权利要求
1.一种矿山开采用地质凿孔设备,包括能三维调节的驱动设备(1),其特征在于:所述驱动设备(1)的底端固定安装有安装盘(2),所述安装盘(2)内转动安装有中轴(5),所述安装盘(2)底端内开设的凹槽内转动安装有套设在中轴(5)外的转动筒(3),所述中轴(5)伸出转动筒(3)的端部固定安装有钻头(4),且所述钻头(4)的外壁开设有呈螺旋状的输料槽,所述转动筒(3)与钻头(4)之间设有进土间隙,所述转动筒(3)上端外壁开设有排土通道,所述进土间隙与排土通道之间设有固定安装在中轴(5)外壁的螺旋片(6);
还包括驱动组件,所述驱动组件用于驱使中轴(5)沿其轴线转动。
2.根据权利要求1所述的矿山开采用地质凿孔设备,其特征在于:所述螺旋片(6)设为三段,其中下段螺距与截面恒定,中段螺距与截面均逐渐减小,上段螺距与下段一致且截面恒定,所述转动筒(3)内安装有能滑动调节的滑动筒(7),且所述滑动筒(7)同样分为能与螺旋片(6)相贴合的三段,所述滑动筒(7)对应螺旋片(6)中段的内壁开设有多组排水孔(17),所述转动筒(3)内壁开设有能与排水孔(17)相连通的方槽,所述方槽内固定安装有导电炭黑(15),且所述导电炭黑(15)通过埋设在转动筒(3)内的线路与外部通电回路相连通。
3.根据权利要求2所述的矿山开采用地质凿孔设备,其特征在于:所述转动筒(3)内开设的环槽内安装有能转动的转动环(13),所述转动环(13)外壁开设有多个呈环形分布的弧槽,位于环槽下方的转动筒(3)内还开设有环槽,所述环槽内顶面滑动安装有多个能向心或离心滑动的滑动块(12),且所述滑动块(12)外壁固定安装有能在弧槽内滑动的销轴,所述滑动块(12)与滑动筒(7)顶面之间转动安装有转动杆(11)。
4.根据权利要求3所述的矿山开采用地质凿孔设备,其特征在于:所述中轴(5)内开设有抽水通道,所述抽水通道通过钻头(4)底端的凹孔与外部连通,所述抽水通道底端设有滤网,所述中轴(5)顶端与外部抽水设备连通,且所述外部抽水设备与导电炭黑(15)所在的通电回路通过电信号连接。
5.根据权利要求3所述的矿山开采用地质凿孔设备,其特征在于:所述驱动组件包括固定安装在中轴(5)外壁的中心齿轮(8)和能转动的主动齿轮(10),所述安装盘(2)底端内凹槽的内顶面转动有两个均与中心齿轮(8)相互啮合的传动齿轮(9),所述转动筒(3)内壁设有与传动齿轮(9)相互啮合的齿环,所述主动齿轮(10)通过安装在安装盘(2)上的伺服电机驱动。
6.根据权利要求2所述的矿山开采用地质凿孔设备,其特征在于:所述转动筒(3)外壁开设的夹层内滑动安装有滑动套筒(14)和能滑动的滑动环(19),所述滑动套筒(14)与滑动环(19)之间设有弹簧(18),所述转动筒(3)底端外壁滑动安装有能离心或向心滑动的外撑块(21),所述外撑块(21)与滑动套筒(14)通过支撑杆(20)转动连接。
7.根据权利要求6所述的矿山开采用地质凿孔设备,其特征在于:所述排水孔(17)内通过连接销固定安装有直径小于排水孔(17)的阻水杆(16),且所述阻水杆(16)与排水孔(17)之间的缝隙中填充有过滤棉。
8.根据权利要求7所述的矿山开采用地质凿孔设备,其特征在于:所述转动筒(3)底端固定安装有多个支撑块(24),所述支撑块(24)通过滚珠与钻头(4)滚动接触。
9.根据权利要求2所述的矿山开采用地质凿孔设备,其特征在于:所述钻头(4)内开设有多个气流孔(22),所述转动筒(3)内开设有输气通道(25),所述输气通道(25)一端通入进土间隙,另一端与外部供气设备相连通,且所述输气通道(25)经过导电炭黑(15)所在的方槽。
