一种集冲钻、滚压、盘削于一体的硬岩掘进机及使用方法技术

本发明专利技术属于硬岩掘进设备及方法领域，特别涉及一种集冲钻、滚压、盘削于一体的硬岩掘进机及使用方法，掘进机由掘进机本体、滚压盘削截割头、冲钻装置组成，改变了传统掘进机截割形式，在截割头破岩之前，先利用冲钻装置进行冲孔，冲孔直径达到300~500毫米、深度1~1.5米（满足至少两个截割深度）后，再利用截割头以孔中心为中心开始螺旋形截割，而且截割头截割时利用的是滚刀滚压和盘削刀盘削剥落破岩相结合的破岩技术，多种破岩刀具及破岩机理同时作用于硬岩上，且不需要爆破作业，能够实现快速掘进硬岩，提高了硬岩掘进的效率和安全性。提高了硬岩掘进的效率和安全性。提高了硬岩掘进的效率和安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种集冲钻、滚压、盘削于一体的硬岩掘进机及使用方法


[0001]掘进机是用于挖掘地下巷道的机器，通常包括截割部、行走机构、铲板部、运输机构、后支撑等，行走机构将掘进机推进至工作面时，后支撑伸出并压紧工作面底板，截割部通过旋转的截割头破碎岩石，破碎的岩石掉落至铲板部，并被铲板部收集至运输机构，运输机构将碎岩运走，掘进机继续下一个工作循环。掘进机挖掘地下巷道是机械作业，不用爆破作业，具有安全、高效和成巷质量好等特点。
[0002]但是，在遇到硬岩掘进时，普通掘进机不但掘进速度慢、效率低而且截齿损坏严重、寿命短、甚至无法掘进等。现有的做法是，将掘进机后撤至安全区域后采用爆破破岩，爆破破岩后再将掘进机推进至工作面进行作业，这样需要来回移动掘进机，为间断掘进，耗时耗力，掘进效率低下，而且爆破破岩存在较大的安全隐患。所以对于硬岩掘进，急需一种不需要爆破，而且能快速掘进的新型硬岩掘进机，需要从破岩机理及破岩方法上进行突破。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于克服上述技术不足，提供一种原理简单，结构可靠，不需要爆破作业，能够快速掘进的硬岩掘进机。本专利技术提供了一种集冲钻、滚压、盘削于一体的硬岩掘进机及其使用方法，改变了传统掘进机截割形式，在截割头破岩之前，利用冲钻装置先进行冲孔，冲孔达到截割头直径和深度后，再利用截割头螺旋形截割，而且截割头截割时利用的是滚刀滚压和盘削刀盘削剥落破岩相结合的破岩技术。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：一种集冲钻、滚压、盘削于一体的硬岩掘进机，其特征在于：包括掘进机本体、滚压盘削截割头、冲钻装置，掘进机本体的前端具有截割臂，上部具有上保护壳，滚压盘削截割头安装于截割臂上，冲钻装置安装于上保护壳上；所述的滚压盘削截割头包括截割盘、截割盘减速器、截割头本体、隔板（2-4），所述的截割头本体为带前端面的锥形结构，隔板为若干纵肋和横肋组成的网状结构，包裹于截割头本体外围，截割头本体的前端面中间具有四个开槽，每个开槽内安装有一个盘型滚刀，截割头本体的前端面周围一圈分布有若干盘削刀电机，盘削刀电机的输出轴上安装有盘削刀轴，盘削刀轴上设有盘削刀，盘削刀的外圈上镶嵌有盘削刀牙齿；冲钻装置包括底板、滑轨、滑轨铰耳、底滑座、底滑座铰耳、伸缩升降架、上滑轨、钻机推进液压缸、钻机、钻杆、上滑座组，底板位于上保护壳上；在底板上左右对称设置有两条滑轨，滑轨尾部设有滑轨铰耳，头部设有底滑座，底滑座可沿滑轨活动，底滑座上部具有底滑座铰耳，上滑座组安装在伸缩升降架上，钻杆位于钻机前端，钻机位于上滑座组上前后移动；伸缩升降架包括一级液压缸、一级杆下部铰耳、一级杆、一级杆头部铰耳、一级杆尾部铰耳、二级液压缸、二级杆、二级杆下部铰耳、二级杆头部铰耳、三级杆、二级杆尾部铰耳、三级液压缸、三级杆头部铰耳、三级杆下部铰耳、三级杆上部前段铰耳、三级杆上部后段铰耳、调倾液压缸、竖梁、竖梁下部铰耳、竖梁尾部铰耳；其中，一级杆和二级杆均沿长度方向开设
