[发明专利]基于孔阵超前预裂的硬岩矿体开采设备及其开采方法

权利要求书

1.一种基于孔阵超前预裂的硬岩矿体开采设备，包括安装在设备底部的行走机构（5），其特征在于：还包括安设在设备前后两端的滑轨机构（1）、安设在前端滑轨机构上并可左右平移运转的用于截割矿体的矿体截割机构（2）、安设在行走机构一侧用于对待截割矿体凿岩钻孔的钻孔机构（3）、安装在后端滑轨机构上并可左右平移运转的用于运输截落矿石的运输机构（4），

所述滑轨机构（1）包括平行布置于设备前后两端的第一导轨（11）和第二导轨（12），

所述矿体截割机构（2）包括用于安装不同类型刀具的截割刀盘（21）和截割刀座（22）、用于支撑所述截割刀盘和截割刀座的支撑筒体（23）、用于驱动支撑筒体前后移动的液压推进缸（24）、用于调整支撑筒体掘进坡度及水平方位的机器方位调整臂（25），该机器方位调整臂后端铰接于第一导轨的滑块上、前端与支撑筒体可转动连接，液压推进缸连接于机器方位调整臂前端与支撑筒体之间，截割刀座均匀安装在支撑筒体外围圆周上，截割刀盘安装在支撑筒体前端面上，截割刀座上的刀具由支撑筒体带动旋转截割周围矿体，截割刀盘上的刀具由支撑筒体带动旋转截割前端矿体；

所述钻孔机构（3）包括数个用于在矿体内凿岩钻孔以解除应力并促进裂隙发育的钻具（31）、用于调整钻具位置并带动钻具振动的振动基座（32）、用于调整钻孔高度及钻孔机构相对于设备整体位置的调高摆臂（33）和水平摆臂（34）、用于调节振动基座与矿壁相交角度的调垂伸缩式液压缸（35）、用于控制振动基座旋转角度的旋转角度控制仪（36），各钻具呈阵列形可拆卸的垂直布置于振动基座前端面上，所述钻具垂直于矿壁自由面布置，所述振动基座可转动的连接于调高摆臂前端面上，水平摆臂铰接在行走机构与调高摆臂之间，调垂伸缩式液压缸铰接在振动基座和水平摆臂之间，旋转角度控制仪安装在振动基座后端轴心处；

所述运输机构（4）包括铲渣斗（41）、溜渣槽（42）、溜渣口（43）、集渣斗（44）和皮带机（45），所述铲渣斗布置在截割刀盘上，用于铲起被截割刀盘上刀具截落的矿石；所述溜渣槽连通于铲渣斗与集渣斗之间，用于将铲起的矿石送至集渣斗；所述溜渣口开设在截割刀座之间的支撑筒体上并与集渣斗相连通布置，用于排出截割刀座上刀具截落的矿石至集渣斗；所述集渣斗布置在截割刀盘后方的支撑筒体内，所述皮带机沿前后方向固定在第一导轨和第二导轨的滑块上，皮带机一端与集渣斗底部相连、一端贯穿设备后部与外界连通。

2.根据权利要求1所述的基于孔阵超前预裂的硬岩矿体开采设备，其特征在于：所述行走机构采用钢制履带底盘行走机构。

3.根据权利要求1所述的基于孔阵超前预裂的硬岩矿体开采设备，其特征在于：所述截割刀盘为圆形平面刀盘。

4.根据权利要求1所述的基于孔阵超前预裂的硬岩矿体开采设备，其特征在于：所述钻具在振动基座前端面上呈梅花状阵列分布。

5.根据权利要求1所述的基于孔阵超前预裂的硬岩矿体开采设备，其特征在于：集渣斗底部落料口横截面呈收口状。

6.根据权利要求1所述的基于孔阵超前预裂的硬岩矿体开采设备，其特征在于：沿设备行走方向所述钻孔机构作用于矿体的位置在矿体截割机构作用于矿体的位置之前。

7.根据权利要求1所述的基于孔阵超前预裂的硬岩矿体开采设备，其特征在于：所述矿体截割机构和运输机构在滑轨机构上进行同步位移。

8.一种适用于上述权利要求1至7任一所述基于孔阵超前预裂的硬岩矿体开采设备的开采方法，其特征在于：在矿壁两端调整钻孔机构（3）与矿体截割机构（2）在滑轨机构（1）上的相对位置，确保沿设备行走方向钻孔机构作用于矿体的位置在矿体截割机构作用于矿体的位置之前；调整位置后保持设备平行于矿壁行走，沿行走方向，钻孔机构（3）在待截割矿体上凿岩钻孔，矿体截割机构（2）的截割刀盘（21）上的刀具旋转由矿壁深入矿体截割矿体；使矿体截割机构（2）在滑轨机构（1）上沿行走方向平移，矿体截割机构（2）的支撑筒体（23）上的刀具沿矿体走向截割矿体，截落的矿石通过运输机构（4）运送到设备外部。

9.根据权利要求8所述基于孔阵超前预裂的硬岩矿体开采设备的开采方法，其特征在于具体步骤如下：

S1、确定设备沿矿壁单向行走一趟需截割矿体的厚度，调整钻孔机构（3）上钻具（31）、矿体截割机构（2）上截割刀盘（21）的作用位置和深度；

S2、在矿壁端头调整钻孔机构（3）的位置，确保沿设备行走方向钻孔机构（3）位于矿体截割机构（2）前方，然后保持设备平行于矿壁行走；

S3、沿设备行走方向将待截割矿体分为若干段，在第一段截割深度内，待截割矿体首先受到钻孔机构（3）的凿岩钻孔和振动致裂，然后伴随截割刀盘（21）的旋转进行由矿壁向矿体水平深部的水平进深截割从而形成在确定深度内的圆柱形采矿工作面；

S4、将钻孔机构（3）的钻具（31）从矿体中退出，然后控制矿体截割机构（2）在第一导轨（11）上沿走向移动从而利用支撑筒体（23）上刀具的旋转走向截割矿体，当该段矿体被开采完后，将矿体截割机构（2）沿第一导轨（11）复位；

S5、当第一段矿体被开采完后，通过行走机构（5）控制设备沿其行走方向行走到下一段待截割矿体处；

S6、重复步骤S3→S4→S5，并按示意的钻孔轮廓线（37）和截割轮廓线（26）截割矿壁上的矿体直至该趟开采完成，即该截割深度内的矿体被完全开采完；

S7、通过调节调高摆臂（33）和水平摆臂（34）将钻孔机构（3）调到设备的另一端，然后通过行走机构（5）控制设备前移完成割矿进尺（27）进入下一趟开采矿体厚度；

S8、重复步骤S1→S2→S3→S4→S5→S6直至下一趟开采厚度内的矿体被开采完；

S9、重复步骤S7→S8直至一个采场内的矿体全部被采完。