一种小型矿用硬岩盾构掘进机制造技术

一种小型矿用硬岩盾构掘进机，解决现有技术存在的开挖直径过小时、影响正常维护和换刀，无法适应软弱破碎地层，存在安全风险的问题。包括设置有旋转刀盘的前盾体，其特征在于：前盾体内部的前端设置有刀盘检修空间，前盾体上设置有小撑靴机构，前盾体后方的撑靴护盾上设置有大撑靴机构；撑靴护盾与前盾体之间设置有推进液压缸；撑靴护盾后端的尾盾体内部设置的皮带伸缩导向槽上设置有平移滑动架，平移滑动架上设置有管片拼装机和锚杆钻机；前盾体和撑靴护盾中部、以及皮带伸缩导向槽内，贯穿设置有伸缩式主机皮带机。其设计合理，结构紧凑，开挖直径小，能够进行管片与锚杆混合支护，可适应软弱破碎地层的长距离掘进，作业效率高，使用安全可靠。

A small mine hard rock shield roadheader

A small hard rock shield tunneling machine for mining can solve the problems existing in the existing technology, such as too small excavation diameter, affecting normal maintenance and tool change, unable to adapt to weak and fractured strata, and existing safety risks. It includes a front shield body with a rotating cutter head, which is characterized by: the front end of the front shield body is provided with a cutter head overhaul space, the front shield body is equipped with a small boot support mechanism, the boot support shield behind the front shield body is equipped with a large boot support mechanism, the boot support shield and the front shield body are equipped with a propulsion hydraulic cylinder, and the rear shield of the boot support shield body is equipped with a The belt expansion guide groove inside the body is provided with a translation sliding frame, and the segment assembly machine and bolt drilling machine are arranged on the translation sliding frame; the front shield body and the middle part of the boot shield, and the belt expansion guide groove are penetrated with a telescopic main belt conveyor. It has reasonable design, compact structure, small excavation diameter, can carry out mixed support of segment and bolt, can adapt to long-distance excavation in soft and fractured strata, high operation efficiency, safe and reliable use.

