一种切割绳轮、矿用切顶绳锯装置及切顶方法与流程

本发明属于矿山机械设备，特别涉及一种切割绳轮、矿用切顶绳锯装置及切顶方法。

背景技术：

1、在煤矿开采过程中，对顶板的切割放顶是必不可少的工序；传统的切割放顶方法包括爆破法和劈裂法；其中，爆破法施工时，采用在顶板上进行钻孔，之后在钻孔内装入炸药进行爆破，以在顶板上形成裂缝，进而使顶板断裂；劈裂法施工时，通过在顶板上施工钻孔，致使两个钻孔之间形成断裂；爆破法因为施工材料专业管理，施工需要专业人员操作，并且钻孔数量多；而劈裂法存在钻孔工作量大，而且需要有足够的自由面；因此，在实际生产中爆破法和劈裂法存在较大的局限性。

2、近年来，也有采用钢丝绳锯切割法进行顶板的切割放顶；具体的，在需要切割的顶板预设位置空间布置绳轮，利用设置在绳轮上的钢丝绳锯对煤岩体进行切割，以使顶板断裂；目前，普遍通过预先施工大口径钻孔空间，并将大口径钻孔向顶板的内部延伸，以满足钢丝绳锯的导向轮进入的要求；例如：中国专利申请“一种锯绳导向机构及绳锯式掘进机”(申请号为：cn 202120085051.4)、中国专利申请“一种绳锯式坑隧道掘进机”(申请号为：201420077889.9)、中国专利申请“绳锯式坑隧道掘进机”(申请号为：cn 201420077892.0)以及中国专利申请“煤矿井下切顶装置和切顶施工方法”(申请号为cn202110696950.2)；因此，现有的钢丝绳锯切割法普遍存在施工难度大、施工工程量大及施工效率的缺陷，而且，在面对坚硬顶板存在无法满足现场快速切割的需求，甚至无法使用的情况。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种切割绳轮、矿用切顶绳锯装置及切顶方法，以解决现有的钢丝绳锯切割法普遍存在施工难度大、施工工程量大及施工效率的技术问题。

2、为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

3、本发明提供了一种切割绳轮，所述切割绳轮包括绳轮盘、若干绳轮齿及绳轮轴；所述绳轮盘为圆盘状结构，所述绳轮盘的外侧圆周上设置有绳轮槽；

4、其中，所述绳轮槽沿所述绳轮盘的外侧圆周面中心环向布设；

5、若干所述绳轮齿均匀设置在所述绳轮盘的外侧圆周上，并设置在所述绳轮槽的两侧；所述绳轮轴固定穿设在所述绳轮盘的中心。

6、进一步的，所述绳轮槽用于容纳绳锯；所述绳轮槽的槽底设置有若干串珠耦合槽，所述串珠耦合槽用于与绳锯上的切割串珠相配合。

7、进一步的，所述切割绳轮转动安装在管状支撑杆的顶端；其中，所述管状支撑杆的中心设置有冲水孔。

8、本发明还提供了一种矿用切顶绳锯装置，包括所述的一种切割绳轮。

9、本发明还提供了一种矿用切顶绳锯装置，包括绳锯主动端机构、绳锯从动端机构及绳锯；所述绳锯主动端机构包括主动端底板、驱动机构、主动端支撑杆机构及第一绳轮；所述主动端底板水平设置，所述驱动机构及所述主动端支撑杆机构均安装在所述主动端底板上，所述第一绳轮安装在所述主动端支撑杆机构的顶端；

10、所述绳锯从动端机构包括从动端底板、从动机构、从动端支撑杆机构及第二绳轮；所述从动端底板水平设置，所述从动机构及所述从动端支撑杆机构均安装在所述主动端底板上，所述第二绳轮安装在所述从动端支撑杆机构的顶端；

