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专利号: 2020103766287
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:

1.一种多滚刀分段式楔裂坚硬岩体方法,其特征在于,具体包括以下步骤:S1、制作破岩装置(1):破岩装置(1)包括刀盘体(1-5),刀盘体(1-5)后端设有连接轴(1-9),刀盘体(1-5)的球面设有若干个交替布置并呈一半蔓叶线形状的滚刀安装脊(1-1)和切缝装置安装脊(1-2),刀盘体(1-5)的球面开有若干个呈环形阵列均布的排料孔(1-6),每个排料孔(1-6)分别设置在相邻两个滚刀安装脊(1-1)和切缝装置安装脊(1-2)之间,刀盘体(1-5)和连接轴(1-9)中间设有一条贯通的破碎弹通道(1-7),每个滚刀安装脊(1-1)上分别安装有若干个盘形滚刀(1-3),俯视角度下所有盘形滚刀(1-3)的滚刀安装路径(1-8)为阿基米德螺旋线形状,每个切缝装置安装脊(1-2)上安装有若干个切缝装置(1-4),每个切缝装置(1-4)对应一个盘形滚刀(1-3),切缝装置(1-4)与其对应的盘形滚刀(1-3)在同一个外轮廓圆上,破岩装置(1)通过连接轴(1-9)安装在动力装置上;S2、钻孔与探水;在掘进坚硬岩体(2)时,首先根据预计的掘进位置定出所需钻孔的位置,然后在该位置上钻出先导孔(3),最后通过此先导孔(3)实施岩体(2)内部的探水工作;S3、切缝;在步骤S2确定无突水险情情况下,调整破岩装置(1)的位置,使破岩装置(1)靠近岩体(2)且中心对准先导孔(3)的中心,在破岩装置(1)即将靠近岩体(2)时,停止破岩装置(1)向前运动,继续保持破岩装置(1)转动,同时开启切缝装置(1-4),使其在岩体(2)上切割出多个预制缝隙(4);S4、楔裂与排渣;在完成步骤S3中多个预制缝隙(4)切割过程后,关闭切缝装置(1-4),继续保持破岩装置(1)转动,同时使其向前运动,破岩装置(1)上最前面一把盘形滚刀(1-3)滚压已经切割出的预制缝隙(4),利用步骤S2中所钻出的先导孔(3)作为自由面将岩体(2)楔裂,随着破岩装置(1)继续向前推进,破岩装置(1)上后一把盘形滚刀(1-3)会继续滚压已经切割出的预制缝隙(4)并利用前一把滚刀所楔裂的切口作为自由面将岩体(2)楔裂,此过程中所楔裂的岩石碎片从排料孔(1-6)排出;S5、退出破岩装置;当破岩装置(1)达到掘进深度极限时,退出破岩装置(1);S6、扩展断面;根据实际所需掘进断面的大小,不断重复上面步骤S2-S5直至将整个断面完成;S7、重复步骤S2-S6,进行新的断面掘进。2.如权利要求1所述的一种多滚刀分段式楔裂坚硬岩体方法,其特征在于,步骤S1中滚刀安装脊(1-1)和切缝装置安装脊(1-2)的数量分别为4条。3.如权利要求2所述的一种多滚刀分段式楔裂坚硬岩体方法,其特征在于,步骤S1中4条滚刀安装脊(1-1)上安装有25个盘形滚刀(1-3),4条切缝装置安装脊(1-2)上安装有25个切缝装置(1-4)。4.如权利要求1所述的一种多滚刀分段式楔裂坚硬岩体方法,其特征在于,步骤S3中,动力装置根据不同的掘进环境进行选择,能够对破岩装置(1)提供足够的扭矩和推进力。5.如权利要求1所述的一种多滚刀分段式楔裂坚硬岩体方法,其特征在于,步骤S2中,所述先导孔(3)通过钻机和破碎弹进行施工。6.如权利要求5所述的一种多滚刀分段式楔裂坚硬岩体方法,其特征在于,步骤S2中,所述先导孔(3)的施工方法为:在开始钻进时控制方位使用钻机完成钻孔,在破岩装置(1)侵入岩体后,使破碎弹通过破碎弹通道(1-7)射入岩体(2),进而实现钻孔的目的。7.如权利要求1所述的一种多滚刀分段式楔裂坚硬岩体方法,其特征在于,所述切缝装

置(1-4)选用磨料射流喷嘴,刀盘体(1-5)与连接轴(1-9)内开有连通磨料射流喷嘴与外部水源的流道。8.如权利要求1所述的一种多滚刀分段式楔裂坚硬岩体方法,其特征在于,所述切缝装置(1-4)选用激光发射器,刀盘体(1-5)内置有为激光发射器提供电源的电池。