定向射孔协同全宽刀盘振动切削硬岩装备及施工工艺制造技术

本发明专利技术提出了一种定向射孔协同全宽刀盘振动切削硬岩装备及施工工艺，该装备包括振动刀盘机构、旋转滚筒机构、刀盘推进油缸，振动刀盘机构通过油缸与旋转滚筒机构连接并随着旋转滚筒机构同步旋转，滚刀两侧设有两个独立射流孔，实现刀盘从底部到顶部180

【技术实现步骤摘要】
定向射孔协同全宽刀盘振动切削硬岩装备及施工工艺


[0001]本专利技术属于矿山岩巷掘进领域，具体涉及定向射孔协同全宽刀盘振动切削硬岩装备及施工工艺。

技术介绍

[0002]随着我国综采机械化的不断发展，综采工作面开采推进速度不断提高，然而岩巷掘进机械化水平普遍较低，掘进效率低、速度慢，矿井采掘衔接紧张矛盾日益凸显。现阶段矿井开拓过程中仍需要掘进大量的岩巷，随着综采技术以及先进化综采设备推广应用，矿井面临较为严峻的采掘接替紧张问题。采用综掘方式可在一定程度上提高岩巷掘进效率，但是现场应用过程中受到岩层坚硬影响，巷道掘进迎头存在粉尘浓度高、截割齿磨损严重等问题，在坚硬岩层岩巷掘进中应用并不广泛。
[0003]我国大部分的巷道挖掘施工中都会采用，单臂、双臂或者是三臂凿岩台车技术，来进行施工作业，但是现阶段我国悬臂技术上还存在着许多的不足之处，比如工作周期较长，循环耗时较大，破岩效率低等问题，因此在设备上的不足之处是影响巷道掘进质量和安全性的一个重要因素。针对现有硬岩巷掘进施工的不足和未来发展需求，研制一种新的适用于硬岩巷掘进施工装备实现硬岩巷道的快速掘进、能源资源的高效开采具有重要的意义。针对现有硬岩巷掘进施工的不足，研制一种新的适用于硬岩巷掘进施工装备实现硬岩巷道的快速掘进、能源资源的高效开采具有重要的意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种定向射孔协同全宽刀盘振动切削硬岩装备及施工工艺，采用激振方式代替传统转动破岩切削，利用高压水射流切割能力强的特点辅助高频振动下滚刀180
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环形切削，实现硬岩巷道的快速掘进。采用如下技术方案：一种定向射孔协同全宽刀盘振动切削硬岩装备，包括：车舱；刀盘推进油缸3，用于将振动刀盘机构中的滚刀11贴合至被切削硬岩表面，其设置于振动刀盘机构和旋转滚筒机构之间；所述振动刀盘机构，在定向射流机构的辅助下通过滚刀11的激振力来进行全宽巷道的破岩工作，安装于所述旋转滚筒机构上，其包括：振动板1和振动板撑板2，振动板1的内侧面与振动板撑板2连接；振动板撑板2的内侧面与刀盘推进油缸3的活塞端固定；滚刀11，设置于振动板1外侧面；活塞式激振器12，设置于振动板1内侧面延伸出来的平板上，用于提供滚刀11进行破岩工作所需要的激振力；所述旋转滚筒机构，用于转动振动刀盘机构，包括：滚筒5，用于带动所述滚刀11转动，其转动设置于所述车舱；
滚筒撑板4，设置于滚筒5上的凹槽内，其与刀盘推进油缸3的油缸端固定连接；一对旋转拉伸油缸13，位于滚筒5轴线的两侧，其油缸端均固定在车舱的后板上，两者协调配合，使滚筒5实现预设方向上的转动；固定铰链Ⅰ6和活动铰链14，固定铰链Ⅰ6安装于滚筒5上，活动铰链14铰接于对应的固定铰链Ⅰ6和对应的旋转拉伸油缸13的活塞端之间。
[0005]优选地，所述定向射流机构包括：射流入口一和射流出口一，射流入口一的输出端连通射流出口一的输入端，所述射流入口一开设于振动板1，并位于滚刀顺时针前进方向侧，所述射流出口一延伸至滚刀11表面；射流入口二和射流出口二，射流入口二的输出端连通射流出口二得输入端，所述射流入口二开设于振动板1，并位于滚刀逆时针前进方向侧，所述射流出口二延伸至滚刀11表面。