有滑槽，所述一级杆下部铰耳位于一级杆靠底滑座位置，一级液压缸一端连接滑轨铰耳，另一端连接一级杆下部铰耳，一级杆头部铰耳位于一级杆的头部，一级杆尾部铰耳位于一级杆的尾部，一级杆头部铰耳连接底滑座铰耳，所述二级杆的尾部具有二级杆尾部铰耳，靠头部下部位置设有二级杆下部铰耳，二级杆的头部具有二级杆头部铰耳，二级杆头部铰耳位于一级杆的滑槽内活动，所述二级液压缸一端连接一级杆尾部铰耳，另一端连接二级杆下部铰耳，所述三级杆的尾部具有三级杆上部后段铰耳，头部具有三级杆头部铰耳，三级杆头部铰耳位于二级杆的滑槽内活动，三级杆下部靠近三级杆头部铰耳的位置设有三级杆下部铰耳，三级杆上部靠近三级杆头部铰耳的位置设有三级杆上部前段铰耳，所述三级液压缸的一端连接二级杆尾部铰耳，另一端连接三级杆下部铰耳，所述竖梁的下部设有竖梁尾部铰耳和竖梁下部铰耳，竖梁尾部铰耳与三级杆上部后段铰耳连接，竖梁下部铰耳与三级杆上部前段铰耳之间设有调倾液压缸；一根上滑轨对应一根竖梁安装，竖梁底部固定焊接有横梁铰耳，两根竖梁底部的横梁铰耳之间设有径向转动的横梁，上滑座组位于上滑轨上，两根上滑轨上滑座组之间设有钻机底板，钻机固定于钻机底板上，钻机底板底部为钻机底板铰耳，钻机推进液压缸的缸筒与横梁固定连接，钻机推进液压缸的活塞杆与钻机底板铰耳连接。
[0005]作为更进一步的优选方案，截割盘减速器的输入轴与截割臂驱动轴相连接，所述球形盘中心位置设有截割盘传动轴，截割盘减速器的输出轴与截割盘传动轴相连接，将截割臂驱动轴的动力传递给截割盘，带动截割盘旋转，截割盘减速器的壳体与截割臂驱动轴的壳体固定连接。
[0006]作为更进一步的优选方案，截割头本体侧壁一周设有至少四个截割盘，截割盘与截割头本体之间为截割盘减速器；所述截割盘包括球形盘，球形盘中间具有四个开槽，每个开槽内安装有一个盘型滚刀，若干盘削刀电机分布于球形盘一周上，盘削刀轴安装于盘削刀电机的输出轴，盘削刀安装于盘削刀轴，盘削刀的外圈上镶嵌有盘削刀牙齿。
[0007]作为更进一步的优选方案，隔板上设有盘削刀电机，盘削刀电机上具有盘削刀轴，盘削刀安装在盘削刀轴上，盘削刀电机外围设有扣件，扣件的两侧通过螺栓与隔板固定，扣件的两侧与隔板之间还设有垫板。
[0008]作为更进一步的优选方案，钻机为空气动力钻，使用压缩空气为动力，钻孔直径达到300毫米，钻深达到1米以上。
[0009]作为更进一步的优选方案，一级液压缸、二级液压缸、三级液压缸、调倾液压缸、钻机推进液压缸均为多级液压缸。
[0010]作为更进一步的优选方案，横隔板成螺旋分布，竖隔板均匀分布，横、竖隔板交叉形成网格，既增强了截割头的强度，又增加了碎岩的容纳空间，便于碎岩排出。
[0011]作为更进一步的优选方案，一级液压缸、二级液压缸、三级液压缸的活塞杆依次缩回时，可以带动一级杆、二级杆、三级杆依次朝向掘进机截割一侧移动和上升；一级液压缸、二级液压缸、三级液压缸的活塞杆依次伸出时，可以带动一级杆、二级杆、三级杆依次朝向掘进机后支撑一侧移动和下降，实现冲钻装置分级升降和前后移动。
[0012]作为更进一步的优选方案，底滑座下部截面形状能与倒H形滑轨配合、前后滑动，且能保证底滑座上部所连接的装置不发生侧翻；所述的上滑轨为倒H形，上滑座下部截面形状也为倒H形，能够与上滑轨配合滑动，且能保证钻机不侧翻
一种集冲钻、滚压、盘削于一体的硬岩掘进机的工作方法，包括以下步骤，掘进机推进至工作面，后支撑伸出并压紧工作面底板后，一级液压缸、二级液压缸、三级液压缸的活塞杆依次缩回，带动一级杆、二级杆、三级杆依次朝向掘进机截割一侧移动和上升；达到预定高度和距离后，钻机推进液压缸的活塞杆缩回，拉动钻机进一步靠近工作面；调倾液压缸的活塞杆伸出或者缩回，来调整钻机倾角；倾角达到冲钻孔要求后，启动钻机，钻杆开始冲孔钻进工作面，当冲孔直径达到300~500毫米、深度1~1.5米，满足至少两个截割深度后，钻机反转，钻杆退回，关闭钻机；钻机推进液压缸的活塞杆伸出，推动钻机远离工作面；三级液压缸、二级液压缸、一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种集冲钻、滚压、盘削于一体的硬岩掘进机，其特征在于：包括掘进机本体（1）、滚压盘削截割头（2）、冲钻装置（3），掘进机本体（1）的前端具有截割臂（1-1），上部具有上保护壳（1-2），滚压盘削截割头（2）安装于截割臂（1-1）上，冲钻装置（3）安装于上保护壳（1-2）上；所述的滚压盘削截割头（2）包括截割盘（2-1）、截割盘减速器（2-2）、截割头本体（2-3）、隔板（2-4），所述的截割头本体（2-3）为带前端面的锥形结构，隔板（2-4）为若干纵肋和横肋组成的网状结构，包裹于截割头本体（2-3）外围，截