【技术实现步骤摘要】
一种小型矿用硬岩盾构掘进机
本专利技术属于矿山工程设备
，涉及一种用于煤巷硬岩掘进的作业设备，特别涉及一种开挖直径小，能够进行管片与锚杆钢筋网混合支护，可适应软弱破碎地层的长距离掘进，作业效率高，使用安全可靠的小型矿用硬岩盾构掘进机。
技术介绍
传统煤巷硬岩掘进机由刀盘，主驱动，护盾，大梁，推进油缸，撑靴，皮带机，后部配套，液压系统以及电气系统等组成；可以开挖硬度f值大于10的岩层。其工作原理是：刀盘旋转切割岩石，并利用刀盘上的铲斗，把切割下来的岩石碎片收集到中心部位的皮带机上，进而通过皮带机将岩石碎片输送到掘进设备后部、运出工作面。并依靠支撑在洞壁上的撑靴，为掘进设备的前行提供反力，利用推进油缸的伸缩将刀盘、主驱动、大梁这三大部件往前推进一个行程；之后，再进行换步，即：撑靴缩回，后支撑撑靴将整个撑靴抬起来，利用推进油缸将撑靴向前拉移一个行程、实现换步。然而，现有煤巷硬岩掘进机由于结构的限制，撑靴与撑靴之间是通过十字销轴连接的，不但撑靴结构复杂，而且盾体中部为封闭式结构，维护人员无法通过。所以，现有结构的煤巷硬岩掘进机只能适合开挖直径大于3.3米以上的隧道；若开挖直径小于3.3米，人员则无法从其间通过，进而影响正常维护和换刀。另外，若要平管片，则需把管片拼装在主驱动护盾的后面，而护盾后面还有撑靴，由于管片无法通过撑靴，所以就无法在护盾后拼装管片，且撑靴不能撑在管片上，故现有煤巷硬岩掘进机的机型只能够配备锚杆钻机，无法配备管片拼装机；从而导致当掘进机遇到软弱破碎地层时，则无法正常掘进。同时，传统的煤巷硬岩掘进机大多是敞开式设计，只在主驱动上部设置有护盾，其锚杆机构设计在主驱动护盾与撑靴之间，锚杆机构与撑靴之间、以及撑靴的后部，均没有护盾结构，致使其他辅助设备均暴露在开挖后的岩层之中，存在安全风险。故有必要对现有技术的煤巷硬岩掘进设备予以改进。
技术实现思路
本专利技术就是针对现有煤巷硬岩掘进设备存在的开挖直径不能小于3.3米，影响正常维护和换刀，无法进行管片与锚杆钢筋网的混合支护，难以在软弱破碎地层正常掘进，作业安全性差等问题，提供一种开挖直径小，能够进行管片与锚杆钢筋网混合支护，可适应软弱破碎地层的长距离掘进，作业效率高，使用安全可靠的小型矿用硬岩盾构掘进机。本专利技术所采用的技术方案是：该小型矿用硬岩盾构掘进机包括前盾体，其特征在于：所述前盾体的前端设置有旋转刀盘，旋转刀盘上布置有若干个截割刀具；前盾体的内部设置有用于驱动旋转刀盘转动的主驱动装置，前盾体内部的前端设置有刀盘检修空间，且前盾体上还设置有小撑靴机构；所述前盾体的后方设置有撑靴护盾，撑靴护盾上设置有大撑靴机构；所述撑靴护盾的前端与前盾体的后端之间设置有推进液压缸，前盾体的后端、推进液压缸的上方设置有伸缩护盾；所述撑靴护盾的后端设置有尾盾体，尾盾体后端的上部设置有指形护盾，尾盾体的内部设置有向后延伸的皮带伸缩导向槽，皮带伸缩导向槽的上部设置有平移滑动架，平移滑动架通过平移液压缸与尾盾体相连；所述平移滑动架的上部、指形护盾的下方设置有管片拼装机，平移滑动架上部、管片拼装机的后方设置有锚杆钻机；皮带伸缩导向槽后端下部的两侧，分别设置有后支撑；所述前盾体中部、撑靴护盾中部、以及尾盾体的皮带伸缩导向槽内，贯穿设置有伸缩式主机皮带机，伸缩式主机皮带机的后部通过皮带伸缩液压缸与皮带伸缩导向槽的内壁相连；同时，伸缩式主机皮带机的后端与排渣皮带机的前端相连；伸缩式主机皮带机的后方还设置有牵引滑车，牵引滑车滑动设置在行进轨道上，牵引滑车的前端通过牵引液压缸与后支撑的固定端相连；牵引滑车上设置有后部配套设备。