体地，在各油缸上安装行程传感器和油压传感器，用来检测油缸行程和作用力；在轮式刀盘的驱动单元上安装速度传感器和扭矩传感器，用来检测刀盘转速和扭矩，在主梁上安装倾角传感器，检测主梁姿态。通过控制系统可以计算出开采装置的实时位置姿态和工作参数数据，且控制系统可自动发出指令控制各机构连续工作，并闭环检测工作状态和工作参数，结合网络数据传输系统，可以实现远程智能化采掘作业。

本实用新型薄矿层开采装置的实施例2：

本实施例与实施例1的区别在于，实施例1中，滑套和相应滑动撑靴靴板之间设有四个滑动撑靴油缸。本实施例中，滑套和相应滑动撑靴靴板之间设有两个滑动撑靴油缸。在其他实施例中，滑套和相应滑动撑靴靴板之间可以设置一个或三个滑动撑靴油缸。

本实用新型薄矿层开采装置的实施例3：

本实施例与实施例1的区别在于，实施例1中，主梁上设有用于对主梁进行导向的导向轮。本实施例中，不设置导向轮，而是在掘进时将固定撑靴靴板与岩壁之间留有较小间隙，这样既不会对主梁上移造成影响，而且能够对主梁进行扶正。

本实用新型薄矿层开采装置的实施例4：

本实施例与实施例1的区别在于，实施例1中，采矿机构为轮式刀盘。本实施例中，采矿机构为破碎锤。

本实用新型薄矿层开采装置的实施例5：

本实施例与实施例1的区别在于，实施例1中，主梁和摆臂之间设有驱动摆臂摆动的摆臂伸缩缸。本实施例中，主梁和摆臂之间设有驱动摆臂摆动的摆动油缸。

本实用新型薄矿层开采装置的实施例6：

本实施例与实施例1的区别在于，实施例1中，主梁的两端分别设有轮式刀盘。本实施例中，仅在主梁的一端设置轮式刀盘。

本实用新型薄矿层开采系统的实施例：本实施例中，薄矿层开采系统包括薄矿层开采装置和卷扬装置，卷扬装置用于提拉薄矿层开采装置，该薄矿层开采装置与上述薄矿层开采装置的实施例1至6中任一个的结构相同，在此不再赘述。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，本实用新型的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本实用新型的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.薄矿层开采装置，包括机身、行走机构和采矿机构，其特征在于，机身为主梁(17)，采矿机构连接在主梁(17)上，行走机构包括固定在主梁(17)上的固定撑靴(14)和滑动装配在主梁(17)上的滑动撑靴(22)，滑动撑靴(22)与主梁(17)之间设有推进装置或者滑动撑靴(22)与固定撑靴(14)之间设有推进装置。

2.根据权利要求1所述的薄矿层开采装置，其特征在于，所述滑动撑靴(22)包括滑动装配在主梁(17)上的滑套(23)和用于撑紧在岩体上的滑动撑靴靴板(21)，滑动撑靴靴板(21)设置有至少两个，滑套(23)和相应滑动撑靴靴板(21)之间设有至少两个滑动撑靴油缸(19)。

3.根据权利要求2所述的薄矿层开采装置，其特征在于，所述滑套(23)和相应滑动撑靴靴板(21)之间还设有导向伸缩结构(20)。

4.根据权利要求1或2或3所述的薄矿层开采装置，其特征在于，所述主梁(17)上设有用于对主梁(17)进行导向的导向轮。

5.根据权利要求1或2或3所述的薄矿层开采装置，其特征在于，所述采矿机构为轮式刀盘(11)，轮式刀盘(11)沿薄矿层的厚度方向摆动装配在主梁上。

6.根据权利要求5所述的薄矿层开采装置，其特征在于，所述轮式刀盘(11)通过摆臂(12)连接在主梁(17)上，主梁(17)和摆臂(12)之间设有驱动摆臂(12)摆动的摆臂伸缩缸(13)。

7.根据权利要求6所述的薄矿层开采装置，其特征在于，所述轮式刀盘(11)可沿其轴向相对摆臂(12)往复移动，摆臂(12)具有用于避让轮式刀盘(11)的避让缺口(33)和/或轮式刀盘(11)具有用于避让摆臂(12)的避让环槽(34)。

8.根据权利要求1或2或3所述的薄矿层开采装置，其特征在于，所述采矿机构为轮式刀盘(11)，轮式刀盘(11)可沿其轴向相对主梁(17)往复移动。

9.根据权利要求8所述的薄矿层开采装置，其特征在于，所述主梁(17)的两端分别设有所述的轮式刀盘(11)。

10.薄矿层开采系统，包括薄矿层开采装置和卷扬装置，卷扬装置用于提拉薄矿层开采装置，其特征在于，该薄矿层开采装置为权利要求1至9中任一项所述的薄矿层开采装置。

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