一种钻孔胀裂式坑洞挖掘装置的制作方法

本发明涉及坑洞挖掘，具体为一种钻孔胀裂式坑洞挖掘装置。

背景技术：

1、现有坑洞挖掘技术比较原始，常采用方法有以下3种；其一、使用打炮眼放置炸药进行爆破，然后用人工或简单机械进行出渣这种方式，因为使用炸药安全风险较高，产生大量的粉尘及硫磺硝烟，不利于矿工身心健康，人工成本也十分高并且效率低下；其二、现有大型煤矿所使用的掘进机因体积过大且笨重，维护成本过高，转移工作面的时间普遍较长，少则半月多则一至两个月，几乎所有的坑洞断面在2.4mx2.2m都无法使用该类机械；其三、药物乳化爆破，其实际就是使用药物的膨胀让固体炸裂，从而达到掘进工作面土质与岩石所需的疏松程度，然后再进行人工或简单机械的挖掘工作，该种方法因使用了药物污染煤炭不利于环保，对矿工身心健康也会造成极大的影响，且该种方法动作缓慢，药物反应时间较长，特别是该药物对软体土壤及矿物质不起作用，所以效率低下；综上所述，现有的坑洞挖掘技术自动化程度低，挖掘效率低，且具有较大的挖掘风险，因此，需要设计一种新型的坑洞挖掘装置以解决现有技术挖掘效率低、成本高、对工人危害大的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种钻孔胀裂式坑洞挖掘装置，采用湿法静态挖掘技术，自动化程度高，解决了现有技术挖掘效率低、成本高以及对工人身体危害大的问题。

2、本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种钻孔胀裂式坑洞挖掘装置，包括车架、滑架主体机构、钻孔胀裂机构、破碎挖掘机构和除渣机构，所述车架的底部安装有履带行走机构，所述除渣机构安装在所述车架顶面的中部，所述滑架主体机构设置在所述除渣机构的侧边，所述滑架主体机构具有沿x轴、y轴、z轴三个方向的移动自由度，所述滑架主体机构上对称安装有两组所述钻孔胀裂机构，所述车架上设置有破碎挖掘机构，所述除渣机构的输入端位于所述破碎挖掘机构的运动路径上；

3、所述钻孔胀裂机构包括大型回转支撑、水磨钻和胀裂棒，所述水磨钻与胀裂棒均滑动安装在所述大型回转支撑上，所述大型回转支撑安装在所述滑架主体机构上，所述水磨钻用于对岩石壁进行定向钻孔，所述胀裂棒用于对所述水磨钻的钻孔进行液压胀裂，所述破碎挖掘机构用于对胀裂的钻孔进行凿岩和破碎。

4、在一些实施例中，所述滑架主体机构包括横梁和两组左右对称设置有滑架樑机构，所述滑架樑机构包括固定樑、滑动樑和立柱，所述固定樑固定连接在所述车架上，所述滑动樑滑动设置在所述固定樑上，所述滑动樑沿着所述固定樑的长度方向移动，所述立柱竖直固定在所述滑动樑一端的顶部，所述横梁的两端分别滑动连接在两个所述立柱上，所述横梁沿着所述立柱的高度方向移动，所述横梁上滑动设置有两个滑座，所述滑座沿着所述横梁的长度方向移动，两组所述钻孔胀裂机构上的所述大型回转支撑分别安装在两个所述滑座上。

5、在一些实施例中，所述大型回转支撑包括滑轨固定板、旋转滑环和支撑杆，所述滑轨固定板安装在所述滑座上，所述旋转滑环安装在所述滑轨固定板上，所述支撑杆的一端安装在所述旋转滑环上，所述支撑杆沿自身长度方向间隔固定有前固定座和后固定座，所述前固定座与后固定座相对的端面均设置有电力旋转滑环，所述电力旋转滑环的侧壁对称固定有水磨钻滑轨和胀裂棒滑轨，所述前固定座与后固定座之间设置有旋转丝杆，所述旋转丝杆的两端穿过所述电力旋转滑环分别转动连接所述前固定座与后固定座，所述后固定座上设置有力矩控制伺服电机，所述力矩控制伺服电机的输出轴传动连接所述旋转丝杆的一端，所述旋转丝杆上螺纹套装有丝杆取力器，所述水磨钻滑轨与胀裂棒滑轨上分别滑动套设有水磨钻滑块和胀裂棒滑块，所述水磨钻滑块和胀裂棒滑块上分别套装有钻胀取力电控换向器和胀裂取力电控换向器，所述水磨钻与胀裂棒分别安装在所述钻胀取力电控换向器和胀裂取力电控换向器上。

6、在一些实施例中，所述钻胀取力电控换向器上设置有电机架，所述电机架上安装有水磨钻电机，所述水磨钻电机的输出轴传动连接所述水磨钻，所述支撑杆远离所述旋转滑环的一端固定有定位尖端。

