一种预切槽硬岩矿体旋转振动连续截割设备及其施工工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种预切槽硬岩矿体旋转振动连续截割设备及其施工工艺，由矿体切槽机构、矿体截割机构、矿石铲运机构、行走机构、液压泵站、液压配给及控制系统、液压激振器、操作室组成；所述矿体切槽机构从内向外截割矿体形成预切槽，解除应力，促使裂隙发育，增加矿体自由面；所述矿体截割机构旋转振动截割矿体，前、后截割机构的截割方向都指向预切槽，呈以斜拉破坏为主的方式破岩落矿。本发明专利技术对矿块进行板条式往复截割，伴随设备往复行走，所述切槽机构对矿体进行连续预切槽，所述截割机构对矿体进行旋转振动截割，所述铲运机构对截落的矿石进行连续铲运，采矿作业协同连续，设备无需掉头，并可确保较低的矿石损失率和贫化率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种硬岩矿体截割设备，具体是涉及一种预切槽硬岩矿体旋转振动连续截割设备及其施工工艺。
技术介绍
目前主导硬岩矿体回采的传统凿岩爆破方法日益暴露出作业危险、生产效率低、能量利用率低、衍生破坏大等严重缺陷，与现代工业所要求的安全、高效原则相悖；同时，爆破也是诱发岩爆、突水等灾害的重要因素。因此，为了适应国民经济的快速发展，必须打破硬岩采矿这一基础产业以钻爆法开采为主的格局，改革采矿工艺。众所周知，硬岩非爆机械化连续开采是减少矿山开采灾害的有效途径，是矿山朝安全低耗、高产高效发展的有力保证，同时也是实现智能化无人采矿梦想的基础。非爆机械化连续开采具有传统钻爆法开采无不可比拟的优点，主要表现为安全性高、成本低、生产效率高、作业环境好，劳动强度低、矿石损失贫化率低、衍生破坏小等特点。随着我国浅部矿产资源的开采殆尽，深部开采是必然趋势。深部矿产资源呈现出如下特点：缓倾斜层状矿床居多；中低品位矿石居多；高地应力开采环境是常态。可以利用岩层高地应力，通过开挖诱导工程调控岩体储能用于预先致裂深部硬岩矿体，大幅提高其机械截割可行性。深部矿石品位降低，为了满足下游工业需求，地下集约化规模化开采将是必然，同时深部矿床缓倾斜以及高地应力的赋存特点，为硬岩矿体非爆机械化连续开采提供了有利条件。目前，例如滚筒采煤机、连续采煤机、悬臂式掘进机等基于截齿或刀具旋转切割的矿山机械化连续采掘设备已经广泛应用于煤层采掘作业，为煤矿的安全、高效、高产规模化开采提供了有力保障。然而相对于煤岩强度低、硬度小、轻而脆、裂隙发育等特性，非煤硬岩矿体则普遍具有高强度、高硬度、高磨蚀性、完整性好等特点，当采矿机械的破岩机具与矿体接触后难以一次性高效地截落矿石，而是多次重复与矿石摩擦，极易产生高温，在高接触应力和高温作用下截齿或刀具极易磨损，同时产生大量矿尘且呼吸性矿尘浓度高，从而导致开采成本居高不下并且作业环境差，最终致使非爆机械化连续开采在硬岩矿山的应用受到直接限制。为解决上述技术难题，本专利技术提供了一种预切槽硬岩矿体旋转振动连续截割设备。
技术实现思路
本专利技术所要解决的第一个技术问题是提供一种开采成本低、效率高、产能大的用于非爆机械化连续开采的预切槽硬岩矿体旋转振动连续截割设备。本专利技术所要解决的第二个技术问题是提供一种该预切槽硬岩矿体旋转振动连续截割设备的施工工艺。为了解决上述第一个技术问题，本专利技术提供的预切槽硬岩矿体旋转振动连续截割设备，包括安设在设备前后并伸出的用于预先在待截割矿体内形成水平切槽的两个矿体切槽机构、布置在设备前后一上一下的两个矿体截割机构、安装在设备底部前后的矿石铲运机构和行走机构；所述的矿体切槽机构包括前切槽机构和后切槽机构，所述的前切槽机构和后切槽机构均包括：双切槽盘、用于撑托所述的双切槽盘和控制切槽深度的前探梁、用于调整切槽高度的摇臂、用于调整所述的前探梁的角度从而保证切槽与底板平行的调平伸缩式液压缸，所述的前探梁的前端撑托所述的双切槽盘，后端铰接在所述的摇臂的前端，所述的摇臂的后端铰接在所述的行走机构上，所述的调平伸缩式液压缸的一端与所述的前探梁铰接，另一端与所述的摇臂铰接；所述的双切槽盘的上下盘体上等间距交替偏错布置有镐形切槽截齿；所述的矿体截割