[发明专利]一种适用于硬岩破碎的复合刀盘装置的使用方法

说明书

本发明公开了一种适用于硬岩破碎的复合刀盘装置及其使用方法，装置包括PDC钻头体、液压伸缩装置、TBM刀盘、TBM刀体，所述TBM刀盘设置在TBM刀体端部，所述液压伸缩装置固定在TBM刀体内部，所述液压伸缩装置的伸缩端能够伸出到TBM刀盘外部，所述液压伸缩装置的伸缩端连接有PDC钻头体，结构紧凑，节省装置的布置空间，满足复杂地层破岩需求，扩大TBM刀盘作业范围，能够提高工作效率。

技术领域

本发明涉及煤矿开采技术领域，具体涉及一种适用于硬岩破碎的复合刀盘装置及其使用方法。

背景技术

随着煤矿开采技术的不断提高以及人民生活对煤矿资源节约意识逐渐增强，高成本、费时费力、低效率的开采方式严重制约着开采水平，面对复杂形貌、开采难度大的场合，上述开采方式显然无法满足基本开采需求，一种低成本、安全高效的煤矿开采方式已成为煤矿开采行业的必然趋势，而PDC钻头和TBM滚刀是煤矿开采最基本的工具，其性能严重制约着开采效率和开采水平，而现有的PDC钻头与TBM滚刀大都是单独设置，大都结构复杂，冲击性不好，工作效率不高，PDC钻头与TBM滚刀间的作业切换时间长，采煤效率低。

发明内容

针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供一种适用于硬岩破碎的复合刀盘装置及其使用方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种适用于硬岩破碎的复合刀盘装置，包括PDC钻头体、液压伸缩装置、TBM刀盘、TBM刀体，所述TBM刀盘设置在TBM刀体端部，所述液压伸缩装置固定在TBM刀体内部，所述液压伸缩装置的伸缩端能够伸出到TBM 刀盘外部，所述液压伸缩装置的伸缩端连接有PDC钻头体，所述PDC钻头体包括与液压伸缩装置伸缩端连接的PDC钻头体外壳，所述PDC钻头体外壳的端部设置有若干刮削刀，所述PDC钻头体外壳的内部从底往顶依次设置有密封盘一、往复式冲击锤、与往复式冲击锤对应的密封盘二，所述往复式冲击锤连接有能够穿过密封盘二伸出到PDC钻头体外壳外部的高强度冲击头，所述密封盘二靠近高强度冲击头的侧面通过可压缩弹簧与PDC钻头体外壳固定，所述PDC钻头体外壳前端设置有若干连通PDC钻头体外壳内腔的水眼，所述往复式冲击锤、密封盘二上对应设置有限流孔，所述限流孔与往复式冲击锤底部中心孔以及密封盘二与往复式冲击锤之间的间隙连通，所述限流孔内径小于往复式冲击锤内腔内径，所述PDC钻头体外壳的下部设置有与往复式冲击锤对应的呼吸孔，所述TBM刀体上设置有若干排料孔。

优选地，所述PDC钻头体外壳的端部沿PDC钻头体外壳圆周均匀布置有5 个刮削刀，所述刮削刀上设置有两排刮削齿，每排包括等间距布置的5个刮削齿。

优选地，所述液压伸缩装置具有自锁功能。

优选地，所述密封盘一、往复式冲击锤、密封盘二与PDC钻头体外壳之间设置有密封圈。

优选地，所述高强度冲击头顶部安装有冲击齿。

优选地，所述排料孔呈两排对称分布在TBM刀体的两端，每排共6个，两两之间呈60°夹角。

本发明还提供一种适用于硬岩破碎的复合刀盘装置的使用方法，具体包括以下步骤：

(a)起始状态，PDC钻头体、TBM刀盘、TBM刀体和液压伸缩装置均保持静止，往复式冲击锤、高强度冲击头以及钻头顶部的冲击齿各自位于各自原位；

(b)当高强度冲击头未接触岩石时，液压伸缩装置伸展PDC钻头体至接触岩石瞬间自锁，工作介质从冲击钻头底部流入，经密封盘流入限流孔内到达往复式冲击锤的腔体内，工作介质在往复式冲击锤顶部形成高压液体，往复式冲击锤顶部液体压力高于底部液体压力，随着工作介质的不断注入，往复式冲击锤两端液体压力差逐渐增大，直至自身无法保持静止状态，往复式冲击锤带动可压缩弹簧沿钻头体中心轴线运动至上限位；