[发明专利]一种坚硬岩体的掘进装置

说明书

本发明公开了一种坚硬岩体的掘进装置，包括右岩体钻孔造缝磨料射流机构、左岩体钻孔造缝磨料射流机构、液压冲击锤、右多自由度机械臂、左多自由度机械臂、中间多自由度机械臂、主体机架、装载机构、履带行走机构、输送机构、高压磨料射流发生系统、液压泵站，本发明右岩体钻孔造缝磨料射流机构和左岩体钻孔造缝磨料射流机构利用磨料射流辅助钻孔，并利用高压磨料射流对岩体造缝，能最大限度地降低坚硬岩体抗切削能力，降低了机械截齿破碎坚硬岩石的难度，提高坚硬岩石破碎效率；该装置不仅可以降低坚硬岩体破碎难度，提高坚硬岩体破碎效率，还能够避免机构工作时钻头过度磨损，对实现坚硬岩石巷道和隧道高效掘进具有重要的意义。

技术领域

本发明涉及一种掘进装置，尤其涉及一种坚硬岩体的掘进装置。

背景技术

能源工业是国民经济的基础产业，也是技术密集型产业。“安全、高效、低碳”集中体现了现代能源技术的特点，也是抢占未来能源技术制高点的主要方向。《国家能源科技“十二五”规划》要求以增强自主创新能力为着力点，用无限的科技解决有限能源与资源的约束，着力提高能源资源的安全、高效开发，推动能源生产和利用方式的变革，规划将能源勘探和开采技术作为四个重点发展领域之一，明确要求研发复杂地质条件下资源安全、高效、节约、环境友好型开采技术与装备，如研制适用于岩石抗压强度100MPa的掘进机，高效井下动力与破岩系统等。随着各类岩石开挖机械在矿山开采、隧道掘进、油气井钻进等实际工程中的广泛应用，对坚硬岩石破碎技术提出了更高的要求和新的挑战。机械破岩具有破碎块度大、作业效率高等优点，其已被广泛运用于矿山开采、建筑工程及资源勘探等领域。然而，现有装备在坚硬岩体掘进施工中，刀具磨损加大，可靠性和工作效率降低，如何实现硬岩的高效破碎已经成为亟待解决的问题和难题，亟需研究新的岩石破碎方法实现坚硬岩石的高效破碎，对实现矿山高效开采、隧道高效掘进乃至我国能源资源的高效开发具有极其重要的意义。

以往主要通过增大机械驱动功率实现机械破碎坚硬岩石，但机械截齿破岩能力没有发生改变，仅增大功率会导致岩石破碎机构的磨损加剧、工作面粉尘量增大，难以有效提升机械的破岩效率，且安全隐患增大。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种坚硬岩体的掘进装置，本发明结构简单，使用方便，本发明先采用高压磨料射流在坚硬岩体上形成大量的岩孔和内部缝隙，大大降低了岩体的强度，并在岩体内部形成大量的自由面，然后采用机械冲击方法对具有岩孔族和裂缝网的岩体部分进行破碎，大大提高机械破岩效率和能力。

为实现上述目的，本发明采用以下技术手段：

本发明提供一种坚硬岩体的掘进装置，包括右岩体钻孔造缝磨料射流机构、左岩体钻孔造缝磨料射流机构、液压冲击锤、右多自由度机械臂、中间多自由度机械臂、左多自由度机械臂、装载机构、履带行走机构、输送机构、，利用安装在左多自由度机械臂上的左岩体钻孔造缝磨料射流机构、右多自由度机械臂上的右岩体钻孔造缝磨料射流机构在掘进工作面坚硬岩体上按照一定布置方式钻孔造缝并形成岩孔族和裂缝网；利用安装在中间多自由度机械臂上的液压冲击锤破碎具有岩孔族和裂缝网的岩体部分，形成大量的碎落岩块堆积在掘进装备前侧；利用履带行走机构使掘进装备向前推进，装载机构将堆积在掘进装备前侧的碎落岩块运转至输送机构以便从掘进工作面输出；不断重复岩体钻孔造缝、破碎、装载和输送等系列工序，实现坚硬岩体的掘进。

进一步的，所述装载机构、输送机构、均安装在主体机架上，所述主体机架上还安装有高压磨料射流发生系统、液压泵站，所述右多自由度机械臂、左多自由度机械臂和中间多自由度机械臂分别通过回转油缸I、回转油缸III、回转油缸II安装在主体机架前端，主体机架安装在履带行走机构上。

进一步的，所述右岩体钻孔造缝磨料射流机构和左岩体钻孔造缝磨料射流机构分别安装在右多自由度机械臂和左多自由度机械臂前端，液压冲击锤安装在中间多自由度机械臂前端，液压泵站输油口通过液压软管分别与右岩体钻孔造缝磨料射流机构的驱动油缸I进油口、左岩体钻孔造缝磨料射流机构的驱动油缸II进油口和液压冲击锤进油口连接。