割头本体（2-3）的前端面中间具有四个开槽，每个开槽内安装有一个盘型滚刀（2-1-7），截割头本体（2-3）的前端面周围一圈分布有若干盘削刀电机（2-1-3），盘削刀电机（2-1-3）的输出轴上安装有盘削刀轴（2-1-4），盘削刀轴（2-1-4）上设有盘削刀（2-1-5），盘削刀（2-1-5）的外圈上镶嵌有盘削刀牙齿（2-1-6）；所述的冲钻装置（3）包括底板（3-1）、滑轨（3-2）、滑轨铰耳（3-3）、底滑座（3-4）、底滑座铰耳（3-5）、伸缩升降架（3-6）、上滑轨（3-7）、钻机推进液压缸（3-10）、钻机（3-13）、钻杆（3-14）、上滑座组（3-15），底板（3-1）位于上保护壳（1-2）上；在底板上左右对称设置有两条滑轨（3-2），滑轨（3-2）尾部设有滑轨铰耳（3-3），头部设有底滑座（3-4），底滑座（3-4）可沿滑轨（3-2）活动，底滑座（3-4）上部具有底滑座铰耳（3-5），上滑座组（3-15）安装在伸缩升降架（3-6）上，钻杆（3-14）位于钻机（3-13）前端，钻机（3-13）位于上滑座组（3-15）上能前后移动；所述伸缩升降架（3-6）包括一级液压缸（3-6-1）、一级杆下部铰耳（3-6-2）、一级杆(3-6-3)、一级杆头部铰耳（3-6-4）、一级杆尾部铰耳（3-6-5）、二级液压缸（3-6-6）、二级杆(3-6-7)、二级杆下部铰耳（3-6-8）、二级杆头部铰耳（3-6-9）、三级杆(3-6-10)、二级杆尾部铰耳（3-6-11）、三级液压缸（3-6-12）、三级杆头部铰耳（3-6-13）、三级杆下部铰耳（3-6-14）、三级杆上部前段铰耳（3-6-15）、三级杆上部后段铰耳（3-6-16）、调倾液压缸（3-6-17）、竖梁（3-6-18）、竖梁下部铰耳（3-6-19）、竖梁尾部铰耳（3-6-20）；其中，一级杆(3-6-3)和二级杆(3-6-7)均沿长度方向开设有滑槽，所述一级杆下部铰耳（3-6-2）位于一级杆靠底滑座（3-4）位置，一级液压缸（3-6-1）一端连接滑轨铰耳（3-3），另一端连接一级杆下部铰耳（3-6-2），一级杆头部铰耳（3-6-4）位于一级杆的头部，一级杆尾部铰耳（3-6-5）位于一级杆的尾部，一级杆头部铰耳（3-6-4）连接底滑座铰耳（3-5），所述二级杆的尾部具有二级杆尾部铰耳（3-6-11），靠头部下部位置设有二级杆下部铰耳（3-6-8），二级杆的头部具有二级杆头部铰耳（3-6-9），二级杆头部铰耳（3-6-9）位于一级杆的滑槽内活动，所述二级液压缸（3-6-6）一端连接一级杆尾部铰耳（3-6-5），另一端连接二级杆下部铰耳（3-6-8），所述三级杆的尾部具有三级杆上部后段铰耳（3-6-16），头部具有三级杆头部铰耳（3-6-13），三级杆头部铰耳（3-6-13）位于二级杆的滑槽内活动，三级杆下部靠近三级杆头部铰耳（3-6-13）的位置设有三级杆下部铰耳（3-6-14），三级杆上部靠近三级杆头部铰耳（3-6-13）的位置设有三级杆上部前段铰耳（3-6-15），所述三级液压缸（3-6-12）的一端连接二级杆尾部铰耳（3-6-11），另一端连接三级杆下部铰耳（3-6-14），所述竖梁（3-6-18）的下部设有竖梁尾部铰耳（3-6-20）和竖梁下部铰耳（3-6-19），竖梁尾部铰耳（3-6-20）与三级杆上部后段铰耳（3-6-16）连接，竖梁下部铰耳（3-6-19）与三级杆上部前段铰耳（3-6-15）之间设有调倾液压缸（3-6-17）；一根上滑轨（3-7）对应一根竖梁（3-6-18）安装，竖梁（3-6-18）底部固定焊接有横梁铰
耳（3-9），两根竖梁（3-6-18）底部的横梁铰耳（3-9）之间设有径向转动的横梁（3-8），上滑座组（3-15）位于上滑轨（3-7）上，两根上滑轨（3-7）之间设有钻机底板（3-12），钻机底板(3-12)的两端分别与两个上滑座3-15固定连接，钻机（3-13）固定于钻机底板（3-12）上，钻机底板（3-12）底部为钻机底板铰耳（3-11...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘送永，李强，江红祥，李洪盛，崔玉明，张德义，谢奇志，孙敦凯，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：