试验用三向开采机器人及三向开采机器人试验割煤系统技术方案

本发明专利技术公开一种试验用三向开采机器人及试验割煤系统，三向开采机器人包括：截割装置、行走装置、排矸装置和支护装置，截割装置和排矸装置设置在行走装置上，支护装置设置在截割装置和排矸装置上方，截割装置与支护装置连接；截割装置用于对三维物理模拟试验的试验煤层进行截割；行走装置用于带动截割装置、排矸装置和支护装置行走或者转向；排矸装置用于与外部吸尘器连通，将截割装置割落的破碎材料排出三维物理模拟试验的工作面；支护装置包括用于遮蔽截割装置的遮蔽部、以及带动遮蔽部和截割装置沿垂直行走装置的方向伸缩的伸缩部，遮蔽部设置在伸缩部上。本发明专利技术能够实现多煤层开采三维物理相似模拟试验开挖区域的高效、精准、开挖。

Tri-Directional Mining Robot and Tri-Directional Mining Robot Test Cutting System

The invention discloses a three-way mining robot for testing and a coal cutting system for testing. The three-way mining robot includes a cutting device, a walking device, a gangue discharging device and a supporting device. The cutting device and a gangue discharging device are arranged on the walking device, the supporting device is arranged above the cutting device and the gangue discharging device, and the cutting device is connected with the supporting device; the cutting device is used for three-dimensional physics. The test coal seam is cut by simulation test; the walking device is used to drive the cutting device, the gangue discharging device and the supporting device to move or turn; the gangue discharging device is used to connect with the external vacuum cleaner and discharge the broken material cut by the cutting device from the working face of the three-dimensional physical simulation test; the supporting device includes the shading part used to shield the cutting device, as well as driving the shading part and the cutting device along. The direction expansion part of the vertical walking device is arranged on the expansion part, and the shielding part is arranged on the expansion part. The invention can realize high efficiency, precision and excavation of the excavation area of three-dimensional physical similarity simulation test for multi-seam mining.