[0006]优选地，还包括：车舱底座16，其上设置所述车舱；岩渣收集机构，用于收集破岩过程中地上的岩渣和碎石，其包括：底座推进油缸18，其油缸端固定在车舱底座16下方槽口内；送料斜板17，后端与底座推进油缸18的活塞端固定，通过底座推进油缸18调整送料斜板17与车舱底座16之间的距离；旋转叶轮19，用于将地上的岩渣和碎石清扫到送料斜板17的凹槽内，其转动安装于送料斜板17；传送带23，位于送料斜板17的凹槽内，并延伸至车舱底座16的凹槽内，将旋转叶轮19清扫的岩渣和碎石运输清理。
[0007]优选地，还包括：横向拉伸油缸底座22，位于车舱的后方；固定铰链Ⅲ21，固定于横向拉伸油缸20的活塞端；横向拉伸油缸20，用于调整转向推进油缸10与车舱间夹角，其油缸端固定于横向拉伸油缸底座22，其活塞端通过固定铰链Ⅲ21，与转向推进油缸10的油缸端铰接；所述转向推进油缸10，对称安装在车舱两侧，用于推动车舱前进，其活塞端铰接于固定铰链Ⅱ9，固定铰链Ⅱ9固定于车舱。
[0008]优选地，所述旋转叶轮19的动力源采用液压马达，安装在送料斜板17内部。
[0009]优选地，还包括后撑顶机构，用于将横向拉伸油缸底座22限位于地面和巷道顶板之间，其包括：后撑顶油缸24，用于调整后撑顶板26的高度，其设置于横向拉伸油缸底座22，其活塞端朝向巷道顶板方向延伸；所述后撑顶板26，与后撑顶油缸24的活塞端固定。
[0010]优选地，前撑顶机构，用于将车舱限位于地面和巷道顶板之间，其包括：前撑顶油缸15，用于调整前撑顶板25的高度，其设置于车舱，其活塞端朝向巷道顶板方向延伸；所述前撑顶板25，与前撑顶油缸15的活塞端固定。
[0011]优选地，所述滚筒5外壁上设有放置固定铰链6的凹槽并通过螺钉将固定铰链6固定，固定铰链6和滚筒5中间均开设通槽，防止活动铰链14运动时，与固定铰链6、滚筒5产生干涉。
[0012]优选地，一对旋转拉伸油缸13的协调配合状态包括：上部的旋转拉伸油缸13拉伸，下部的旋转拉伸油缸13同步缩回，滚筒5逆时针旋转；下部的旋转拉伸油缸13拉伸，上部的旋转拉伸油缸13同步缩回，滚筒5顺时针旋转。
[0013]一种定向射孔协同全宽刀盘振动切削硬岩的施工工艺，包括以下步骤：步骤1：将定向射孔协同全宽刀盘振动切削硬岩装备运送至指定位置，前撑顶机构、后撑顶机构均上升至抵住巷道顶板，以将整体限位；通过两个旋转拉伸油缸13的协同配合使滚筒5旋转，直到滚刀平面与地面平行 ；运行刀盘推进油缸3使滚刀平面与地面贴合；步骤2：启动活塞式激振器12开关，振动板1和滚刀11同步振动；上部的旋转拉伸油缸13回缩，下部的旋转拉伸油缸13拉伸，滚筒5带动振动刀盘机构开始顺时针转动，在转动的过程中，振动板1上的滚刀11通过激振力对旋转方向上的硬岩进行破碎；在活塞式激振器12开关启动时，射流入口一处通入射流，射流在滚刀射流出口一射出，以辅助振动滚刀11破岩；步骤3：当滚刀面运动到与巷道顶板平行时，一对旋转拉伸油缸13停止运作；前撑顶机构的前撑顶油缸15缩回，后撑顶机构保持不变；横向拉伸油缸20启动调整转向推进油缸10缸至设定角度；启动转向推进油缸10，定向射孔协同全宽刀盘振动切削硬岩装备的车舱向前推进设定距离，转向推进油缸10停止拉伸，前撑顶机构重新上升至抵住巷道顶板；步骤4：上部的旋转拉伸油13拉伸，下部的旋转拉伸油缸13回缩，此时滚筒5带动振动板1逆时针旋转；关闭射流入口一，打开射流入口二，高压射流在射流出口二射出，以辅助振动滚刀破岩；当滚刀面运动回到地面平行时，一对旋转拉伸油缸13停止运作，关闭射流入口二；底座推进油缸18启动，将送料斜板17推送至设定位置，旋转叶轮19启动，将破碎后落在地上的岩渣和碎石清扫至送料斜板17上的凹槽处，再由凹槽内的传送带2