11、其中，所述主动端支撑杆机构与所述从动端支撑杆机构竖向平行设置，所述第一绳轮及所述第二绳轮均采用所述的一种切割绳轮；

12、所述绳锯的第一端与所述驱动机构相连，所述绳锯的第二端依次绕过所述第一绳轮、所述第二绳轮及所述从动机构之后与所述绳锯的第一端相连。

13、进一步的，所述主动端支撑杆机构及所述从动端支撑杆机构的结构相同，均采用可升降支撑杆结构；

14、其中，所述可升降支撑杆结构，包括顶部杆节、若干支撑杆节及支撑杆升降机构；若干所述支撑杆节轴向依次相连，所述顶部杆节同轴设置在最上一级支撑杆节的顶端；所述第一绳轮或所述第二绳轮转动安装在所述顶部杆节上；倒数第二级支撑杆节设置在所述支撑杆升降机构的顶端；所述支撑杆升降机构，用于对所述倒数第二级支撑杆节进行支撑，并将最下一级支撑杆节对接安装在所述倒数第二级支撑杆节的底端。

15、进一步的，所述支撑杆升降机构包括机构顶板、导向筒、第一滑杆、第二滑杆、第一丝杠、第二丝杠、第一升降滑块及第二升降滑块；

16、所述机构顶板水平设置在所述主动端底板或所述从动端底板的上方，所述导向筒固定穿设在所述机构顶板的中心；其中，所述倒数第二级支撑杆节的下端贯穿所述导向筒后，并延伸至所述机构顶板的下方；

17、所述第一滑杆与所述第二滑杆竖向平行设置在所述机构顶板与所述主动端底板或所述从动端底板之间，并对称设置在所述导向筒的两侧；所述第一丝杠与所述第二丝杠竖向平行设置在所述机构顶板与所述主动端底板或所述从动端底板之间，并对称设置在所述导向筒的两侧；其中，所述第一丝杠靠近所述第一滑杆一侧设置，所述第二丝杠靠近所述第二滑杆一侧设置；

18、所述第一升降滑块的中部配合安装在所述第一丝杠上，所述第一升降滑块的第一端滑动套设在所述第一滑杆上，所述第一升降滑块的第二端夹持固定在所述倒数第二级支撑杆节的下端；

19、所述第二升降滑块的中部配合安装在所述第二丝杠上，所述第二升降滑块的第一端滑动套设在所述第二滑杆上，所述第二升降滑块的第二端夹持固定在所述最下一级支撑杆节的下端；其中，所述最下一级支撑杆节的顶端与所述倒数第二级支撑杆节的底端配合相连。

20、进一步的，还包括中间机构，所述中间机构竖向设置在所述绳锯主动端机构与所述绳锯从动端机构之间；

21、所述中间机构包括中间支撑杆机构及第三绳轮，所述中间支撑杆机构竖向平行设置在所述主动端支撑杆机构与所述从动端支撑杆机构之间，所述第三绳轮安装在所述中间支撑杆机构的顶端；

22、其中，所述第三绳轮采用所述的一种切割绳轮。

23、本发明还提供了一种切顶方法，利用所述的一种矿用切顶绳锯装置；

24、其中，所述切顶方法，包括：

25、在待切割煤层顶板上，分别开设主动端钻孔及从动端钻孔；

26、将所述绳锯主动端机构布设在所述主动端钻孔的正下方，将所述绳锯从动端机构布设在所述从动端钻孔的正下方，并将所述绳锯与待切割煤层顶板表面接触；

27、开启所述驱动机构，带动所述绳锯在所述绳锯主动端机构与所述绳锯从动端机构之间循环移动，以对待切割煤层顶板进行切割；其中，所述绳锯循环移动过程中，带动所述第一绳轮沿所述主动端钻孔的轴线方向向上切割煤层，带动所述第二绳轮沿所述从动端钻孔的轴线方向向上切割煤层。

28、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

29、本发明提供了一种切割绳轮、矿用切顶绳锯装置及切顶方法，通过在绳轮盘的外侧圆周上设置绳轮槽为绳锯提供容置空间，避免绳锯从绳轮盘上脱落；在绳轮盘的外侧圆周上设置若干绳轮齿，实现在绳轮盘转动过程中利用绳轮齿对顶板进行切割并向顶板内部延伸；矿用切顶绳锯装置使用时，随着切割绳轮的转动使切割绳轮切割顶板形成切槽进尺，同时绳锯开始进行切割，无需预先钻设大口径钻孔将切割绳轮完全放入，有效降低了施工难度，并大大减少了施工工程量；装置结构简单，通过控制切割绳轮的切槽进尺，能够有效控制绳锯的切割速率，施工效率高且便于控制。