一种坚硬岩体的掘进装置制造方法及图纸

本发明专利技术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，本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
一种坚硬岩体的掘进装置
本专利技术涉及一种掘进装置，尤其涉及一种坚硬岩体的掘进装置。
技术介绍
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。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供一种坚硬岩体的掘进装置，本专利技术结构简单，使用方便，本专利技术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，本专利技术采用以下技术手段：本专利技术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。进一步的，所述左岩体钻孔造缝磨料射流机构、右岩体钻孔造缝磨料射流机构的进液口分别与高压磨料射流发生系统出液口连接，通过右岩体钻孔造缝磨料射流机构的磨料射流在二位三通换向阀控制下通过双流道钻杆引入至磨料射流钻头的钻孔射流喷嘴和造缝射流喷嘴，左岩体钻孔造缝磨料射流机构射流流通方式与右岩体钻孔造缝磨料射流机构射流流通方式相同。进一步的，所述左岩体钻孔造缝磨料射流机构与右岩体钻孔造缝磨料射流机构结构相同，所述右岩体钻孔造缝磨料射流机构的磨料射流钻头与双流道钻杆固接，双流道钻杆与动力头输出轴固接，双流道动密封组合套与动力头输出轴相配合，双流道动密封组合套外套通过螺钉固定在动力头的壳体上，动力头固定在滑块上，并与导轨相配合，驱动油缸I活塞杆和缸体分别与滑块、导轨固定连接。进一步的，所述右岩体钻孔造缝磨料射流机构上设有二位三通换向阀，二位三通换向阀处于右位时，高压磨料射流经过双流道动密封组合套上的钻孔磨料射流入口通入动力头输出轴的钻孔流道I，钻孔流道I与双流道钻杆的钻孔流道II相连接，钻孔流道II与磨料射流钻头的钻孔流道III相连接；二位三通换向阀处于左位时，高压磨料射流经过双流道动密封组合套上的造缝磨料射流入口通入动力头输出轴的造缝流道I，造缝流道I与双流道钻杆的造缝流道II相连接，造缝流道II与磨料射流钻头的造缝流道III相连接。进一步的，所述磨料射流钻头前端表面镶嵌有多个机械齿，钻孔射流喷嘴镶嵌在磨料射流钻头体内，磨料射流钻头体侧面镶嵌造缝射流喷嘴，钻孔射流喷嘴流道与钻孔流道III相连接，造缝射流喷嘴流道与造缝流道III相连接。磨料射流钻头体外圆柱面上加工有导屑槽。进一步的，所述双流道钻杆内部开有造缝流道II和钻孔流道II，双流道钻杆上加工有轴肩I和轴肩II，轴肩I和轴肩II分别与磨料射流钻头的端面I、动力头输出轴的端面II配合；双流道钻杆前后端分别设有双圆柱形凸台II、双圆柱形凹槽II，双圆柱形凸台II与磨料射流钻头的双圆柱形凹槽I配合，双圆柱形凹槽II与动力头输出轴的双圆柱形凸台I配合。进一步的，所述动力头输出轴、双流道动密封组合套的外套和内套、双流道钻杆上设有密封槽，所述密封槽包括密封圈槽I、密封圈槽II、密封圈槽III、密封圈槽IV，所述密封圈槽I、密封圈槽II、密封圈槽III为静密封圈凹槽，密封圈槽IV为动密封圈凹槽。本专利技术的有益效果：本专利技术左岩体钻孔造缝磨料射流机构和右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。附图说明图1是本专利技术坚硬岩体掘进装备及方法示意图；图2是右岩体钻孔造缝磨料射流机构示意图；图3是图2中的A处放大图；图4是本专利技术磨料射流钻头示意图；图5是本专利技术双流道钻杆剖视图；图6是本专利技术双流道动密封组合套剖视图；图7是本专利技术动力头输出轴剖视图。图中：1—坚硬岩体；2—岩孔族；3—裂缝网；4—碎落岩块；5—右岩体钻孔造缝磨料射流机构；6—左岩体钻孔造缝磨料射流机构；7—液压冲击锤；8—右多自由度机械臂；9—中间多自由度机械臂；10—左多自由度机械臂；11—主体机架；12—装载机构；13—履带行走机构；14—输送机构；15—高压磨料射流发生系统；16—液压泵站；5-1—驱动油缸I；5-2—磨料射流钻头；5-3—双流道钻杆；5-4—动力头；5-5—滑块；5-6—导轨；5-7—静密封套；5-8—静密封圈I；5-9—静密封圈II；5-10—双流道动密封组合套；5-11—动密封圈；5-12—动力头输出轴；5-13—二位三通换向阀；5-1-1—活塞杆；5-1-2—缸体；5-2-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种坚硬岩体的掘进装置，其特征在于，包括右岩体钻孔造缝磨料射流机构(5)、左岩体钻孔造缝磨料射流机构(6)、液压冲击锤(7)、右多自由度机械臂(8)、中间多自由度机械臂(9)、左多自由度机械臂(10)、装载机构(12)、履带行走机构(13)、输送机构(14)、，利用安装在左多自由度机械臂(10)上的左岩体钻孔造缝磨料射流机构(6)、右多自由度机械臂(8)上的右岩体钻孔造缝磨料射流机构(5)在掘进工作面坚硬岩体(1)上按照一定布置方式钻孔造缝并形成岩孔族(2)和裂缝网(3)；利用安装在中间多自由度机械臂(9)上的液压冲击锤(7)破碎具有岩孔族(2)和裂缝网(3)的岩体部分，形成大量的碎落岩块(4)堆积在掘进装备前侧；利用履带行走机构(13)使掘进装备向前推进，装载机构(12)将堆积在掘进装备前侧的碎落岩块(4)运转至输送机构(14)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(1)的掘进。