机构包括前截割机构和后截割机构，所述的前截割机构和所述的后截割机构均由截割滚筒和调高摆臂两部分组成，调高摆臂的前端设有所述的截割滚筒，调高摆臂的后端铰接在所述的行走机构上；所述的截割滚筒上布置有面板，所述的面板的外缘设有镐形割矿截齿；所述的前截割机构的截割滚筒的旋转方向和所述的后截割机构的截割滚筒的旋转方向保证前后两个截割滚筒的截割方向都指向矿壁上预切槽；前后截割滚筒上的螺旋面板的螺旋方向相反；所述的矿石铲运机构相对于前截割机构、后截割机构也包括有前铲运机构、后铲运机构两个，所述的前铲运机构和所述的后铲运机构均主要包括：用于推铲聚拢截落矿石的铲板、一端与所述的铲板连接另一端与所述的行走机构铰接的双摇臂和一端与所述的铲板铰接另一端与所述的行走机构铰接用于控制所述的铲板抬升和降落来调整推铲高度的调高伸缩式液压缸，安装在所述的铲板上呈相向转动的三爪星轮，一端与前、后所述的铲板对应对接的前刮板输送机、后刮板输送机，位于设备底盘中部的与所述的前刮板输送机和所述的后刮板输送机的另一端对接共用的中部共用刮板输送机、以及用于固定各刮板输送机的托辊。所述行走机构采用钢制履带底盘行走机构。所述前切槽机构作用于矿体的位置在前截割机构作用于矿体的位置之前且保持一定的距离，即待截割矿体上的切槽轮廓线在截割轮廓线的前面，相应地后截割机构的截割轮廓线与前截割机构的截割轮廓线间的滞后距离等于两截割滚筒中轴线间的距离。所述的前刮板输送机、后刮板输送机和中部共用刮板输送机呈“T”型布置。所述的截割滚筒上布置的面板为双螺旋面板，所述的双螺旋面板(13)的外缘等间距交替偏错安设有所述的镐形割矿截齿。所述的镐形切槽截齿等间距交替偏错布置在所述的双切槽盘的上下盘体上。为了解决上述第二个技术问题，本专利技术提供的预切槽硬岩矿体旋转振动连续截割设备的施工工艺，其特征是：在矿壁两端头进行斜切进刀，每次保持一个截割滚筒厚度的进尺，进刀完成后保持设备平行于矿壁行走，沿行走方向前切槽机构在待截割矿体上预切槽、前截割机构截割上部矿体、前铲运机构铲运该次截割行程上前截割机构截落的矿石和上次截割行程上后截割机构截落的矿石，而后切槽机构停歇、后截割机构截割下部矿体、后铲运机构停止转运或用于平整底板。其具体工艺过程如下：①确定切槽高度、截割矿体厚度、底板位置，从而调整切槽机构上切槽盘、截割机构上截割滚筒、铲运机构上铲板的作用位置；②在矿壁端头进行斜切进刀，进刀到设定的进尺后调整设备与矿壁平行开始行走截割，进行此进尺内矿体的切槽、截割，伴随截割滚筒的旋转振动连续截割前铲运机构将前截割滚筒截落的矿石运出，直至前截割滚筒将矿壁上部一个进尺内的矿体全部截落；③停止设备行走和切槽，但保持截割滚筒运转，将截割上部矿体的滚筒降落至底板，将截割下部矿体的滚筒抬升至截割矿体厚度的上边缘，然后反向行走截割端头矿壁下部遗留的矿体，继而完成斜切进刀，调整设备后开始反向行走截割，进行下一进尺内矿体的切槽、截割，直至矿壁端头，至此完成一个往复截割周期；④重复①→②→③过程，直至一个采场内的矿体全本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种预切槽硬岩矿体旋转振动连续截割设备，包括安设在设备前后并伸出的用于预先在待截割矿体内形成水平切槽的两个矿体切槽机构、布置在设备前后一上一下的两个矿体截割机构、安装在设备底部前后的矿石铲运机构和行走机构(28)；其特征是：所述的矿体切槽机构包括前切槽机构(1)和后切槽机构(2)，所述的前切槽机构(1)和后切槽机构(2)均包括：双切槽盘(3)、用于撑托所述的双切槽盘(3)和控制切槽深度的前探梁(4)、用于调整切槽高度的摇臂(5)、用于调整所述的前探梁(4)的角度从而保证切槽与底板平行的调平伸缩式液压缸(6)，所述的前探梁(4)的前端撑托所述的双切槽盘(3)，后端铰接在所述的摇臂(5)的前端，所述的摇臂(5)的后端铰接在所述的行走机构(28)上，所述的调平伸缩式液压缸(6)的一端与所述的前探梁(4)铰接，另一端与所述的摇臂(5)铰接；所述的双切槽盘(3)的上下盘体上布置有镐形切槽截齿(7)；所述的矿体截割机构包括前截割机构(9)和后截割机构(10)，所述的