10.根据权利要求1-9任一项所述的矿山开采用地质凿孔设备,其特征在于:所述钻头(4)外壁一体成型有多个研磨凸起。
说明书
技术领域
[0001]本发明涉及地质凿孔技术领域,具体为一种矿山开采用地质凿孔设备。
背景技术
[0002]矿山开采是指从地表或地下挖掘矿物资源的过程,通常会采用掘进机等设备对矿物进行破碎和开采,由于我国地质构造复杂,在对矿物进行开采的过程中可能会因施工断面狭小,且岩石强度较高,采用掘进机施工效率低,使得设备成本高,机械磨损大,此时则需要爆破作业以破碎岩石。
[0003]例如,中国专利号CN107386978B公开了一种煤矿岩石巷道三轴掏槽凿孔破岩装置,包括设置在调节支架上的钎杆,所述钎杆杆长方向水平且一端与水平驱动机构连接,所述钎杆位于调节支架上平行间隔设置多个,水平驱动机构驱动钎杆水平移动且实施凿孔作业,所述钎杆位于调节支架的空间位置可调,本发明结构简单,能够在保证安全的前提下,高速度,高质量地进行凿眼施工,一次凿孔三个,提高了单位时间凿孔的个数,减少凿孔时间,保证凿孔之间的平行度和角度的统一,使炮孔整体性较好,沿炮孔深度误差减小,提高了爆破能量的利用率,完善了爆破工序,减少了人员工时的消耗,降低施工成本。
[0004]但是,上述方案在对炮孔进行开凿的过程中通过高压水辅助切割孔内岩体,并通过高压水的冲刷将炮孔内的岩粉同步排出,使得开槽完成的炮孔内含水量过高,水的存在不仅会稀释或浸湿炸药,降低其爆炸性能,致使需要更多的炸药来达到预期的爆破效果,从而增加爆破成本,且水的不可压缩性会阻碍爆炸能量有效地传递给岩石,减少岩石的破碎程度,导致爆破效果不佳。
发明内容
[0005]本发明的目的在于提供一种矿山开采用地质凿孔设备,以解决上述现有技术中存在的至少一个技术问题。
[0006]为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种矿山开采用地质凿孔设备,包括能三维调节的驱动设备,所述驱动设备的底端固定安装有安装盘,所述安装盘内转动安装有中轴,所述安装盘底端内开设的凹槽内转动安装有套设在中轴外的转动筒,所述中轴伸出转动筒的端部固定安装有钻头,且所述钻头的外壁开设有呈螺旋状的输料槽,所述转动筒与钻头之间设有进土间隙,所述转动筒上端外壁开设有排土通道,所述进土间隙与排土通道之间设有固定安装在中轴外壁的螺旋片;
[0007]还包括驱动组件,所述驱动组件用于驱使中轴沿其轴线转动。
[0008]优选的,所述螺旋片设为三段,其中下段螺距与截面恒定,中段螺距与截面均逐渐减小,上段螺距与下段一致且截面恒定,所述转动筒内安装有能滑动调节的滑动筒,且所述滑动筒同样分为能与螺旋片相贴合的三段,所述滑动筒对应螺旋片中段的内壁开设有多组排水孔,所述转动筒内壁开设有能与排水孔相连通的方槽,所述方槽内固定安装有导电炭黑,且所述导电炭黑通过埋设在转动筒内的线路与外部通电回路相连通。
[0009]优选的,所述转动筒内开设的环槽内安装有能转动的转动环,所述转动环外壁开设有多个呈环形分布的弧槽,位于环槽下方的转动筒内还开设有环槽,所述环槽内顶面滑动安装有多个能向心或离心滑动的滑动块,且所述滑动块外壁固定安装有能在弧槽内滑动的销轴,所述滑动块与滑动筒顶面之间转动安装有转动杆。
