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专利号: 2019110706856
申请人: 中国矿业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 土层或岩石的钻进;采矿
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种集钻孔、探水、铣削为一体的硬岩巷道掘进方法,其特征在于,所涉及的设备主要包括铣削掘进机(1)、一体式钻机(2)和活动机械臂(3);

所述铣削掘进机(1)包括履带行走机构(1-1)、机架(1-2)、旋转机构(1-3)、滚刀臂(1-

4)、盘形滚刀(1-5)、传动箱(1-6)、底座(1-7)、装载装置(1-8)和输送装置(1-9),所述机架(1-2)安装在所述履带行走机构(1-1)的上方,所述机架(1-2)上沿掘进机的行进方向设置有导轨II(5),所述底座(1-7)安装在机架(1-2)前部,所述传动箱(1-6)安装在底座(1-7)前端,所述旋转机构(1-3)安装所述传动箱(1-6)的前端并与传动箱(1-6)之间可相对旋转运动,所述滚刀臂(1-4)竖直伸入所述旋转机构(1-3)中,并与旋转机构(1-3)滑动连接,所述盘形滚刀(1-5)安装在滚刀臂(1-4)的一端,所述盘形滚刀(1-5)的圆周方向上焊接有数个合金头(1-5-1),所述装载装置(1-8)位于所述机架(1-2)的前端,所述输送装置(1-9)安装在装载装置(1-8)中间、机架(1-2)下面;所述活动机械臂(3)的一端通过导轨II(5)滑动安装在铣削掘进机(1)上,所述一体式钻机(2)通过导轨I(4)与所述活动机械臂(3)的另一端滑动连接;

所述的掘进方法具体包括如下步骤:

第一步:钻孔与探水

对普氏硬度系数f>15的坚硬岩体(6)进行巷隧道掘进时,首先调整所述铣削掘进机(1)的位置,使导轨II(5)处在巷隧道(7)的中间位置,然后驱动所述活动机械臂(3),调整所述一体式钻机(2),使其对准要施工钻孔的位置,驱动所述活动机械臂(3)在导轨II(5)上滑动,使所述一体式钻机(2)靠近待钻孔的坚硬岩体(6),接着驱动所述一体式钻机(2)在导轨I(4)上滑动,使其在坚硬岩体(6)中钻进形成长直深孔(10),完成一个长直深孔(10)后,退出所述一体式钻机(2),重新驱动所述活动机械臂(3)和一体式钻机(2),进行下一个长直深孔(10)的钻进,如此不断重复,直至数个长直深孔(10)钻进完成,随后退回所述活动机械臂(3)和一体式钻机(2),通过这数个长直深孔(10)实现坚硬岩体(6)内部的探水;

第二步:填药与局部破碎

第一步中确定无突水险情前提下,在所述数个长直深孔(10)中装填适量的炸药,引爆炸药,坚硬岩体(6)在炸药的作用下产生局部破碎,从而将所述数个长直深孔(10)扩展为大直径深孔(9);

第三步:铣削与装运

调整所述铣削掘进机(1)的位置,使铣削掘进机(1)处于巷隧道(7)中间位置,调整所述旋转机构(1-3)和滚刀臂(1-4),使所述盘形滚刀(1-5)对准所述大直径深孔(9),所述铣削掘进机(1)向前运动,使所述盘形滚刀(1-5)进入所述大直径深孔(9),然后同时调节所述旋转机构(1-3)转动和所述滚刀臂(1-4)移动,使盘形滚刀(1-5)按照铣削路径(8)铣削破碎坚硬岩体(6),不断重复以上过程,直至掘进深度达到大直径深孔(9)深度,在铣削破岩的过程中通过所述掘进机(1)的装载装置(1-8)和输送装置(1-9)将铣削的碎岩运输出巷隧道(7);

第四步:重复以上三个步骤,进行下一个阶段坚硬岩体的钻孔与探水-填药与局部破碎-铣削与装运的循环作业,直到巷道或隧道掘进完成。

2.根据权利要求书1中所述的一种集钻孔、探水、铣削为一体的硬岩巷道掘进方法,其特征在于:第三步中,所述铣削路径根据实际巷隧道(7)断面的大小进行调整。

3.根据权利要求书1或2中所述的一种集钻孔、探水、铣削为一体的硬岩巷道掘进方法,其特征在于:所述长直深孔(10)的深度L孔满足:L孔>(100~200)L铣,其中L铣为盘形滚刀(1-5)一次铣削的深度;长直深孔(10)的个数n根据实际巷隧道(7)断面大小进行调整。

4.根据权利要求书1或2中所述的一种集钻孔、探水、铣削为一体的硬岩巷道掘进方法,其特征在于:所述合金头(1-5-1)的材质为硬质合金,数个合金头(1-5-1)在盘形滚刀(1-5)的圆周方向上均匀分布。