[发明专利]一种破碎硬岩连续采矿设备及其应用方法

说明书

本发明公开一种破碎硬岩连续采矿设备，包括截割机构以及破碎机构。破碎机构包括钻具系统、超临界二氧化碳系统以及微波系统。先由钻具系统对矿体凿岩钻孔和振动致裂，然后由超临界二氧化碳系统向矿体的凿岩钻孔和裂缝内喷射超临界二氧化碳，再由微波系统发射微波加热喷射的超临界二氧化碳使其迅速升温、快速相变而使矿体预破碎，最后由截割机构将预破碎后的矿体截割，直至完成开采。本采矿设备对于岩石坚固性系统系数f大于等于8的硬岩或超硬岩矿体，预先采取凿岩钻孔、喷射超临界二氧化碳和微波照射后对矿体进行预破碎，经过预破碎后降低了矿体强度，可显著提高硬岩或超硬岩矿体的可截割性，有利于实现该类矿体非爆机械化连续开采。

技术领域

本发明涉及硬岩采矿设备领域，尤其涉及一种破碎硬岩连续采矿设备及其应用方法。

背景技术

目前，主导硬岩矿体回采的传统钻爆法日益暴露出安全性差、作业连续性差、生产效率低、矿石损失贫化率大、爆破衍生破坏大、机械化及智能化程度低等严重缺陷，与现代工业所要求的安全、高效、绿色、智能、低碳等原则相悖，亟需改进传统的回采工艺。

目前，非爆机械化连续开采主要应用于岩石坚固性系数f小于8的较硬岩或软岩矿体，其具有衍生破坏小、超欠挖可控、安全性高、工人劳动强度低、人员需求少、生产效率高等优点。但是对于岩石坚固性系数f大于等于8的硬岩或超硬岩矿体，当采用机械化开采时，刀具磨损严重、粉尘大、作业环境差、破岩效率低、开采成本高，影响矿山的经济效益。为克服非均质硬岩或超硬岩条件给非爆机械化开采带来的挑战，实现非爆机械化开采的自感知和自决策，需设计出一种安全、高效、精确且适合金属矿山非均质硬岩或超硬岩条件的非爆机械化智能采矿设备及其应用方法。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种安全、高效、智能的破碎硬岩连续采矿设备及其应用方法。

本发明的技术方案如下：一种安装在机台上用于截割矿体的截割机构，其特征在于，还包括安装在机台上的破碎机构；

破碎机构包括：钻具系统、超临界二氧化碳系统以及微波系统；

先由钻具系统对矿体凿岩钻孔和振动致裂，然后由超临界二氧化碳系统向矿体的凿岩钻孔和裂缝内喷射超临界二氧化碳，再由微波系统发射微波加热喷射的超临界二氧化碳使其迅速升温、快速相变而使矿体预破碎，最后由截割机构将预破碎后的矿体截割，直至完成开采。

进一步地，所述钻具系统包括钻具以及用于驱动钻具前后移动的钻具伸缩装置；

所述超临界二氧化碳系统包括超临界二氧化碳喷射装置以及用于驱动超临界二氧化碳喷射装置前后移动的喷射系统伸缩装置；

所述微波系统包括用于发射微波的微波照射器以及用于制造微波的微波产生系统。

进一步地，所述破碎机构还包括用于驱动钻具系统、超临界二氧化碳系统、微波系统运动的运动系统，所述运动系统包括：俯仰摆动装置、悬臂、垂直摆动装置、水平摆动装置以及托架，所述俯仰摆动装置驱动悬臂沿垂直面摆动，所述垂直摆动装置与悬臂连接，驱动托架在垂直面摆动，所述水平摆动装置驱动托架在水平面摆动，钻具系统、超临界二氧化碳系统、微波系统安装在托架上。

进一步地，所述截割机构包括：截割头俯仰摆动装置、截割头悬臂、截割头伸缩装置以及刀盘，所述截割头悬臂与截割头俯仰摆动装置连接，所述截割头伸缩装置的一端与截割头悬臂连接，另一端与所述刀盘连接。

进一步地，所述截割机构的下方设有铲装机构，铲装机构连接运输机构。

进一步地，所述破碎机构与截割机构的下方分别安装有滑轨机构。

进一步地，所述破碎机构并排设有两套。

进一步地，所述机台的下方设有行走机构。

本发明还提供一种应用如上所述采矿设备的应用方法，包括如下步骤：