[0010]优选的,所述中轴内开设有抽水通道,所述抽水通道通过钻头底端的凹孔与外部连通,所述抽水通道底端设有滤网,所述中轴顶端与外部抽水设备连通,且所述外部抽水设备与导电炭黑所在的通电回路通过电信号连接。
[0011]优选的,所述驱动组件包括固定安装在中轴外壁的中心齿轮和能转动的主动齿轮,所述安装盘底端内凹槽的内顶面转动有两个均与中心齿轮相互啮合的传动齿轮,所述转动筒内壁设有与传动齿轮相互啮合的齿环,所述主动齿轮通过安装在安装盘上的伺服电机驱动。
[0012]优选的,所述转动筒外壁开设的夹层内滑动安装有滑动套筒和能滑动的滑动环,所述滑动套筒与滑动环之间设有弹簧,所述转动筒底端外壁滑动安装有能离心或向心滑动的外撑块,所述外撑块与滑动套筒通过支撑杆转动连接。
[0013]优选的,所述排水孔内通过连接销固定安装有直径小于排水孔的阻水杆,且所述阻水杆与排水孔之间的缝隙中填充有过滤棉。
[0014]优选的,所述转动筒底端固定安装有多个支撑块,所述支撑块通过滚珠与钻头滚动接触。
[0015]优选的,所述钻头内开设有多个气流孔,所述转动筒内开设有输气通道,所述输气通道一端通入进土间隙,另一端与外部供气设备相连通,且所述输气通道经过导电炭黑所在的方槽。
[0016]优选的,所述钻头外壁一体成型有多个研磨凸起。
[0017]与现有技术相比,本发明的有益效果如下:
[0018]一、本发明通过在钻头与转动筒之间开设进土间隙使钻头开凿时产生的渣土进入到转动筒内并通过螺旋片将渣土沿转动筒输送至炮孔外,即可通过干式运土的方式对渣土进行运输,避免泥浆循环后导致炮孔内的含水量过高影响炮孔内炸药的爆炸性能或爆破效果,减少炸药用量的同时提升对工作面的爆破效果。
[0019]二、本发明通过对螺旋片与滑动筒之间的相互配合对滑动筒内的渣土进行压缩,并通过导电炭黑吸水后的电阻变化检测渣土中的含水量,即可在渣土含水量过高时对炮孔内的水分进行排出,并在炮孔内含水量降低到预设值后解除对渣土的压缩,使渣土的运输效率达到最高,避免由于过度压缩干燥渣土从而降低装置对渣土的运输效率。
[0020]三、本发明通过高温干燥气流对夯实后的炮孔内壁进行烘干,使炮孔内壁形成干燥的防水层,不仅能避免土层中的水分渗入炮孔内对炸药造成影响,还能进一步对炮孔内壁夯实的土层进行压缩,并预留出与炮孔垂直的裂纹,提升爆破时冲击波对炮孔内壁的冲击力,不影响裂纹起始方向的前提下提升裂纹对应力波的折射和反射能力。
附图说明
[0021]图1为本发明的侧视图;
[0022]图2为本发明的立体结构示意图;
[0023]图3为本发明的侧视剖面图;
[0024]图4为本发明的立体结构剖面图;
[0025]图5为本发明中驱动组件的立体结构剖面图;
[0026]图6为本发明图4中A处的局部放大图;
[0027]图7为本发明图4中B处的局部放大图;
[0028]图8为本发明图3中C处的局部放大图。
[0029]图中:1、驱动设备;2、安装盘;3、转动筒;4、钻头;5、中轴;6、螺旋片;7、滑动筒;8、中心齿轮;9、传动齿轮;10、主动齿轮;11、转动杆;12、滑动块;13、转动环;14、滑动套筒;15、导电炭黑;16、阻水杆;17、排水孔;18、弹簧;19、滑动环;20、支撑杆;21、外撑块;22、气流孔;23、转动扇;24、支撑块;25、输气通道。
具体实施方式
