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一种硬岩掘进机
申请号	CN202211099031.8	申请日	2022-09-07	公开(公告)号	CN115522948A	公开(公告)日	2022-12-27
申请人	山东科技大学; 北斗天地(北京)科技有限公司;			发明人	张坤; 马俊鹏; 孙政贤; 魏训涛; 孟祥军; 杜明超; 黄梁松; 赵美; 刘亚; 董晓勇; 李玉霞;
摘要	本发明公开了一种硬岩掘进机，涉及煤矿开采机械技术领域，其包括安装在掘进机机身上方的破碎装置、安装在掘进机机身前方的截割装置、安装在截割装置上的水刀装置，其中，水刀装置采用水刀对硬岩面进行切割进而将硬岩面切割成网状；截割装置与硬岩壁的接触面积大于破碎装置和水刀装置，可以先利用水刀装置将待开掘的岩壁切成网状，将整个岩壁分割为多个独立的方柱岩块，然后再利用破碎装置很轻易的便可把岩块打碎，在岩块打碎之后，再利用与岩层接触面积较大的截割装置对岩壁剩余的凸起进行打磨，打磨完毕后继续利用水刀装置进行下一步的切割工作，通过将三种破坏方式结合在一起，在实现快速掘进的前提下提高掘进机的使用寿命。
权利要求	1.一种硬岩掘进机，其特征在于，所述硬岩掘进机包括安装在掘进机机身上方的破碎装置、安装在掘进机机身前方的截割装置、安装在截割装置上的水刀装置，其中，水刀装置采用水刀对硬岩面进行切割进而将硬岩面切割成网状；截割装置与硬岩壁的接触面积大于破碎装置和水刀装置，两个相同的水刀装置分别位于掘进机机身的两侧。 2.根据权利要求1所述的硬岩掘进机，其特征在于，截割装置包括截割滚筒、分别设置在截割滚筒两侧的第一水刀机械臂托板和第二水刀机械臂托板、位于截割滚筒后方的安装凹槽，截割滚筒用于对岩壁凸起进行打磨，第一水刀机械臂托板和第二水刀机械臂托板用于在非工作情况下支撑掘进机两侧的水刀机械臂，安装凹槽用于固定截割臂。 3.根据权利要求1或2所述的硬岩掘进机，其特征在于，水刀装置包括水刀、第一水刀连杆、第二水刀连杆、第三水刀连杆、水刀臂支撑、水刀臂加固杆、水刀臂固定板、第一水刀连杆液压装置、第二水刀连杆液压装置和第三水刀连杆液压装置，其中，水刀臂固定板的一端铰接安装在掘进机机身上，第二水刀连杆的两端分别铰接固定在第一水刀连杆和第三水刀连杆的端部。 4.根据权利要求3所述的硬岩掘进机，其特征在于，水刀铰接安装在第一水刀连杆的端部，第一水刀连接杆液压装置的油缸铰接安装在第一水刀连杆上，第一水刀连接杆液压装置的油缸杆铰接安装在水刀上，第二水刀连接杆液压装置的两端分别铰接固定在第一水刀连杆和第二水刀连杆上。 5.根据权利要求3所述的硬岩掘进机，其特征在于，第三水刀连接杆液压装置的两端分别铰接固定在第二水刀连杆和第三水刀连杆上，水刀臂支撑腿的上端固定在第三水刀连杆上，水刀臂加固杆铰接安装在第三水刀连杆上，第四水刀连接杆液压装置的两端分别铰接安装在第三水刀连杆和水刀臂固定板上。 6.根据权利要求5所述的硬岩掘进机，其特征在于，水刀用于喷射高压水流实现切割硬岩，第一水刀连杆、第二水刀连杆、第三水刀连杆、第一水刀连杆液压装置、第二水刀连杆液压装置和第三水刀连杆液压装置相互配合组成水刀机械臂，第一水刀连杆液压装置连接水刀和第一水刀连杆用于驱动水刀改变俯仰角，第四水刀连接杆液压装置连接第三水刀连杆和水刀臂加固板用于驱动第三水刀连杆改变航向角。 7.根据权利要求1或2所述的硬岩掘进机，其特征在于，破碎装置包括破拆锤、第一破拆锤连杆、第二破拆锤连杆、第三破拆锤连杆、破拆机械臂底座、第一破拆锤连杆液压装置、第二破拆锤连杆液压装置、第三破拆锤连杆液压装置和第四破拆锤连杆液压装置，破拆机械臂底座固定在掘进机机身的上方。 