竖向立式采矿掘进机的制作方法

本发明竖向立式采矿掘进机，属于采矿掘进机械技术领域，特别涉及一种竖向采矿掘进设备。

背景技术：

目前，在煤炭、盐类等固体矿床开采装备领域，我国的采煤机、连采机等机械化开采设备已具有很高的技术水平，实现了固体矿床水平推进安全高效开采，成熟应用于近水平、缓倾斜、中斜赋存的中厚及厚矿层的开采，并取得良好的技术经济效果。当其应用于厚度大于30m的特厚固体矿床开采时，则需采用沿矿床厚度方向水平分层、逐层开采的巷道布置方式，直接降低资源的回收率、矿井的安全可靠程度和技术经济效果。若改变采矿设备水平推进的开采方式，使其沿矿床厚度竖向推进开采，则可解决厚度大于30m特厚固体矿床的安全高效开采问题，但目前尚未有机械化的竖向立式采矿设备以供采用。在矿井建设领域，立井井筒施工多采用爆破作业的方式，存在机械化水平低、工人劳动强度大、安全可靠程度低、掘进速度慢等缺陷，而机械化反井钻机多成熟应用于直径小于5m的立井井筒施工。针对直径大于7m的立井井筒施工，尚未有机械化的竖向立式掘进设备以供采用。

技术实现要素：

本发明克服现有技术存在的不足，弥补现有采矿掘进设备的空白，所要解决的技术问题为提供一种机械化的竖向立式采矿掘进机。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：竖向立式采矿掘进机，包括支撑行走系统、竖向推进系统、连接框架、旋转驱动系统和截割采掘系统，所述支撑行走系统包括多个均布的液压支撑脚，多个液压支撑脚水平环形布置，其缸体部分均固定在支撑行走系统的框架上；所述竖向推进系统为多个推进油缸，多个推进油缸的缸体均固定在支撑行走系统的底部，多个推进油缸的活塞杆均固定在连接框架的顶部；所述旋转驱动系统安装在连接框架内部，且旋转驱动系统的底部与截割采掘系统连接；所述截割采掘系统包括连接架和多个自驱截割滚筒，所述多个自驱截割滚筒连接在连接架上。

所述自驱截割滚筒为内置驱动螺旋导向截割滚筒，其螺旋导向向内，数量为两个，水平且对称布置。

所述液压支撑脚的数量为四个或八个，呈单层或双层固定在支撑行走系统的框架上。

所述截割采掘系统的连接架底部中心还固定有导向装置，所述导向装置包括导向杆和导向轮盘，导向杆的上端固定在连接架的底部，导向杆的下端固定有导向轮盘，导向轮盘的圆周面上安装有多个滚轮，且导向轮盘的位置低于自驱截割滚筒。

所述自驱截割滚筒为内置驱动螺旋导向截割滚筒，其螺旋导向向内，数量为两个，两个自驱截割滚筒呈外高内低倾斜对称布置。

所述截割采掘系统的连接架底部中心还固定连接有先导钻，所述先导钻的位置低于自驱截割滚筒。

所述先导钻的下方设置有导向装置，所述导向装置包括导向杆和导向轮盘，导向杆的上端固定在连接架的底部，导向杆的下端固定有导向轮盘，导向轮盘的圆周面上安装有多个滚轮。

本发明应用时，预先在下部施工运输巷道，在采掘圆柱体中心施工溜矿（渣）孔；竖向立式采矿掘进机工作时，导向装置的导向轮盘位于溜矿（渣）孔中，并在必要时配套安装先导钻，起导向和防止设备偏斜的作用；支撑行走系统的多个液压支撑脚支撑在四周的矿（岩）壁上，用于平衡竖向立式采矿掘进机工作时的径向作用力和旋转扭矩的作用力；远程操控自驱截割滚筒旋转，在支撑行走系统和竖向推进系统的辅助下、充分利用设备自重开始截割矿（岩）石，同时操控旋转驱动系统，带动整个截割采掘系统按照一定的深度旋转截割一个圆面上的矿（岩）石；截割矿（岩）石的过程中，由于自驱截割滚筒上的割齿布置为向溜矿（渣）孔导向的螺旋形，并在必要时斜置截割滚筒，这样就将截割的矿（岩）石连续输送至溜矿（渣）孔，自溜到下部运输巷道中的运输设备上；旋转截割一周后，控制竖向推进系统的推进油缸活塞杆伸出，使截割采掘系统下降，进行下一个截割循环，多个截割循环后，支撑行走系统的多个液压支撑脚收回，竖向推进系统的推进油缸活塞杆收回，使得支撑行走系统大步距迈步式下行，到位后，液压支撑脚伸出撑好，完成一个采矿掘进循环；继续重复上述工作过程，直至到达设定的采矿掘进深度。在整个竖向立式下行开采掘进过程中，支撑行走系统和导向装置在采掘圆柱体侧壁和溜矿（渣）孔侧壁的支撑下，防止竖向立式采矿掘进机的偏斜，保证了设备的垂直下行。竖向立式采矿掘进机到达设定的采矿掘进深度后，采用吊装设备直接吊出，安装到下一个位置进行开采掘进。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果。