[0030]下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0031]请参阅图1至图8,本发明提供一种技术方案:一种矿山开采用地质凿孔设备,包括能三维调节的驱动设备1,驱动设备1的底端固定安装有安装盘2,安装盘2内转动安装有中轴5,安装盘2底端内开设的凹槽内转动安装有套设在中轴5外的转动筒3,中轴5伸出转动筒3的端部固定安装有钻头4,且钻头4的外壁开设有呈螺旋状的输料槽,转动筒3与钻头4之间设有进土间隙,转动筒3上端外壁开设有排土通道,进土间隙与排土通道之间设有固定安装在中轴5外壁的螺旋片6;
[0032]还包括驱动组件,驱动组件用于驱使中轴5沿其轴线转动。
[0033]本装置使用时,首先通过驱动设备1将钻头4移动至预设凿孔处,并使钻头4垂直于工作面,随后通过驱动组件驱使中轴5带动钻头4一同转动,并通过驱动设备1使钻头4转动的同时向开孔方向移动,当钻头4进入土层中后会将凿孔时产生的粉尘与渣土向四周挤压,并通过在钻头4的外壁开设的呈螺旋状的输料槽将渣土向上聚集,直至渣土没入钻头4与转动筒3之间的进土间隙中,随后通过转动筒3内的螺旋片6将渣土沿中轴5向转动筒3上端输送,直至渣土通过转动筒3外壁开设的排土通道中排出,完成凿孔过程对渣土的排出,直至炮孔深度达到预设深度,完成对炮孔的开凿。
[0034]这样,通过在钻头4与转动筒3之间开设进土间隙使钻头4开凿时产生的渣土进入到转动筒3内并通过螺旋片6将渣土沿转动筒3输送至炮孔外,即可通过干式运土的方式对渣土进行输运,避免泥浆循环后导致炮孔内的含水量过高影响炮孔内炸药的爆炸性能或爆破效果,减少炸药用量的同时提升对工作面的爆破效果。
[0035]进一步地,螺旋片6设为三段,其中下段螺距与截面恒定,中段螺距与截面均逐渐减小,上段螺距与下段一致且截面恒定,转动筒3内安装有能滑动调节的滑动筒7,且滑动筒7同样分为能与螺旋片6相贴合的三段,滑动筒7对应螺旋片6中段的内壁开设有多组排水孔17,转动筒3内壁开设有能与排水孔17相连通的方槽,方槽内固定安装有导电炭黑15,且导电炭黑15通过埋设在转动筒3内的线路与外部通电回路相连通。
[0036]根据上述实施方式可知,当渣土沿螺旋片6在转动筒3内上升时,具体参看图3,当渣土进入螺旋片6中段时,此时通过外部组件驱使滑动筒7滑动至最下端使滑动筒7内壁与螺旋片6外壁完全贴合,由于螺旋片6中段翅片的螺距与截面均逐渐减小,使得进入到螺旋片6中段的渣土受到挤压后压缩,此时渣土若存在水分,被挤出的水分能通过排水孔17进入到方槽内并被导电炭黑15吸收,当导电炭黑15吸水后,水分子会填充炭黑颗粒之间的间隙,导致炭黑颗粒之间的接触更加紧密,从而减小了电阻率,此时通过外部通电回路中的电流表即可检测渣土中的含水量,若含水量超出预设值,则需采用钻孔疏干或压气排水等方法将炮孔内的水分排出,并在排水后对炮孔内进行防水处理,阻止水分进一步渗入炮孔,若渣土中并无水分或含水量未达到预设值,此时通过外部组件驱使滑动筒7向上滑动,使滑动筒7中段和下段分别对应螺旋片6上段和中段,使螺旋片6外壁不再与滑动筒7内壁贴合,解除对渣土的压缩,以达到提升渣土运输效率的目的。
[0037]这样,通过对螺旋片6与滑动筒7之间的相互配合对滑动筒7内的渣土进行压缩,并通过导电炭黑15吸水后的电阻变化检测渣土中的含水量,即可在渣土含水量过高时对炮孔内的水分进行排出,并在炮孔内含水量降低到预设值后解除对渣土的压缩,使渣土的运输效率达到最高,避免由于过度压缩干燥渣土从而降低装置对渣土的运输效率。
[0038]值得一提的是,当渣土内的水分含量较低时,可通过外部组件驱使转动筒3间隙往复滑动从而对渣土内的水分含量进行多次分段筛查,避免开孔时凿穿地下水导致炮孔内的含水量骤然升高,影响炸药的爆破效果。