8.根据权利要求7所述的硬岩掘进机，其特征在于，破拆锤铰接安装在第一破拆锤连杆的前端，第二破拆锤连杆的两端分别铰接安装在第一破拆锤连杆和第三破拆锤连杆的端部，第三破拆锤连杆的另一端铰接固定在破拆机械臂底座上。 9.根据权利要求7所述的硬岩掘进机，其特征在于，第一破拆锤连杆液压装置的两端分别铰接固定在破拆锤和第一破拆锤连杆上，第二破拆锤连杆液压装置的两端分别铰接固定在第一破拆锤连杆和第二破拆锤连杆上，第三破拆锤连杆液压装置的两端分别铰接固定在第二破拆锤连杆和第三破拆锤连杆上，第四破拆锤连杆液压装置的两端分别铰接固定在第三破拆锤连杆和破拆机械臂底座上。 10.根据权利要求7所述的硬岩掘进机，其特征在于，第一破拆锤连杆、第二破拆锤连杆、第三破拆锤连杆、破拆机械臂底座、第一破拆锤连杆液压装置、第二破拆锤连杆液压装置、第三破拆锤连杆液压装置和第四破拆锤连杆液压装置组成破拆锤的机械臂。
说明书全文	一种硬岩掘进机技术领域 [0001] 本发明涉及煤矿开采机械技术领域，尤其涉及一种硬岩掘进机。背景技术 [0002] 随着煤矿资源的开采，露天煤矿数量不断减少，煤矿开采工作转移至深层煤矿。在进行深层煤矿开采时，需要先利用掘进机开掘出供煤矿设备、煤矿工人通行的巷道，进而再去完成支护、采煤等工作。在开掘过程中不可避免的会遇到硬度较高的岩石，但目前掘进过程中使用的掘进方均是利用掘进机的截割头将工作面上岩石打碎以实现掘进工作，当遇到质地很硬的岩石层时，如果继续使用传统的掘进机截割头进行掘进工作，会严重降低掘进机截割头的使用寿命。如何在高效率掘进的前提下完成硬岩开掘是煤矿资源开发工作中面临的一个问题。发明内容 [0003] 本发明提供一种硬岩掘进机，利用水刀、破拆锤和截割滚筒对岩壁进行破坏，在保证掘进速度的同时提高掘进质量。 [0004] 本发明提供的具体技术方案如下： [0005] 本发明提供的一种硬岩掘进机包括安装在掘进机机身上方的破碎装置、安装在掘进机机身前方的截割装置、安装在截割装置上的水刀装置，其中，水刀装置采用水刀对硬岩面进行切割进而将硬岩面切割成网状；截割装置与硬岩壁的接触面积大于破碎装置和水刀装置，两个相同的水刀装置分别位于掘进机机身的两侧。 [0006] 可选的，截割装置包括截割滚筒、分别设置在截割滚筒两侧的第一水刀机械臂托板和第二水刀机械臂托板、位于截割滚筒后方的安装凹槽，截割滚筒用于对岩壁凸起进行打磨，第一水刀机械臂托板和第二水刀机械臂托板用于在非工作情况下支撑掘进机两侧的水刀机械臂，安装凹槽用于固定截割臂。 [0007] 可选的，水刀装置包括水刀、第一水刀连杆、第二水刀连杆、第三水刀连杆、水刀臂支撑、水刀臂加固杆、水刀臂固定板、第一水刀连杆液压装置、第二水刀连杆液压装置和第三水刀连杆液压装置，其中，水刀臂固定板的一端铰接安装在掘进机机身上，第二水刀连杆的两端分别铰接固定在第一水刀连杆和第三水刀连杆的端部。 [0008] 可选的，水刀铰接安装在第一水刀连杆的端部，第一水刀连接杆液压装置的油缸铰接安装在第一水刀连杆上，第一水刀连接杆液压装置的油缸杆铰接安装在水刀上，第二水刀连接杆液压装置的两端分别铰接固定在第一水刀连杆和第二水刀连杆上。 [0009] 可选的，第三水刀连接杆液压装置的两端分别铰接固定在第二水刀连杆和第三水刀连杆上，水刀臂支撑腿的上端固定在第三水刀连杆上，水刀臂加固杆铰接安装在第三水刀连杆上，第四水刀连接杆液压装置的两端分别铰接安装在第三水刀连杆和水刀臂固定板上。 [0010] 可选的，水刀用于喷射高压水流实现切割硬岩，第一水刀连杆、第二水刀连杆、第三水刀连杆、第一水刀连杆液压装置、第二水刀连杆液压装置和第三水刀连杆液压装置相互配合组成水刀机械臂，第一水刀连杆液压装置连接水刀和第一水刀连杆用于驱动水刀改变俯仰角，第四水刀连接杆液压装置连接第三水刀连杆和水刀臂加固板用于驱动第三水刀连杆改变航向角。 [0011] 可选的，破碎装置包括破拆锤、第一破拆锤连杆、第二破拆锤连杆、第三破拆锤连杆、破拆机械臂底座、第一破拆锤连杆液压装置、第二破拆锤连杆液压装置、第三破拆锤连杆液压装置和第四破拆锤连杆液压装置，破拆机械臂底座固定在掘进机机身的上方。 [0012] 可选的，破拆锤铰接安装在第一破拆锤连杆的前端，第二破拆锤连杆的两端分别铰接安装在第一破拆锤连杆和第三破拆锤连杆的端部，第三破拆锤连杆的另一端铰接固定在破拆机械臂底座上。 [0013] 可选的，第一破拆锤连杆液压装置的两端分别铰接固定在破拆锤和第一破拆锤连杆上，第二破拆锤连杆液压装置的两端分别铰接固定在第一破拆锤连杆和第二破拆锤连杆上，第三破拆锤连杆液压装置的两端分别铰接固定在第二破拆锤连杆和第三破拆锤连杆上，第四破拆锤连杆液压装置的两端分别铰接固定在第三破拆锤连杆和破拆机械臂底座上。 [0014] 可选的，第一破拆锤连杆、第二破拆锤连杆、第三破拆锤连杆、破拆机械臂底座、第一破拆锤连杆液压装置、第二破拆锤连杆液压装置、第三破拆锤连杆液压装置和第四破拆锤连杆液压装置组成破拆锤的机械臂。 [0015] 本发明提供的一种硬岩掘进机包括安装在掘进机机身上方的破碎装置、安装在掘进机机身前方的截割装置、安装在截割装置上的水刀装置，其中，水刀装置采用水刀对硬岩面进行切割进而将硬岩面切割成网状；截割装置与硬岩壁的接触面积大于破碎装置和水刀装置，可以先利用水刀装置将待开掘的岩壁切成网状，将整个岩壁分割为多个独立的方柱岩块，各方柱岩块之间不在存在力的作用，然后再利用破碎装置很轻易的便可把岩块打碎，在岩块打碎之后，再利用与岩层接触面积较大的截割装置对岩壁剩余的凸起进行打磨，打磨完毕后继续利用水刀装置进行下一步的切割工作，通过将三种破坏方式结合在一起，在实现快速掘进的前提下提高掘进机的使用寿命。附图说明 [0016] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 [0017] 图1为本发明实施例的一种硬岩掘进机的结构示意图； [0018] 图2为本发明实施例的一种截割装置的结构示意图； [0019] 图3本发明实施例的一种水刀装置的结构示意图； [0020] 图4为本发明实施例的一种破碎装置的结构示意图； [0021] 图5为本发明实施例的岩壁经水刀切割后的结构示意图。具体实施方式 [0022] 为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一装置实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。 [0023] 下面将结合图1～图5对本发明实施例的一种硬岩掘进机进行详细的说明。 [0024] 参考图1、图2、图3和图4所示，本发明实施例提供的一种硬岩掘进机包括安装在掘进机机身上方的破碎装置3、安装在掘进机机身前方的截割装置1、安装在截割装置上的水刀装置2，其中，水刀装置2采用水刀对硬岩面进行切割进而将硬岩面切割成网状；截割装置1与硬岩壁的接触面积大于破碎装置3和水刀装置1与硬岩壁的接触面积，两个相同的水刀装置2分别位于掘进机机身的两侧。 [0025] 参考图1～图5所示，为了克服现有掘进机开采硬质岩石容易造成截割齿损坏且掘进速度慢的缺点，本发明实施例提供的一种硬岩掘进机首先通过水刀装置2对硬岩面进行切割，将硬岩面切割成网状，使整体岩石成为多个独立方柱，进而通过破碎装置3的破拆锤对硬岩方柱进行破坏。在破拆锤将硬岩破坏后，仍会留有装置凸起，此时再利用与硬岩壁接触面积较大的截割装置1的截割滚筒对凸起进行破碎。待岩石面平整后，继续通过水刀切割岩壁，重复上述过程。 [0026] 参考图1、图2、图3和图4所示，截割装置1包括截割滚筒101、分别设置在截割滚筒101两侧的第一水刀机械臂托板102和第二水刀机械臂托板104、位于截割滚筒101后方的安装凹槽103，截割滚筒101用于对岩壁凸起进行打磨，第一水刀机械臂托板102和第二水刀机械臂托板104用于在非工作情况下支撑掘进机两侧的水刀机械臂，安装凹槽103用于固定截割臂。 [0027] 参考图1、图2、图3和图4所示，截割滚筒101位于截割装置1的最前方，由内部电机进行驱动，用于破坏破拆之后硬岩壁上残留的岩石；第一水刀机械臂托板102和第二水刀机械臂托板104分别安置在截割装置1的金属框架的两侧，当掘进机不工作时，将带动水刀动作的机械臂搭在托上，减小水刀机械臂中液压装置的负荷；安装凹槽103用来配合传统的截割臂，以固定截割滚筒装置。 [0028] 参考图1、图2、图3和图4所示，水刀装置2包括水刀201、第一水刀连杆202、第二水刀连杆203、水刀臂支撑204、第三水刀连杆205、水刀臂加固杆206、水刀臂固定板207、第一水刀连杆液压装置211、第二水刀连杆液压装置210、第三水刀连杆液压装置209和第四水刀连杆液压装置208，其中，水刀臂固定板207的一端铰接安装在掘进机机身上，第二水刀连杆203的两端分别铰接固定在第一水刀连杆202和第三水刀连杆205的端部。水刀201铰接安装在第一水刀连杆202的端部，第一水刀连接杆液压装置211的油缸铰接安装在第一水刀连杆 202上，第一水刀连接杆液压装置211的油缸杆铰接安装在水刀201上，第二水刀连接杆液压装置210的两端分别铰接固定在第一水刀连杆202和第二水刀连杆203上。 [0029] 参考图1、图2、图3和图4所示，第三水刀连接杆液压装置209的两端分别铰接固定在第二水刀连杆203和第三水刀连杆205上，水刀臂支撑腿204的上端固定在第三水刀连杆205上，水刀臂加固杆206铰接安装在第三水刀连杆205上，第四水刀连接杆液压装置208的两端分别铰接安装在第三水刀连杆205和水刀臂固定板207上。水刀201用于喷射高压水流实现切割硬岩，第一水刀连杆202、第二水刀连杆203、第三水刀连杆205、第一水刀连杆液压装置211、第二水刀连杆液压装置210和第三水刀连杆液压装置209相互配合组成水刀机械臂，第一水刀连杆液压装置211连接水刀201和第一水刀连杆202用于驱动水刀改变俯仰角，第四水刀连接杆液压装置208连接第三水刀连杆205和水刀臂加固板207用于驱动第三水刀连杆205改变航向角。第三水刀连接杆液压装置209和第二水刀连接杆液压装置210分别连接在第三水刀连杆205、第二水刀连杆203之间和第二水刀连杆203、第一水刀连杆202之间，均是用与改变连杆的俯仰角度；第一水刀连接杆液压装置211连接水刀201，用于改变水刀的角度。水刀臂支撑204安置在第三水刀连杆205下方，用于支撑水刀臂，与水刀臂加固杆 206一起增大第三水刀连杆205的承重能力。 [0030] 参考图1、图2、图3和图4所示，破碎装置3包括破拆锤301、第一破拆锤连杆302、第二破拆锤连杆303、第三破拆锤连杆304、破拆机械臂底座305、第一破拆锤连杆液压装置309、第二破拆锤连杆液压装置308、第三破拆锤连杆液压装置307和第四破拆锤连杆液压装置306，破拆机械臂底座305固定在掘进机机身的上方。破拆锤301铰接安装在第一破拆锤连杆302的前端，第二破拆锤连杆303的两端分别铰接安装在第一破拆锤连杆302和第三破拆锤连杆304的端部，第三破拆锤连杆304的另一端铰接固定在破拆机械臂底座305上。 [0031] 参考图1、图2、图3和图4所示，第一破拆锤连杆液压装置309的两端分别铰接固定在破拆锤301和第一破拆锤连杆302上，第二破拆锤连杆液压装置308的两端分别铰接固定在第一破拆锤连杆302和第二破拆锤连杆303上，第三破拆锤连杆液压装置307的两端分别铰接固定在第二破拆锤连杆303和第三破拆锤连杆304上，第四破拆锤连杆液压装置306的两端分别铰接固定在第三破拆锤连杆304和破拆机械臂底座305上。第一破拆锤连杆302、第二破拆锤连杆303、第三破拆锤连杆304、破拆机械臂底座305、第一破拆锤连杆液压装置309、第二破拆锤连杆液压装置308、第三破拆锤连杆液压装置307和第四破拆锤连杆液压装置306相互配合组成带动破拆锤运动的机械臂。破拆锤301位于整个破拆装置3的最前端，用于破坏经水刀破坏后的岩壁；整个机械臂安置在破拆机械臂底座305上，通过破拆机械臂底座305的转动带动机械臂转动。 [0032] 在进行硬岩掘进工作时，先通过安置在掘进机上的两条水刀机械臂带动水刀运动，其中第三水刀连杆205在第四水刀连接杆液压装置208的驱动下，使机械臂左右摆动，其余的水刀连杆在液压装置的驱动下上下摆动，水刀调整到达合适的位置后，水刀臂支撑204放下，支撑机械臂通过水刀对硬岩进行快速切割，当切割完毕后，效果如图5所示。岩石壁被切割成多个独立的岩石方柱之后，调整水刀机械臂的位置为破拆工作空出工作区域，再由破拆机械臂底座305、破拆连杆和液压装置实现破拆机械臂带动破拆锤运动，通过破拆锤初步对岩石壁进行破坏。经破拆锤破坏后的岩壁上会残留一些岩石凸起，此时，调整破拆锤301的位置，为截割滚筒101留出工作区域，通过截割滚筒101对剩余的凸起进行破坏。当岩壁平整后，再调整水刀、破拆锤和截割滚筒的位置，继续上述步骤，完成硬岩掘进工作。 [0033] 本发明提供的一种硬岩掘进机包括安装在掘进机机身上方的破碎装置、安装在掘进机机身前方的截割装置、安装在截割装置上的水刀装置，其中，水刀装置采用水刀对硬岩面进行切割进而将硬岩面切割成网状；截割装置与硬岩壁的接触面积大于破碎装置和水刀装置，可以先利用水刀装置将待开掘的岩壁切成网状，将整个岩壁分割为多个独立的方柱岩块，各方柱岩块之间不在存在力的作用，然后再利用破碎装置很轻易的便可把岩块打碎，在岩块打碎之后，再利用与岩层接触面积较大的截割装置对岩壁剩余的凸起进行打磨，打磨完毕后继续利用水刀装置进行下一步的切割工作，通过将三种破坏方式结合在一起，在实现快速掘进的前提下提高掘进机的使用寿命。 [0034] 应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求书来限制。 [0035] 显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明实施例的精神和范围。这样，倘若本发明实施例的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。