【技术特征摘要】
1.一种坚硬岩体的掘进装置，其特征在于，包括右岩体钻孔造缝磨料射流机构(5)、左岩体钻孔造缝磨料射流机构(6)、液压冲击锤(7)、右多自由度机械臂(8)、中间多自由度机械臂(9)、左多自由度机械臂(10)、装载机构(12)、履带行走机构(13)、输送机构(14)、，利用安装在左多自由度机械臂(10)上的左岩体钻孔造缝磨料射流机构(6)、右多自由度机械臂(8)上的右岩体钻孔造缝磨料射流机构(5)在掘进工作面坚硬岩体(1)上按照一定布置方式钻孔造缝并形成岩孔族(2)和裂缝网(3)；利用安装在中间多自由度机械臂(9)上的液压冲击锤(7)破碎具有岩孔族(2)和裂缝网(3)的岩体部分，形成大量的碎落岩块(4)堆积在掘进装备前侧；利用履带行走机构(13)使掘进装备向前推进，装载机构(12)将堆积在掘进装备前侧的碎落岩块(4)运转至输送机构(14)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(1)的掘进。2.根据权利要求1所述的一种坚硬岩体的掘进装置，其特征在于，所述装载机构(12)、输送机构(14)、均安装在主体机架(11)上，所述主机架(11)上还安装有高压磨料射流发生系统(15)、液压泵站(16)，所述右多自由度机械臂(8)、左多自由度机械臂(10)和中间多自由度机械臂(9)分别通过回转油缸I(8-1)、回转油缸III(10-1)、回转油缸II(9-1)安装在主体机架(11)前端，主体机架(11)安装在履带行走机构(13)上。3.根据权利要求1所述的一种坚硬岩体的掘进装置，其特征在于，所述右岩体钻孔造缝磨料射流机构(5)和左岩体钻孔造缝磨料射流机构(6)分别安装在右多自由度机械臂(8)和左多自由度机械臂(10)前端，液压冲击锤(7)安装在中间多自由度机械臂(9)前端，液压泵站(16)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(5)的驱动油缸I(5-1)进油口、左岩体钻孔造缝磨料射流机构(6)的驱动油缸II(6-1)进油口和液压冲击锤(7)进油口连接。4.根据权利要求1所述的一种坚硬岩体的掘进装置，其特征在于，所述右岩体钻孔造缝磨料射流机构(5)、左岩体钻孔造缝磨料射流机构(6)的进液口分别与高压磨料射流发生系统(15)出液口连接，通过右岩体钻孔造缝磨料射流机构(5)的磨料射流在二位三通换向阀(5-13)控制下通过双流道钻杆(5-3)引入至磨料射流钻头(5-2)的钻孔射流喷嘴(5-2-3)和造缝射流喷嘴(5-2-9)，左岩体钻孔造缝磨料射流机构(6)射流流通方式与右岩体钻孔造缝磨料射流机构(5)射流流通方式相同。5.根据权利要求4所述的一种坚硬岩体的掘进装置，其特征在于，所述左岩体钻孔造缝磨料射流机构(6)与右岩体钻孔造缝磨料射流机构(5)结构相同，所述右岩体钻孔造缝磨料射流机构(5)的磨料射流钻头(5-2)与双流道钻杆(5-3)连接，双流道钻杆(5-3)与动力头(5-4)输出轴(5-12)连接，双流道动密封组合套(5-10)与动力头(5-4)输出轴(5-12)相配合，双流道动密封组合套(5-10)外套(5-10-1)通过螺钉固定在动力头(5-4)的壳体上，动力...

【专利技术属性】
技术研发人员：江红祥，孟德光，刘送永，杜长龙，李洪盛，吴洪状，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32