【技术实现步骤摘要】
试验用三向开采机器人及三向开采机器人试验割煤系统
本专利技术涉及三向开采机器人相关领域，特别是一种试验用三向开采机器人及三向开采机器人试验割煤系统。
技术介绍
相似材料模拟试验是以相似理论、因次分析等为基础，在实验室模拟再现工程现场的一种技术手段，广泛应用于采矿工程、岩土工程等工程
，已经成为国内外进行重大岩体工程研究不可缺少的方法之一。大型三维物理相似模拟试验能够更好的模拟再现煤层开挖后顶、底板岩层在横向与纵向产生的破坏，但由于多煤层开采三维物理相似模拟试验的开挖区域为密闭空间，传统方法难以实现煤层的高效、精准开挖。目前，三维物理相似模拟试验主要采用水溶性材料模拟煤层开挖，即利用水溶原理对模拟岩层进行溶解，实现煤层开挖，但水溶性材料难以控制开挖进度，且水会对顶底板岩层的物理力学性质产生影响，影响试验效果；一些专家学者采用升降式装置模拟煤层开挖，即在模型底部铺设可升降装置，通过将装置降下来模拟煤层开挖，但升降式装置只能模拟单一煤层，且不能铺设底板岩层，适用范围较小，模拟效果受升降装置影响较大。
技术实现思路
基于此，有必要针对现有技术的相似材料模拟试验仅能模拟单一煤层，模拟效果受升降装置影响较大的技术问题，提供一种试验用三向开采机器人及三向开采机器人试验割煤系统。本专利技术提供一种试验用三向开采机器人，包括：截割装置、行走装置、排矸装置和支护装置，所述截割装置和所述排矸装置设置在所述行走装置上，所述支护装置设置在所述截割装置和所述排矸装置上方，所述截割装置与所述支护装置连接；所述截割装置用于对三维物理模拟试验的试验煤层进行截割；所述行走装置用于带动所述截割装置、所述排矸装置和所述支护装置行走或者转向；所述排矸装置用于与外部吸尘器连通，将所述截割装置割落的破碎材料排出三维物理模拟试验的工作面；所述支护装置包括用于遮蔽所述截割装置的遮蔽部、以及带动所述遮蔽部和所述截割装置沿垂直所述行走装置的方向伸缩的伸缩部，所述遮蔽部设置在所述伸缩部上。进一步的，所述截割装置包括截割链、动力轮、调高轮、张紧轮、调高导向杆、张拉弹簧、以及横向导杆，其中：所述调高导向杆能沿垂直所述行走装置的方向伸缩，所述动力轮设置在所述调高导向杆的底部，所述调高轮设置在所述调高导向杆的顶部，所述动力轮设置有提供动力的电机，所述横向导杆的两端分别与所述调高导向杆、所述伸缩部的固定段相连，所述调高轮与所述遮蔽部相连，所述横向导杆上设有容置所述张紧轮的导向槽，所述导向槽内设置有张拉弹簧，所述张拉弹簧一端与所述导向槽靠近所述伸缩部的端部连接，另一端与所述张紧轮连接，所述截割链绕在所述动力轮、所述调高轮、所述张紧轮上。更进一步的，所述伸缩部包括调高千斤顶，所述遮蔽部包括掩护顶梁，所述调高轮通过调高横梁与所述掩护顶梁连接。再进一步的，所述掩护顶梁的上部设置有至少一个滚动轮。再进一步的，所述动力轮包括左侧动力轮、中部动力轮和右侧动力轮，所述调高轮包括左侧调高轮、中部调高轮和右侧调高轮，所述张紧轮包括左侧张紧轮、中部张紧轮和右侧张紧轮，所述调高导向杆包括左侧调高导向杆和右侧调高导向杆，所述左侧调高导向杆的底部分别连接所述左侧动力轮和所述中部动力轮，所述左侧调高导向杆的顶部分别连接所述左侧调高轮和所述中部调高轮，所述右侧调高导向杆的底部分别连接所述右侧动力轮和所述中部动力轮，所述右侧调高导向杆的顶部分别连接所述右侧调高轮和所述中部调高轮，所述横向导杆包括左侧横向导杆和右侧横向导杆，所述左侧横向导杆通过所述左侧动力轮与所述中部动力轮之间的轴套将所述左侧调高导向杆与所述调高千斤顶相连，所述右侧横向导杆通过所述右侧动力轮与所述中部动力轮之间的轴套将所述右侧调高导向杆与所述调高千斤顶相连。再进一步的，所述排矸装置包括铲板、以及吸尘管，所述铲板一端设置在所述截割链下方，所述铲板的另一端与所述吸尘管连通，所述吸尘管用于与外部吸尘器连通，将所述截割装置割落的破碎材料排出三维相似模拟试验的工作面。再进一步的，所述排矸装置还包括以钢丝为骨架的钢丝管，所述钢丝管与所述吸尘管另一端连通，所述吸尘管通过所述钢丝管与外部吸尘器连通。再进一步的，所述铲板设置在所述伸缩部下方，在所述铲板下方还设置能够沿垂直所述行走装置的方向伸缩、以及以垂直所述行走装置的方向为轴旋转的抬高千斤顶，所述抬高千斤顶上还设置有转向锁止装置。再进一步的，所述行走装置主要包括用于支撑所述截割装置、所述排矸装置和所述支护装置的支撑底板、以及设置在所述支撑底板底部的行走轮。本专利技术提供一种三向开采机器人试验割煤系统，包括试验回采工作面、试验巷道、以及如前所述的三向开采机器人，所述试验巷道内设置有移动刻度板，在所述移动刻度板上设置有导向轮、可视探头、以及激光导向仪，所述三向开采机器人对所述试验回采工作面的试验煤层进行开挖，所述三向开采机器人上设置有管线，所述管线通过所述导向轮进行缩放；所述管线包括与所述三向开采机器人的调高装置相连的液压管、与所述三向开采机器人的排矸装置相连的吸尘管，与所述截割装置和行走装置相连的动力线；所述三向开采机器人的所述行走装置上设置有与所述激光导向仪配对的接收装置。本专利技术通过设计三向开采机器人，能够实现多煤层开采三维物理相似模拟试验开挖区域的高效、精准、开挖，且能够实现对开挖煤层的回收、对顶板进行临时支护等，较好的解决了现有技术存在的不足。附图说明图1为本专利技术一种试验用三向开采机器人的结构示意图；图2为图1的A-A剖面示意图；图3为图1的B-B剖面示意图；图4为图1的C-C剖面示意图；图5为三向开采机器人试验割煤系统示意图具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步详细的说明。如图1～4所示为本专利技术一种试验用三向开采机器人的结构示意图，包括：截割装置1、行走装置2、排矸装置3和支护装置4，所述截割装置1和所述排矸装置3设置在所述行走装置2上，所述支护装置4设置在所述截割装置1和所述排矸装置3上方，所述截割装置1与所述支护装置4连接；所述截割装置1用于对三维物理模拟试验的试验煤层进行截割；所述行走装置2用于带动所述截割装置、所述排矸装置和所述支护装置行走或者转向；所述排矸装置3用于与外部吸尘器连通，将所述截割装置割落的破碎材料排出三维物理模拟试验的工作面；所述支护装置4包括用于遮蔽所述截割装置的遮蔽部、以及带动所述遮蔽部和所述截割装置沿垂直所述行走装置的方向伸缩的伸缩部，所述遮蔽部设置在所述伸缩部上。具体来说，截割装置1对三维物理模拟试验的试验煤层进行截割，通过支护装置4的伸缩部带动截割装置1伸缩，从而适应截割煤层厚度的变化，通过排矸装置3将割落的破碎材料排出三维物理模拟试验的工作面，并通过行走装置行走。本专利技术通过设计三向开采机器人，能够实现多煤层开采三维物理相似模拟试验开挖区域的高效、精准、开挖，且能够实现对开挖煤层的回收、对顶板进行临时支护等，较好的解决了现有技术存在的不足。在其中一个实施例中，所述截割装置包括截割链5、动力轮6、调高轮7、张紧轮8、调高导向杆9、张拉弹簧10、以及横向导杆11，其中：所述调高导向杆9能沿垂直所述行走装置的方向伸缩，所述动力轮7设置在所述调高导向杆9的底部，所述调高轮7设置在所述调高导向杆9的顶部，所述动力轮6设置有提供动力的电机，所述横向导杆11本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种试验用三向开采机器人，其特征在于，包括：截割装置、行走装置、排矸装置和支护装置，所述截割装置和所述排矸装置设置在所述行走装置上，所述支护装置设置在所述截割装置和所述排矸装置上方，所述截割装置与所述支护装置连接；所述截割装置用于对三维物理模拟试验的试验煤层进行截割；所述行走装置用于带动所述截割装置、所述排矸装置和所述支护装置行走或者转向；所述排矸装置用于与外部吸尘器连通，将所述截割装置割落的破碎材料排出三维物理模拟试验的工作面；所述支护装置包括用于遮蔽所述截割装置的遮蔽部、以及带动所述遮蔽部和所述截割装置沿垂直所述行走装置的方向伸缩的伸缩部，所述遮蔽部设置在所述伸缩部上。