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种定向射孔协同全宽刀盘振动切削硬岩装备，其特征在于，包括：车舱；刀盘推进油缸（3），用于将振动刀盘机构中的滚刀（11）贴合至被切削硬岩表面，其设置于振动刀盘机构和旋转滚筒机构之间；所述振动刀盘机构，在定向射流机构的辅助下通过滚刀（11）的激振力来进行全宽巷道的破岩工作，安装于所述旋转滚筒机构上，其包括：振动板（1）和振动板撑板（2），振动板（1）的内侧面与振动板撑板（2）连接；振动板撑板（2）的内侧面与刀盘推进油缸（3）的活塞端固定；滚刀（11），设置于振动板（1）外侧面；活塞式激振器（12），设置于振动板（1）内侧面延伸出来的平板上，用于提供滚刀（11）进行破岩工作所需要的激振力；所述旋转滚筒机构，用于转动振动刀盘机构，包括：滚筒（5），用于带动所述滚刀（11）转动，其转动设置于所述车舱；滚筒撑板（4），设置于滚筒（5）上的凹槽内，其与刀盘推进油缸（3）的油缸端固定连接；一对旋转拉伸油缸（13），位于滚筒（5）轴线的两侧，其油缸端均固定在车舱的后板上，两者协调配合，使滚筒（5）实现预设方向上的转动；固定铰链Ⅰ（6）和活动铰链（14），固定铰链Ⅰ（6）安装于滚筒（5）上，活动铰链（14）铰接于对应的固定铰链Ⅰ（6）和对应的旋转拉伸油缸（13）的活塞端之间。2.根据权利要求1所述的定向射孔协同全宽刀盘振动切削硬岩装备，其特征在于，所述定向射流机构包括：射流入口一和射流出口一，射流入口一的输出端连通射流出口一的输入端，所述射流入口一开设于振动板（1），并位于滚刀顺时针前进方向侧，所述射流出口一延伸至滚刀（11）表面；射流入口二和射流出口二，射流入口二的输出端连通射流出口二得输入端，所述射流入口二开设于振动板（1），并位于滚刀逆时针前进方向侧，所述射流出口二延伸至滚刀（11）表面。3.根据权利要求1所述的定向射孔协同全宽刀盘振动切削硬岩装备，其特征在于，还包括：车舱底座（16），其上设置所述车舱；岩渣收集机构，用于收集破岩过程中地上的岩渣和碎石，其包括：底座推进油缸（18），其油缸端固定在车舱底座（16）下方槽口内；送料斜板（17），后端与底座推进油缸（18）的活塞端固定，通过底座推进油缸（18）调整送料斜板（17）与车舱底座（16）之间的距离；旋转叶轮（19），用于将地上的岩渣和碎石清扫到送料斜板（17）的凹槽内，其转动安装于送料斜板（17）；传送带（23），位于送料斜板（17）的凹槽内，并延伸至车舱底座（16）的凹槽内，将旋转叶轮（19）清扫的岩渣和碎石运输清理。4.根据权利要求3所述的定向射孔协同全宽刀盘振动切削硬岩装备，其特征在于，还包括：
横向拉伸油缸底座（22），位于车舱的后方；固定铰链Ⅲ（21），固定于横向拉伸油缸（20）的活塞端；横向拉伸油缸（20），用于调整转向推进油缸（10）与车舱间夹角，其油缸端固定于横向拉伸油缸底座（22），其活塞端通过固定铰链Ⅲ（21），与转向推进油缸（10）的油缸端铰接；所述转向推进油缸（10），对称安装在车舱两侧，用于推动车舱前进，其活塞端铰接于固定铰链Ⅱ（9），固定铰链Ⅱ（9）固定于车舱。5.根据权利要求3所述的定向射孔协同全宽刀盘振动切削硬岩装备，其特征在于，所述旋转叶轮（19）的动力源采用液压马达，安装在送料斜板（17）内部。6.据权利要求3所述的定向射孔协同全宽刀盘振动切削硬岩装备，其特征在于，还包括后撑顶机构，用于将横向拉伸油缸底座（22）限位于地面和巷道顶板之间，其包括：后撑顶油缸（24）...

【专利技术属性】
技术研发人员：江红祥，朱真才，刘送永，张祥祥，李洪盛，宋申，路绪昌，杨圣泽，赵明金，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：