所述前盾体上设置有四个沿盾体圆周等夹角布置的小撑靴机构，前盾体内部设置的主驱动装置为内啮合轴承结构，主驱动装置的液压马达则采用上下左右四个位置布置的方式，且主驱动装置的各液压马达分别与所述四个小撑靴机构交错布置；前盾体的中部、主驱动装置四个液压马达的内侧设置有检修出入口，检修出入口与所述刀盘检修空间相连通。以在前盾体中部留出足够的空间用来布置伸缩式主机皮带机；同时，显著减小盾构掘进机的整体尺寸，并方便检修人员进出刀盘检修空间。所述小撑靴机构包括设置在前盾体内部的撑靴液压缸套，撑靴液压缸套内设置有撑靴液压缸杆，撑靴液压缸杆的前端设置有小支撑靴。以通过撑靴液压缸杆在撑靴液压缸套内的伸缩，来驱使小支撑靴与隧道围岩内壁接触挤压，进而为撑靴护盾、牵引滑车以及其上的后部配套设备的前移提供反力支点。所述撑靴护盾上设置的大撑靴机构，包括设置在撑靴护盾内部的两组双侧伸缩液压缸，两组双侧伸缩液压缸分别布置在撑靴护盾内部的上下两侧，且所述伸缩式主机皮带机位于上下两组双侧伸缩液压缸之间；两组双侧伸缩液压缸的两端分别设置有弧形的大支撑靴，大支撑靴位于撑靴护盾内部一侧的上下两端，分别通过伸缩铰接部与两组双侧伸缩液压缸相应一侧的伸缩端相铰接。以利用双侧伸缩液压缸的伸缩，来带动两侧大支撑靴紧固地挤压在隧道围岩内壁上，从而作为前盾体前端旋转刀盘对岩石进行截割时的反力支点。所述撑靴护盾与前盾体之间设置有四组推进液压缸，四组推进液压缸分别沿盾体圆周方向均布在所述伸缩式主机皮带机的外侧周边；且每组推进液压缸均由两根呈V字型布置的伸缩液压缸构成。以通过四组推进液压缸各伸缩液压缸的行程差，来实现盾构掘进机的调向；同时，各组推进液压缸V字型布置的两根伸缩液压缸在推进过程中的压力差，形成了作用在前盾体上的反扭矩，进而抵消旋转刀盘转动截割时的扭矩，有效提升盾构掘进机的运行稳定性。所述平移滑动架上设置的锚杆钻机包括连接钻架，连接钻架上设置有冲击钻，冲击钻上安装有加固锚杆；所述连接钻架通过旋转驱动液压马达与伸缩式主机皮带机上方设置的旋转啮合齿圈相连，旋转啮合齿圈则通过齿圈支撑架与平移滑动架相连。以利用平移滑动架上部的锚杆钻机和管片拼装机，形成隧道围岩内壁管片拼装与锚杆钢筋网混合支护系统，即：岩层比较稳定时，采取锚杆钢筋网进行支护，无需进行管片拼装及管片运输，从而提升掘进效率、降低生产成本；当岩层松散破碎时，则采用管片支护方案，使作业设备能够快速地通过破碎地层，确保施工的安全可靠性。所述撑靴护盾后端的尾盾体上，分别设置有若干个沿轴向和径向布置的注浆口。以通过轴向和径向布置的注浆口向隧道内壁进行注浆，进而加固松散的断裂围岩；并可利用轴向的注浆口对前方地层进行超前探测。所述前盾体、撑靴护盾以及尾盾体分别为分体组装式的结构。以在确保整体结构强度的同时，方便盾构掘进机的井下运输、安装和维护。本专利技术的有益效果：1、本专利技术的小型矿用硬岩盾构掘进机，开挖直径可以做到小于等于2.5米，并且，在此尺寸范围内，能够实现维护人员正常换刀和检修，解决了其它类型较小开挖直径硬岩盾构掘进机维护人员无法通行的问题；通过对旋转刀盘上截割刀具的更换，使得盾构掘进机可以长距离进行开挖，实用性强。2、本专利技术的小型矿用硬岩盾构掘进机采用大小两套撑靴机构，大撑靴机构用于给旋转刀盘掘进提供反力，小撑靴机构用于牵引液压缸拉拽后部配套设备的前行。并且，由于大小撑靴机构均安装在盾体内部，整个盾体的中心部位为中空式结构，使得伸缩式主机皮带机可以前后伸缩，当需要给旋转刀盘更换截割刀具时，将伸缩式主机皮带机往后回缩，维护人员可以从伸缩式主机皮带机的机尾，经由尾盾本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种小型矿用硬岩盾构掘进机，包括前盾体（2），其特征在于：所述前盾体（2）的前端设置有旋转刀盘（1），旋转刀盘（1）上布置有若干个截割刀具（25）；前盾体（2）的内部设置有用于驱动旋转刀盘（1）转动的主驱动装置（20），前盾体（2）内部的前端设置有刀盘检修空间（21），且前盾体（2）上还设置有小撑靴机构（3）；所述前盾体（2）的后方设置有撑靴护盾（6），