【技术特征摘要】
1.一种试验用三向开采机器人，其特征在于，包括：截割装置、行走装置、排矸装置和支护装置，所述截割装置和所述排矸装置设置在所述行走装置上，所述支护装置设置在所述截割装置和所述排矸装置上方，所述截割装置与所述支护装置连接；所述截割装置用于对三维物理模拟试验的试验煤层进行截割；所述行走装置用于带动所述截割装置、所述排矸装置和所述支护装置行走或者转向；所述排矸装置用于与外部吸尘器连通，将所述截割装置割落的破碎材料排出三维物理模拟试验的工作面；所述支护装置包括用于遮蔽所述截割装置的遮蔽部、以及带动所述遮蔽部和所述截割装置沿垂直所述行走装置的方向伸缩的伸缩部，所述遮蔽部设置在所述伸缩部上。2.根据权利要求1所述的三向开采机器人，其特征在于，所述截割装置包括截割链、动力轮、调高轮、张紧轮、调高导向杆、张拉弹簧、以及横向导杆，其中：所述调高导向杆能沿垂直所述行走装置的方向伸缩，所述动力轮设置在所述调高导向杆的底部，所述调高轮设置在所述调高导向杆的顶部，所述动力轮设置有提供动力的电机，所述横向导杆的两端分别与所述调高导向杆、所述伸缩部的固定段相连，所述调高轮与所述遮蔽部相连，所述横向导杆上设有容置所述张紧轮的导向槽，所述导向槽内设置有张拉弹簧，所述张拉弹簧一端与所述导向槽靠近所述伸缩部的端部连接，另一端与所述张紧轮连接，所述截割链绕在所述动力轮、所述调高轮、所述张紧轮上。3.根据权利要求2所述的三向开采机器人，其特征在于，所述伸缩部包括调高千斤顶，所述遮蔽部包括掩护顶梁，所述调高轮通过调高横梁与所述掩护顶梁连接。4.根据权利要求3所述的三向开采机器人，其特征在于，所述掩护顶梁的上部设置有至少一个滚动轮。5.根据权利要求2所述的三向开采机器人，其特征在于，所述动力轮包括左侧动力轮、中部动力轮和右侧动力轮，所述调高轮包括左侧调高轮、中部调高轮和右侧调高轮，所述张紧轮包括左侧张紧轮、中部张紧轮和右侧张紧轮，所述调高导向杆包括左侧调高导向杆和右侧调高导向杆，所述左侧调高导向杆的底部分别连接所述左侧动力轮和所述中部动力轮，所述左侧调高导向杆的顶部分别连接所述左侧...

【专利技术属性】
技术研发人员：周保精，庞义辉，杨继元，南清安，许联航，高昌乐，
申请(专利权)人：中国神华能源股份有限公司，北京低碳清洁能源研究所，神华神东煤炭集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京,11