[發(fā)明專(zhuān)利]一種金屬礦脈輔助開(kāi)采裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110557608.4
• 申請(qǐng)日: 2021-05-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113294155A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-08-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 龍海洋;夏彬偉;湯積仁;胡華瑞;楊昆;廖傳斌;羅亞飛;彭珈筠
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): E21C41/16
• 分類(lèi)號(hào): E21C41/16;E21C29/22;E21C27/22;E21C37/12;E21C31/02
• 代理公司: 重慶華科專(zhuān)利事務(wù)所 50123
• 代理人: 康海燕

本發(fā)明公開(kāi)了一種金屬礦脈輔助開(kāi)采裝置，包括行走機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)支撐機(jī)構(gòu)和工作機(jī)構(gòu)，工作機(jī)構(gòu)包括與旋轉(zhuǎn)支撐機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)座固定連接的工作臺(tái)，工作臺(tái)上設(shè)有滑軌以及沿滑軌作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的安裝座，安裝座上固定連接有鉆孔機(jī)構(gòu)和切割機(jī)構(gòu)，鉆孔機(jī)構(gòu)包括鉆機(jī)以及與鉆機(jī)固定連接的鉆桿，鉆桿自由端與鉆頭固定連接；切割機(jī)構(gòu)包括套設(shè)有襯套的切割管，當(dāng)進(jìn)行切割工作時(shí)，從鉆機(jī)上取下鉆桿，將切割管通過(guò)襯套固定于底座和壓緊件合圍形成的安裝孔內(nèi)，切割管軸線與鉆桿鉆孔時(shí)的軸線重合。其集鉆孔、割縫于一體，實(shí)現(xiàn)不同作業(yè)高度、寬度、角度方向的鉆孔、割縫作業(yè)，保證成孔質(zhì)量和切縫質(zhì)量，使得基于水射流的礦體開(kāi)采的鉆孔?割縫工藝能夠順利實(shí)施。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及礦產(chǎn)資源開(kāi)采，具體涉及金屬礦脈輔助開(kāi)采裝置。

背景技術(shù)

高海拔高寒地區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜，1.0~2.0米厚度的薄礦脈較多，金屬含礦帶較為破碎，品位大多處于3~5g/t水平。當(dāng)前，金屬礦山鉆孔-爆破技術(shù)工藝較為成熟，先采用氣動(dòng)鑿巖機(jī)實(shí)現(xiàn)鉆孔，成孔直徑為40~45mm，成孔深度為1800~2000mm；然后使用直徑為38mm、長(zhǎng)度為200mm藥卷裝藥，電子導(dǎo)爆管一次性起爆。此傳統(tǒng)爆破法存在大采切、高損傷、開(kāi)采效益低等問(wèn)題。

利用高壓水射流技術(shù)，實(shí)現(xiàn)鉆孔-割縫-爆破工藝，可增大炮孔間距，減少炮孔數(shù)量，同時(shí)改善爆破效果，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)開(kāi)采，達(dá)到提高礦石開(kāi)采質(zhì)量的目的。然而，現(xiàn)有由人工鑿巖鉆孔面臨以下問(wèn)題：首先成孔圓度、直線度難以保證，由于礦石較為破損，鉆孔后往往會(huì)出現(xiàn)成孔彎曲、不規(guī)則等異常。其次成孔直徑較小，且難以增大，當(dāng)前行業(yè)領(lǐng)域采用的藥卷外徑為38mm，為保障炸藥爆破效果，考慮藥卷與成孔直徑的耦合性，成孔直徑40~45mm最優(yōu)。

另一方面，高壓水射流切割技術(shù)也存在以下特點(diǎn)：為保證高壓水射流割縫效果，割縫器兩側(cè)距孔壁4~10mm最優(yōu)，這要求割縫器與成孔壁間的作業(yè)間距較小。已有研究表明，高壓水射流切割最優(yōu)靶距為2~5倍切割噴嘴直徑，為提高切割效率及深度，采用雙側(cè)割縫，碰嘴直徑≥2mm最優(yōu)，這就要求割縫器兩側(cè)距孔壁4~10mm最優(yōu)。

從雙流道割縫器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)考慮，雙側(cè)割縫器外徑尺寸≥32mm，難以進(jìn)一步減小，這造成割縫器與成孔壁間的作業(yè)間距難以增大。以最大成孔45mm、雙側(cè)最小靶距4mm計(jì)算，割縫器最大外徑：45-4×2=37mm。從雙流道割縫器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)考慮，為保證承受射流壓力及流量，接頭螺紋連接強(qiáng)度等，割縫器的外徑尺寸也不能低于32mm。

綜上：在金屬薄礦脈鉆孔-割縫輔助爆破的實(shí)施過(guò)程中，高壓水射流割縫面臨割縫器與成孔間的作業(yè)空間小的難題；加之人工鉆孔成孔存在成孔外徑不規(guī)則、長(zhǎng)度彎曲等異常；施工巷道環(huán)境復(fù)雜苛刻，這都對(duì)高壓水射流割縫裝備提出了更高的要求，現(xiàn)有成熟裝備難以保證鉆孔-割縫-爆破工藝的順利實(shí)施。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種金屬礦脈輔助開(kāi)采裝置，其集鉆孔、割縫于一體，實(shí)現(xiàn)不同作業(yè)高度、寬度、角度方向的鉆孔、割縫作業(yè)，保證成孔質(zhì)量和切縫質(zhì)量，使得基于水射流的礦體開(kāi)采的鉆孔-割縫工藝能夠順利實(shí)施。

本發(fā)明所述的金屬礦脈輔助開(kāi)采裝置，包括行走機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)支撐機(jī)構(gòu)和工作機(jī)構(gòu)，所述工作機(jī)構(gòu)通過(guò)旋轉(zhuǎn)支撐機(jī)構(gòu)與行走機(jī)構(gòu)固定連接，所述工作機(jī)構(gòu)包括與旋轉(zhuǎn)支撐機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)座固定連接的工作臺(tái)，所述工作臺(tái)上設(shè)有滑軌以及沿滑軌作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的安裝座，所述安裝座上固定連接有鉆孔機(jī)構(gòu)和切割機(jī)構(gòu)，所述鉆孔機(jī)構(gòu)包括鉆機(jī)以及與鉆機(jī)固定連接的鉆桿，所述鉆桿自由端與鉆頭固定連接；所述切割機(jī)構(gòu)包括套設(shè)有襯套的切割管，該切割管一端與高壓水源連通，另一端與切割噴嘴固定連接，所述安裝座上設(shè)有底座以及與底座可拆卸連接的壓緊件，所述底座和壓緊件合圍形成與襯套外壁對(duì)應(yīng)配合的安裝孔，該安裝孔與鉆桿鉆孔時(shí)的軸線同軸；當(dāng)進(jìn)行鉆孔工作時(shí)，將鉆桿固定于鉆機(jī)上，沿滑軌移動(dòng)安裝座使得鉆桿到達(dá)指定位置，對(duì)礦體進(jìn)行鉆孔；當(dāng)進(jìn)行切割工作時(shí)，從鉆機(jī)上取下鉆桿，將切割管通過(guò)襯套固定于底座和壓緊件合圍形成的安裝孔內(nèi)，切割管軸線與鉆桿鉆孔時(shí)的軸線重合，沿滑軌移動(dòng)安裝座使得切割噴嘴到達(dá)指定位置，利用高壓水射流對(duì)礦體進(jìn)行切割。