前截割机构(9)和所述的后截割机构(10)均由截割滚筒(11)和调高摆臂(12)两部分组成，调高摆臂(12)的前端设有所述的截割滚筒(11)，调高摆臂(12)的后端铰接在所述的行走机构(28)上；所述的截割滚筒(11)上布置有面板，所述的面板的外缘设有镐形割矿截齿(14)；所述的前截割机构(9)的截割滚筒的旋转方向和所述的后截割机构(10)的截割滚筒的旋转方向保证前后两个截割滚筒(11)的截割方向都指向矿壁上预切槽(37)；前后截割滚筒上的螺旋面板的螺旋方向相反；所述的矿石铲运机构包括有前铲运机构(17)和后铲运机构(18)，所述的前铲运机构(17)和所述的后铲运机构(18)均主要包括：用于推铲聚拢截落矿石的铲板(19)、一端与所述的铲板(19)连接另一端与所述的行走机构(28)铰接的双摇臂(20)和一端与所述的铲板(19)铰接另一端与所述的行走机构(28)铰接用于控制所述的铲板(19)抬升和降落来调整推铲高度的调高伸缩式液压缸(21)，安装在所述的铲板(19)上呈相向转动的三爪星轮(22)，一端与前、后所述的铲板(19)对应对接的前刮板输送机(23)、后刮板输送机(24)，位于设备底盘中部的与所述的前刮板输送机(23)和所述的后刮板输送机(24)的另一端对接共用的中部共用刮板输送机(25)、以及用于固定各刮板输送机的托辊(26)。...

【技术特征摘要】
1.一种预切槽硬岩矿体旋转振动连续截割设备，包括安设在设
备前后并伸出的用于预先在待截割矿体内形成水平切槽的两个矿体
切槽机构、布置在设备前后一上一下的两个矿体截割机构、安装在设
备底部前后的矿石铲运机构和行走机构(28)；其特征是：
所述的矿体切槽机构包括前切槽机构(1)和后切槽机构(2)，所述
的前切槽机构(1)和后切槽机构(2)均包括：双切槽盘(3)、用于撑托
所述的双切槽盘(3)和控制切槽深度的前探梁(4)、用于调整切槽高度
的摇臂(5)、用于调整所述的前探梁(4)的角度从而保证切槽与底板平
行的调平伸缩式液压缸(6)，所述的前探梁(4)的前端撑托所述的双切
槽盘(3)，后端铰接在所述的摇臂(5)的前端，所述的摇臂(5)的后端
铰接在所述的行走机构(28)上，所述的调平伸缩式液压缸(6)的一端
与所述的前探梁(4)铰接，另一端与所述的摇臂(5)铰接；所述的双切
槽盘(3)的上下盘体上布置有镐形切槽截齿(7)；
所述的矿体截割机构包括前截割机构(9)和后截割机构(10)，所
述的前截割机构(9)和所述的后截割机构(10)均由截割滚筒(11)和调
高摆臂(12)两部分组成，调高摆臂(12)的前端设有所述的截割滚筒
(11)，调高摆臂(12)的后端铰接在所述的行走机构(28)上；所述的截
割滚筒(11)上布置有面板，所述的面板的外缘设有镐形割矿截齿
(14)；所述的前截割机构(9)的截割滚筒的旋转方向和所述的后截割
机构(10)的截割滚筒的旋转方向保证前后两个截割滚筒(11)的截割
方向都指向矿壁上预切槽(37)；前后截割滚筒上的螺旋面板的螺旋方
向相反；
所述的矿石铲运机构包括有前铲运机构(17)和后铲运机构(18)，
所述的前铲运机构(17)和所述的后铲运机构(18)均主要包括：用于推
铲聚拢截落矿石的铲板(19)、一端与所述的铲板(19)连接另一端与所
述的行走机构(28)铰接的双摇臂(20)和一端与所述的铲板(19)铰接
另一端与所述的行走机构(28)铰接用于控制所述的铲板(19)抬升和
降落来调整推铲高度的调高伸缩式液压缸(21)，安装在所述的铲板
(19)上呈相向转动的三爪星轮(22)，一端与前、后所述的铲板(19)对
应对接的前刮板输送机(23)、后刮板输送机(24)，位于设备底盘中部
的与所述的前刮板输送机(23)和所述的后刮板输送机(24)的另一端
对接共用的中部共用刮板输送机(25)、以及用于固定各刮板输送机的
托辊(26)。
2.根据权利要求1所述的预切槽硬岩矿体旋转振动连续截割设...

【专利技术属性】
技术研发人员：李夕兵，王少锋，赵国彦，宫凤强，李响，冯帆，陈冲，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43