[发明专利]岩体钻孔-割缝-封孔压裂-破碎一体化装备及作业方法

说明书

本发明公开了一种岩体钻孔‑割缝‑封孔压裂‑破碎一体化装备及作业方法，其多自由度钻孔机构、割缝/封孔压裂机构、操控装置、装载机构、转运机构、液压系统、电气系统、高压水系统、回转支撑装置安装在行走平台上，具有进给、摆动和回转功能的多自由度钻孔机构可以在掘进工作面任意位置钻孔，割缝/封孔压裂机构伸入钻孔内完成特定位置钻孔围岩的割缝、封孔压裂弱化，中等强度岩体压裂弱化后选用截割头机构截割，高强度完整岩体压裂弱化后采用高频冲击机构破碎，截割或破碎的岩体通过装载和转运机构输送至掘进装备后配套运输装备。本发明结构紧凑、功能完善、适用性强，能够实现中等强度以上岩体的快速弱化与机械化破碎。

技术领域

本发明涉及岩体破碎器械相关技术领域，具体为一种岩体钻孔-割缝-封孔压裂-破碎一体化装备及作业方法，特别适用于中等强度以上巷隧道掘进和矿体资源开采。

背景技术

随着我国对煤炭能源、金属矿产资源需求的不断增加，因岩体破碎困难而导致煤矿采掘失衡、战略性金属矿产资源开采效率低等问题日益突出。随着采煤机械化开采的成熟应用，开采效率得到了极大的提高，采掘比例失衡的现象变得更加突出，中等强度以上岩体机械化破碎装备已经成为制约矿井煤炭开采和巷道掘进协同进行的“瓶颈”，且深部战略性硬矿体资源开采几乎全部依赖钻孔放炮。特别对于中等强度以上岩体(普氏硬度系数8以上)，施工时对机械破碎装备及其安装刀具的冲击、磨损加大，加上空间限制，机械破碎装备的工作环境更为恶劣，岩体机械化破碎效果较差、效率低、作业成本高。

在现有的技术中，中等强度以上岩体破碎多采用钻爆法和机械截齿破碎，其中钻爆法虽然对地层的适用性强，但效率低、粉尘和毒气排放量大、工序复杂繁多，还容易造成瓦斯爆炸之类重大事故，因此不利于井下矿体资源安全高效绿色开采，而截齿破碎硬岩难度大、负载大，截齿易损坏而需频繁更换，岩体破碎效率低、成本高，狭窄空间试验证实截齿切削破碎岩石方式难以实现中等强度以上岩体的机械化经济破碎作业，亟需突破中等强度以上矿体的机械化高效破碎技术，保障我国战略性矿产资源的安全。

发明内容

本发明的目的在于提供一种岩体钻孔-割缝-封孔压裂-破碎一体化装备及作业方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种岩体钻孔-割缝-封孔压裂-破碎一体化装备，包括行走平台、多自由度钻孔机构、割缝/封孔压裂机构、悬臂破碎机构、摆动油缸、操控装置、装载机构、转运机构、液压系统、电气系统、高压水系统和回转支撑装置，

所述操控装置、装载机构、转运机构、液压系统、电气系统、高压水系统、回转支撑装置均固定在行走平台上，多自由度钻孔机构的基座滑动安装在行走平台上，割缝/封孔压裂机构的电动送管装置滑动安装在行走平台上，割缝/封孔压裂机构的电动管路收放装置铰接安装在行走平台上，悬臂破碎机构的壳体与回转支撑装置固定连接，悬臂破碎机构壳体的后端铰接在回转支撑装置的上部，摆动油缸两端分别与悬臂破碎机构壳体的中部、回转支撑装置的下部铰接，截割机构或高频冲击机构采用螺栓固定在铰接架上，铰接架与悬臂破碎机构壳体前端悬臂铰接，角度调节油缸I两端分别与铰接架和悬臂破碎机构壳体铰接。

优选的，所述多自由度钻孔机构包括基座，基座与行走平台的轨道I滑动连接且由齿轮齿条机构I进给驱动；底座滑动安装在铰接于基座的轨道II上，且由齿轮齿条机构II进给驱动；钻孔机构安装在固定于底座的回转调节机构上，角度调节油缸II两端分别铰接于基座和轨道II上。