7、在一些实施例中，所述滑动樑远离所述立柱的一端固定有驱动箱，所述驱动箱内转动设置有第一轴和第二轴，所述第一轴与第二轴上分别套装有第一链轮和第二链轮，所述第一链轮通过链条传动连接所述第二链轮，所述第二轴上套装有驱动齿轮，所述固定樑上设置有齿条，所述驱动齿轮啮合所述齿条，所述第一轴的一端传动连接第一变速器的输出轴，所述第一变速器的输入轴传动连接所述第一电机的输出轴，所述滑动樑的底部固定有轨轮，所述固定樑的顶部固定有导向滑轨，所述轨轮滑动适配在所述导向滑轨上。

8、在一些实施例中，所述立柱的侧壁竖直设置有丝杆，所述丝杆转动连接所述立柱，所述丝杆上螺纹套装有取力器，所述立柱上滑动套装有安装套，所述取力器安装在所述安装套的侧壁上，所述横梁固定连接在所述安装套上，所述丝杆的一端设置有丝杆电机，所述丝杆电机的输出轴传动连接所述丝杆的一端，所述滑座上设置有第二变速器和第二电机，所述第二电机的输出轴传动连接所述第二变速器的输出轴，所述第二变速器的输出轴连接有齿轮，所述横梁的顶部固定有直齿条，所述直齿条平行于所述横梁，所述齿轮啮合于所述直齿条。

9、在一些实施例中，所述破碎挖掘机构包括破碎安装架、u型座、破碎旋转滑环、大臂、小臂、凿岩钻和挖掘斗，所述破碎安装架固定在所述车架的车头位置上，所述u型座的开口水平朝向所述破碎安装架，所述u型座通过铰接轴铰接在所述破碎安装架上，所述铰接轴竖直设置，所述u型座远离所述破碎安装架的一端安装有所述破碎旋转滑环，所述破碎旋转滑环上设置有大臂安装座，所述大臂的一端铰接在所述大臂安装座上，所述大臂的另一端与所述小臂的一端铰接，所述小臂的另一端铰接有所述挖掘斗，所述凿岩钻滑动设置在所述小臂上，所述凿岩钻具有沿所述小臂长度方向移动的自由度。

10、在一些实施例中，所述铰接轴的两侧均设置有偏转液压缸，所述偏转液压缸的缸体铰接在所述破碎安装架上，所述偏转液压缸的伸缩轴铰接所述u型座，所述大臂安装座上设置有大臂液压缸，所述大臂液压缸的缸体铰接在所述大臂安装座上，所述大臂液压缸的伸缩轴铰接所述大臂，所述大臂的底部设置有小臂液压缸，所述小臂液压缸的缸体铰接在所述大臂上，所述小臂液压缸的伸缩轴铰接在所述小臂上，所述小臂上设置有挖掘液压缸，所述挖掘液压缸的缸体铰接在所述小臂上，所述挖掘液压缸的伸缩轴铰接所述挖掘斗，所述小臂中空设置，所述小臂设置有凿岩钻安装滑座，所述凿岩钻固定安装在所述凿岩钻安装滑座上，所述小臂的左右侧壁均设置有破碎液压缸，所述小臂的左右侧壁均开设有条形滑槽，所述凿岩钻安装滑座的侧壁固定有耳板，所述耳板从所述条形滑槽穿出连接所述破碎液压缸的伸缩轴。

11、在一些实施例中，所述除渣机构包括弧形除渣底板和弧形除渣顶板，所述弧形除渣底板的底端铰接在所述车架上，所述弧形除渣底板的高端与所述车架之间设置有升降液压缸，所述升降液压缸的缸体铰接在所述车架上，所述升降液压缸的伸缩轴铰接在所述弧形除渣底板上，所述弧形除渣顶板固定连接所述弧形除渣底板，所述弧形除渣底板与所述弧形除渣顶板之间形成有传动间隙，所述弧形除渣顶板上套设有除渣链条，所述除渣链条的两侧壁均沿自身环形方向均布固定有多个除渣拨板。

12、在一些实施例中，所述弧形除渣顶板的两端分别设置有主动轴和从动轴，所述主动轴与从动轴均转动连接所述弧形除渣底板，所述主动轴与从动轴上分别套装有主动链轮和从动链轮，所述除渣链条传动套装在所述主动链轮与从动链轮上，所述弧形除渣底板上设置有除渣电机，所述除渣电机的输出轴传动连接所述主动轴的一端。

13、本发明的有益效果是：

14、1、通过水磨钻对岩石壁进行钻孔，然后通过胀裂棒伸入水磨钻的钻孔内，通过胀裂棒液压胀裂岩石，然后通过破碎挖掘机构将胀裂的岩石分开，并破碎成小块挖掘送至除渣机构上，通过除渣链条与除渣拨板将岩石输送至车体的后方，实现自动化坑洞挖掘，大大提高了挖掘效率，降低了人工劳动强度与人工劳动成本。

15、2、采用湿法静态挖掘技术，即通过胀裂破碎的方式完成岩体的破坏，不会产生粉尘，有利于矿工身心健康和环境保护，且静态挖掘矿洞的坚固性也不容易受到破坏，能够应用在各种岩石的破碎，具有较广的应用范围。