1、本发明填补了厚度大于30m的特厚固体矿床开采无竖向立式机械化开采设备的技术空白，与现有的特厚固体矿床水平分层机械化开采方法相比，创新性地改变采矿设备水平推进的开采方式，使其沿矿床厚度竖向推进开采，解决了特厚固体矿床水平分层开采的资源回收率低、矿井安全可靠程度低和技术经济效果较差等问题，实现了特厚固体矿床竖向立式机械化安全高效开采。

2、本发明填补了直径大于7m的立井井筒施工无竖向立式机械化掘进设备的技术空白，与爆破作业的方式相比，解决了机械化水平低、工人劳动强度大、安全可靠程度低、掘进速度慢等问题，实现了立井井筒竖向立式机械化安全快速掘进。

3、本发明采用自驱截割滚筒，滚筒内置驱动，在支撑行走系统、竖向推进系统和旋转驱动系统的辅助下、充分利用设备自重截割矿（岩）石，降低了采矿掘进成本，相应减小了支撑行走系统、竖向推进系统和旋转驱动系统对截割矿(岩)石的作用力，设备结构简单、合理，运行高效。

4、本发明中的自驱截割滚筒采用螺旋导向，滚筒上的割齿布置为向溜矿（渣）孔导向的螺旋形，并在必要时将截割滚筒斜置，实现了截割的矿（岩）石向溜矿（渣）孔的连续输送，提高了采矿掘进效率。

5、本发明通过支撑行走系统和竖向推进系统的协调配合，实现了截割采掘系统的多次截割循环和大步距迈步式下行，简化了设备运行工序，提高了采矿掘进效率。

6、本发明采用导向装置，并在必要时配套安装先导钻，起导向和防止设备偏斜的作用，与支撑行走系统协调配合，有效保障设备的垂直下行。

7、本发明实现了远程操控，自动化控制程度高，为实现无人采矿掘进奠定了基础。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

图1为本发明实施例一的结构示意图。

图2为本发明实施例二的结构示意图。

图中：1为支撑行走系统，2为竖向推进系统，3为连接框架，4为旋转驱动系统，5为截割采掘系统，6为导向装置，7为液压支撑脚，8为推进油缸，9为连接架，10为自驱截割滚筒，11为导向杆，12为导向轮盘，13为先导钻。

具体实施方式

实施例一

如图1所示，本发明竖向立式采矿掘进机，包括支撑行走系统1、竖向推进系统2、连接框架3、旋转驱动系统4和截割采掘系统5，所述支撑行走系统1包括多个均布的液压支撑脚7，多个液压支撑脚7水平环形布置，其缸体部分均固定在支撑行走系统1的框架上；所述竖向推进系统2为多个推进油缸8，多个推进油缸8的缸体均固定在支撑行走系统1的底部，多个推进油缸8的活塞杆均固定在连接框架3的顶部；所述旋转驱动系统4安装在连接框架3内部，且旋转驱动系统4的底部与截割采掘系统5连接；所述截割采掘系统5包括连接架9和多个自驱截割滚筒10，所述多个自驱截割滚筒10连接在连接架9上。

所述自驱截割滚筒10为内置驱动螺旋导向截割滚筒，其螺旋导向向内，数量为两个，水平且对称布置。

所述液压支撑脚7的数量为四个或八个，呈单层或双层固定在支撑行走系统1的框架上。

所述截割采掘系统5的连接架9底部中心还固定有导向装置6，所述导向装置6包括导向杆11和导向轮盘12，导向杆11的上端固定在连接架9的底部，导向杆11的下端固定有导向轮盘12，导向轮盘12的圆周面上安装有多个滚轮，且导向轮盘12的位置低于自驱截割滚筒10。

实施例二

如图2所示，本发明竖向立式采矿掘进机，包括支撑行走系统1、竖向推进系统2、连接框架3、旋转驱动系统4和截割采掘系统5，所述支撑行走系统1包括多个均布的液压支撑脚7，多个液压支撑脚7水平环形布置，其缸体部分均固定在支撑行走系统1的框架上；所述竖向推进系统2为多个推进油缸8，多个推进油缸8的缸体均固定在支撑行走系统1的底部，多个推进油缸8的活塞杆均固定在连接框架3的顶部；所述旋转驱动系统4安装在连接框架3内部，且旋转驱动系统4的底部与截割采掘系统5连接；所述截割采掘系统5包括连接架9和多个自驱截割滚筒10，所述多个自驱截割滚筒10连接在连接架9上。

所述自驱截割滚筒10为内置驱动螺旋导向截割滚筒，其螺旋导向向内，数量为两个，两个自驱截割滚筒10呈外高内低倾斜对称布置。

所述截割采掘系统5的连接架底部中心还固定连接有先导钻13，所述先导钻13的位置低于自驱截割滚筒10。

所述先导钻13的下方设置有导向装置6，所述导向装置6包括导向杆11和导向轮盘12，导向杆11的上端固定在连接架9的底部，导向杆11的下端固定有导向轮盘12，导向轮盘12的圆周面上安装有多个滚轮。

本发明适用于厚度大于30m的特厚固体矿床竖向立式开采、立井井筒机械化掘进及类似条件矿井的采矿和掘进。

上面结合附图对本发明的实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化，均处于本发明创造权利要求的保护范围之中。