[0039]进一步地,转动筒3内开设的环槽内安装有能转动的转动环13,转动环13外壁开设有多个呈环形分布的弧槽,位于环槽下方的转动筒3内还开设有环槽,环槽内顶面滑动安装有多个能向心或离心滑动的滑动块12,且滑动块12外壁固定安装有能在弧槽内滑动的销轴,滑动块12与滑动筒7顶面之间转动安装有转动杆11。
[0040]根据上述实施方式提供了一种驱使滑动筒7滑动的具体实施方式,当外部结构如电机与齿轮传动驱使转动环13转动时,具体参看图4和图5,此时滑动块12在其外壁销轴的作用下沿转动筒3轴线所在圆心开始做离心或向心运动,当滑动块12做离心运动时,由于转动杆11与滑动块12之间的倾角逐渐变大,即可拉动滑动筒7上移,当滑动块12做向心运动时转动杆11与滑动块12之间的倾角逐渐接近90度,即可驱使滑动筒7下移,完成对滑动筒7上下滑动的驱动。
[0041]进一步地,中轴5内开设有抽水通道,抽水通道通过钻头4底端的凹孔与外部连通,抽水通道底端设有滤网,中轴5顶端与外部抽水设备连通,且外部抽水设备与导电炭黑15所在的通电回路通过电信号连接。
[0042]根据上述实施方式可知,当导电炭黑15所在电路的电流升高至超过预设值,此时外部抽水设备通过中轴5中开设的抽水通道从钻头4底端的凹孔处对炮孔内水分进行抽取,并通过滤网渣土与水分混合成的泥浆进行过滤,使大颗粒的渣土仍旧通过进图层进入滑动筒7内,且当泥浆进入中轴5时,会带动倾斜设置的转动扇23扇片转动,不断对滤网表面进行刮除,避免过滤后的渣土堵塞滤网。
[0043]进一步地,驱动组件包括固定安装在中轴5外壁的中心齿轮8和能转动的主动齿轮10,安装盘2底端内凹槽的内顶面转动有两个均与中心齿轮8相互啮合的传动齿轮9,转动筒3内壁设有与传动齿轮9相互啮合的齿环,主动齿轮10通过安装在安装盘2上的伺服电机驱动。
[0044]根据上述实施方式提供了一种驱动组件的具体实施方式,当外部驱动件如电机与齿轮驱使主动齿轮10转动时,具体参看图4,当主动齿轮10带动中轴5与中心齿轮8一同顺时针转动时,此时即可通过两侧传动齿轮9带动转动筒3逆时针转动,即钻头4顺时针旋转时转动筒3与滑动筒7一同逆时针转动,不仅能通过转动筒3外壁对炮孔内壁的缺陷进行平整处理,避免炮孔内壁的缺陷阻碍爆破时产生的应力波和爆破气体对裂纹长度、扩展速率产生影响,从而降低爆破效果,还能通过增加渣土与滑动筒7之间的摩擦力进一步提升对渣土的运输效率。
[0045]进一步地,转动筒3外壁开设的夹层内滑动安装有滑动套筒14和能滑动的滑动环19,滑动套筒14与滑动环19之间设有弹簧18,转动筒3底端外壁滑动安装有能离心或向心滑动的外撑块21,外撑块21与滑动套筒14通过支撑杆20转动连接。
[0046]根据上述实施方式可知,由于转动筒3会在钻头4转动时以相反的方向转动,此时滑动环19通过电控或气缸等驱动沿转动筒3外壁的夹层滑动,压缩弹簧18至推动滑动套筒14一同沿夹层滑动,并通过支撑杆20驱使外撑块21沿转动筒底端外壁离心滑动并扩张至与炮孔内壁贴合,即可在转动筒3转动时利用外撑块21对炮孔内壁进行平整,且由于滑动环19与滑动套筒14之间通过弹簧18的弹性传动,使外撑块21与炮孔内壁贴合时始终对炮孔内壁具有一定的压力,即可对炮孔内壁的土层进行夯实,将土层内的空气排出,使炮孔内壁的土层在爆破时能够减少土层压缩对爆炸冲击波的吸收,在避免炮孔内壁缺陷对爆炸效果产生影响的基础上,进一步提升炸药的爆破效果,以提升炮孔内冲击波对工作面的剪切力。
