[发明专利]一种适用于全地质岩体掘进用智能混合破岩机构

说明书

本发明提供一种适用于全地质岩体掘进用智能混合破岩机构，包括先导钻孔和扩张共享动力轴、依次设置在先导钻孔和扩张共享动力轴的连续扩孔末圆盘、岩块二次破碎板、连续扩孔前圆盘、岩块防卡滚筒、开切口过料圆盘以及安装在开切口过料圆盘上的先导扩孔镶齿滚刀头、先导牙轮钻头，解决了超硬岩地质破岩机构严重磨损、破岩效率低、粉尘量大等系列问题，并且不受地质环境的影响，能够在任何地质条件下进行岩体掘进施工，对实现坚硬及超坚硬岩石的破碎具有重要的意义。

技术领域

本发明涉及全地质岩体掘进领域装备，具体涉及一种适用于全地质岩体掘进用智能混合破岩机构，尤其适用于超硬岩地质掘进施工。

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200MPa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，但机械刀具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

为全面解决上述问题，尤其是针对现有技术所存在的不足，本发明提供了一种适用于全地质岩体掘进用智能混合破岩机构。

为实现上述目的，本发明采用以下技术手段：

一种适用于全地质岩体掘进用智能混合破岩机构，包括先导钻孔和扩张共享动力轴、依次设置在先导钻孔和扩张共享动力轴上的连续扩孔末圆盘、岩块二次破碎板、连续扩孔前圆盘、岩块防卡滚筒、开切口过料圆盘以及安装在开切口过料圆盘上的先导扩孔镶齿滚刀头、先导牙轮钻头，所述连续扩孔前圆盘与连续扩孔末圆盘之间连接有若干个均布的连续扩孔支撑弧形板，所述连续扩孔支撑弧形板上设置有若干交替均布的碟形滚刀、岩石形状超前检测传感器，每个岩石形状超前检测传感器旁分别设置有一个水力割缝喷嘴，所述连续扩孔末圆盘上设置有数据采集分析与控制系统、电磁阀、振动发储电系统以及若干过料口，所述先导钻孔和扩张共享动力轴内设置有能够作为高能钻地弹的发射通道的中心共享通道，所述岩石形状超前检测传感器、电磁阀、振动发储电系统与数据采集分析与控制系统之间电连接。

所述先导牙轮钻头和先导扩孔镶齿滚刀头用于在岩体上形成先导孔为后续连续扩孔提供自由面，同回转半径安装在连续扩孔支撑弧形板上的岩石形状超前检测传感器和水力割缝喷嘴、碟形滚刀成组联合破岩，所述岩石形状超前检测传感器用于检测碟形滚刀挤压路径上岩体形成的崩落切口形状，并将数据传送至采集分析与控制系统，数据采集分析与控制系统根据崩落切口形状向电磁阀发送开启或关闭指令，电磁阀的开启或关闭控制着水力割缝喷嘴水源动力的开、闭，进而控制水力割缝喷嘴的智能开启或关闭，实现水力割缝喷嘴按需在岩体上切割出岩体缝隙，所述振动发储电系统用于向岩石形状超前检测传感器和控制水力割缝喷嘴的电磁阀供电，所述碟形滚刀可靠地滚压岩体缝隙，利用先导孔所形成的自由面楔裂岩石，楔裂的岩石碎片若过大，则会被岩块二次破碎板再次破碎，破碎后的碎片经连续扩孔末圆盘上的过料口排出，如此不断重复，从而达到在岩体上钻孔扩张的目的，高能钻地弹能够通过先导钻孔和扩张共享动力轴的内部共享通道向超坚硬的岩体发射形成先导孔。