[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

说明书

本发明公开了一种基于孔阵超前预裂的硬岩矿体开采设备及其开采方法，其中开采设备包括安装在设备底部的行走机构，还包括安设在设备前后两端的滑轨机构、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、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、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。本发明对矿体进行板条式往复截割，在设备运行过程中，设备与矿壁保持平行，伴随设备往复行走，设备不需要掉头，采矿作业协同连续，可提高硬岩矿山开采效率；此外，设备在运行截割矿体的过程中，只需要矿体截割机构沿滑轨机构移动，不需要设备移动。

技术领域

本发明涉及硬岩矿体开采设备领域，尤其涉及一种基于孔阵超前预裂的硬岩矿体开采设备及其开采方法。

背景技术

目前，金属矿山矿产资源的的开采仍然主要采用钻爆法，但是，传统凿岩爆破方法暴露出很多弊端：作业环境危险，生产效率低，矿石贫化率及损失率高，并且爆破过程中容易诱发岩爆，突水等严重灾害。随着开采深度的增加，开采矿体所处的地应力环境更加复杂，传统的钻爆法已经不能适应开采要求，因此，必须改进开采工艺，打破当前以钻爆法为主的硬岩矿山开采格局，设计适合于硬岩矿山的开采方法。

非爆机械化连续开采能够有效减少矿山开采过程中的岩体灾害，也是实现智能化无人采矿的必然途径。非爆机械化连续开采具有开采效率高、作业环境好、成本低、劳动强度低、安全性高以及矿石贫化率损失率低等优点。此外，随着开采深度的增加，地应力也不断增加，矿体所受到的应力环境也更加复杂，对矿体进行诱导预裂并采用非爆机械化开采将会是未来开采模式的发展方向。

目前，硬岩隧道掘进机(TBM)已经广泛应用于水利水电、公路铁路等地下工程建设中，具有掘进速度快、利于环保、综合效益高等优点，可实现传统钻爆法难以实现的复杂地理地貌深埋隧洞的施工。但TBM造价高昂，不利于矿上实现最高的经济效益，并且TBM设备庞大，难以在地下矿山空间有限的采场内灵活作业，因此，如果想将TBM开挖的优点在矿上开采过程中实现，需要在目前TBM理论支持下，设计出一种适合于硬岩矿山开采的非爆机械化开采设备。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种设备体积较小、作业灵活的基于孔阵超前预裂的硬岩矿体开采设备及其开采方法。

本发明提供的这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，还包括安设在设备前后两端的滑轨机构、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、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、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，

所述滑轨机构包括平行布置于设备前后两端的第一导轨和第二导轨，

所述矿体截割机构包括用于安装不同类型刀具的截割刀盘和截割刀座、用于支撑所述截割刀盘和截割刀座的支撑筒体、用于驱动支撑筒体前后移动的液压推进缸、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，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、用于调整钻具位置并带动钻具振动的振动基座、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和水平摆臂、用于调节振动基座与矿壁相交角度的调垂伸缩式液压缸、用于控制振动基座旋转角度的旋转角度控制仪，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；