[0047]进一步地,排水孔17内通过连接销固定安装有直径小于排水孔17的阻水杆16,且阻水杆16与排水孔17之间的缝隙中填充有过滤棉。
[0048]根据上述实施方式可知,当渣土进入到螺旋片6中段受到压缩时,渣土中的水分会通过排水孔17进入到导电炭黑15所在的方槽内,通过设置直径小于排水孔17的阻水杆16,即可避免较大孔径的排水孔17被大颗粒渣土堵塞,使排水孔17能够设置为较大孔径的疏水孔,提升水分进入方槽内与导电炭黑15的接触速率,且阻水杆16与排水孔17之间的缝隙中的过滤棉不仅能对泥浆中的大颗粒进行过滤,在滑动筒7向上滑动时还能起到封堵排水孔17的作用。
[0049]进一步地,转动筒3底端固定安装有多个支撑块24,支撑块24通过滚珠与钻头4滚动接触。
[0050]根据上述实施方式可知,通过在转动筒3与钻头4之间的进土间隙中设置支撑块24,使转动筒3的安装不再仅通过安装盘2提供拉力,转动筒3工作时的压力能够由钻头4提供的支撑力分担,且通过支撑块24与钻头4之间的滚珠能够减少二者沿相反方向转动时的摩擦力,提升装置运行时的稳定性。
[0051]进一步地,钻头4内开设有多个气流孔22,转动筒3内开设有输气通道25,输气通道25一端通入进土间隙,另一端与外部供气设备相连通,且输气通道25经过导电炭黑15所在的方槽。
[0052]根据上述实施方式可知,当外部供气设备向输气通道25中输送高热干燥气体时,具体参看图8,当外撑块21通过转动对炮孔内壁进行夯实后,此时通过外部供气设备向输气通道25内注入高压高温的干燥气体,当干燥气体进入到进土间隙后,其中一部分气体会通过气流孔22进入钻头4底端,并沿钻头4外壁与炮孔内壁向外流出,即可通过对夯实的炮孔内壁进行烘干,使炮孔内壁形成一层隔水层,避免土层中的水分渗入炮孔内对炸药造成影响,且这股气体到达钻头4底端凹槽内还会分流至转动扇23,在其进入中轴5的同时吹动转动扇23加速转动,进一步提升转动扇23对滤网的清洁能力,同时由于输气通道25经过导电炭黑15所在的方槽,即可在滑动筒7上移时,即停止对渣土的含水量进行检测时,利用干燥气体对导电炭黑15进行烘干,避免导电炭黑15在长时间吸水后达到饱和对土层中的水分增加脱敏,从而提升含水量监测的准确性。
[0053]这样,通过高温干燥气流对夯实后的炮孔内壁进行烘干,使炮孔内壁形成干燥的防水层,不仅能避免土层中的水分渗入炮孔内对炸药造成影响,还能进一步对炮孔内壁夯实的土层进行压缩,并预留出与炮孔垂直的裂纹,提升爆破时冲击波对炮孔内壁的冲击力,不影响裂纹起始方向的前提下提升裂纹对应力波的折射和反射能力。
[0054]进一步地,钻头4外壁一体成型有多个研磨凸起。
[0055]根据上述实施方式可知,通过钻头4外壁一体成型有多个研磨凸起能够提升钻头4的研磨与挤压能力,使钻头4在应对较硬的地质层或其他特殊的地质层时,能够通过研磨或撞击等方式结合凿孔,提升装置的适用范围。
[0056]本实施例中使用的标准零件可以从市场上直接购买,而根据说明书和附图的记载的非标准结构部件,也可以直接根据现有的技术常识毫无疑义的加工得到,同时各个零部件的连接方式采用现有技术中成熟的常规手段,而机械、零件及设备均采用现有技术中常规的型号,故在此不再作出具体叙述。
[0057]尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
说明书附图(8)