撑靴护盾（6）上设置有大撑靴机构（7）；所述撑靴护盾（6）的前端与前盾体（2）的后端之间设置有推进液压缸（5），前盾体（2）的后端、推进液压缸（5）的上方设置有伸缩护盾（4）；所述撑靴护盾（6）的后端设置有尾盾体（8），尾盾体（8）后端的上部设置有指形护盾（9），尾盾体（8）的内部设置有向后延伸的皮带伸缩导向槽（22），皮带伸缩导向槽（22）的上部设置有平移滑动架（14），平移滑动架（14）通过平移液压缸（13）与尾盾体（8）相连；所述平移滑动架（14）的上部、指形护盾（9）的下方设置有管片拼装机（10），平移滑动架（14）上部、管片拼装机（10）的后方设置有锚杆钻机（11）；皮带伸缩导向槽（22）后端下部的两侧，分别设置有后支撑（15）；所述前盾体（2）中部、撑靴护盾（6）中部、以及尾盾体（8）的皮带伸缩导向槽（22）内，贯穿设置有伸缩式主机皮带机（16），伸缩式主机皮带机（16）的后部通过皮带伸缩液压缸（23）与皮带伸缩导向槽（22）的内壁相连；同时，伸缩式主机皮带机（16）的后端与排渣皮带机（24）的前端相连；伸缩式主机皮带机（16）的后方还设置有牵引滑车（18），牵引滑车（18）滑动设置在行进轨道（19）上，牵引滑车（18）的前端通过牵引液压缸（17）与后支撑（15）的固定端相连；牵引滑车（18）上设置有后部配套设备（12）。...

【技术特征摘要】
1.一种小型矿用硬岩盾构掘进机，包括前盾体（2），其特征在于：所述前盾体（2）的前端设置有旋转刀盘（1），旋转刀盘（1）上布置有若干个截割刀具（25）；前盾体（2）的内部设置有用于驱动旋转刀盘（1）转动的主驱动装置（20），前盾体（2）内部的前端设置有刀盘检修空间（21），且前盾体（2）上还设置有小撑靴机构（3）；所述前盾体（2）的后方设置有撑靴护盾（6），撑靴护盾（6）上设置有大撑靴机构（7）；所述撑靴护盾（6）的前端与前盾体（2）的后端之间设置有推进液压缸（5），前盾体（2）的后端、推进液压缸（5）的上方设置有伸缩护盾（4）；所述撑靴护盾（6）的后端设置有尾盾体（8），尾盾体（8）后端的上部设置有指形护盾（9），尾盾体（8）的内部设置有向后延伸的皮带伸缩导向槽（22），皮带伸缩导向槽（22）的上部设置有平移滑动架（14），平移滑动架（14）通过平移液压缸（13）与尾盾体（8）相连；所述平移滑动架（14）的上部、指形护盾（9）的下方设置有管片拼装机（10），平移滑动架（14）上部、管片拼装机（10）的后方设置有锚杆钻机（11）；皮带伸缩导向槽（22）后端下部的两侧，分别设置有后支撑（15）；所述前盾体（2）中部、撑靴护盾（6）中部、以及尾盾体（8）的皮带伸缩导向槽（22）内，贯穿设置有伸缩式主机皮带机（16），伸缩式主机皮带机（16）的后部通过皮带伸缩液压缸（23）与皮带伸缩导向槽（22）的内壁相连；同时，伸缩式主机皮带机（16）的后端与排渣皮带机（24）的前端相连；伸缩式主机皮带机（16）的后方还设置有牵引滑车（18），牵引滑车（18）滑动设置在行进轨道（19）上，牵引滑车（18）的前端通过牵引液压缸（17）与后支撑（15）的固定端相连；牵引滑车（18）上设置有后部配套设备（12）。2.根据权利要求1所述的小型矿用硬岩盾构掘进机，其特征在于：所述前盾体（2）上设置有四个沿盾体圆周等夹角布置的小撑靴机构（3），前盾体（2）内部设置的主驱动装置（20）为内啮合轴承结构，主驱动装置（20）的液压马达则采用上下左右四个位置布置的方式，且主驱动装置（20）的各液压马达分别与所述四个小撑靴机...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹树祥，曹伟，邱洋，罗福利，项庆欢，郭泗洋，滕飞，杨宏光，刘春生，戴冰，张萍，云宏芝，
申请(专利权)人：沈阳天安科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21