权利要求

1.一种地下矿山无底柱分段崩落采矿设备，包括装载机(1)以及安装在装载机(1)上的铲斗(2)，其特征在于，还包括：

模块调节机构，设置在所述铲斗(2)两端，所述铲斗(2)的两端设有与模块调节机构连接的侧挡板(3);

开设在所述铲斗(2)上的滑动孔(21)，所述铲斗(2)的外壁设有使侧挡板(3)水平移动的驱动机构;

第一梳齿交错架(5)和第二梳齿交错架(6)，位于所述铲斗(2)内部与驱动机构联动开关。

2.根据权利要求1所述的一种地下矿山无底柱分段崩落采矿设备，其特征在于，所述模块调节机构包括位于所述铲斗(2)两端呈线形排布的拼接板(4)，所述铲斗(2)、侧挡板(3)和拼接板(4)上均开设有多个连接孔(347)，所述铲斗(2)、侧挡板(3)和拼接板(4)上均设有多个与连接孔(347)对应的斗齿(341)和加固齿套(346)，所述斗齿(341)和加固齿套(346)上均开设有一对与连接孔(347)对应的安装孔(342)，所述安装孔(342)的内部均插设有安装插销(344)。

3.根据权利要求2所述的一种地下矿山无底柱分段崩落采矿设备，其特征在于，所述斗齿(341)和加固齿套(346)的顶部均开设有一对与安装孔(342)对应的定位槽(343)，所述安装插销(344)的一端均固定连接有卡入定位槽(343)内的定位块(345)。

4.根据权利要求1所述的一种地下矿山无底柱分段崩落采矿设备，其特征在于，所述驱动机构包括设置在铲斗(2)外壁的一对液压缸(23)，所述侧挡板(3)上均固定连接有支撑板(24)，所述支撑板(24)与对应的液压缸(23)活塞杆固定连接，所述支撑板(24)上均固定连接有U形卡架(25)，所述滑动孔(21)的两端内部均滑动连接有连接块(26)，所述连接块(26)均与对应的U形卡架(25)固定连接，其中一个所述连接块(26)与第一梳齿交错架(5)固定连接，另一个所述连接块(26)与第二梳齿交错架(6)固定连接。

5.根据权利要求1所述的一种地下矿山无底柱分段崩落采矿设备，其特征在于，所述第一梳齿交错架(5)和第二梳齿交错架(6)上开设有交错啮合连接的交错槽(561)。

6.根据权利要求1所述的一种地下矿山无底柱分段崩落采矿设备，其特征在于，所述第一梳齿交错架(5)和第二梳齿交错架(6)的两端均设有倾斜抵头(562)。

7.根据权利要求4所述的一种地下矿山无底柱分段崩落采矿设备，其特征在于，所述U形卡架(25)上开设有多个呈线形排布的滚珠(251)。

8.根据权利要求4所述的一种地下矿山无底柱分段崩落采矿设备，其特征在于，所述铲斗(2)的外壁固定连接有多对与液压缸(23)对应的支撑套(22)，每对所述支撑套(22)均与液压缸(23)固定套接。

9.一种地下矿山无底柱分段崩落采矿设备的采矿方法，应用于如权利要求1-8任一项所述的一种地下矿山无底柱分段崩落采矿设备，其特征在于，包括以下步骤：

S1、装载机(1)带动铲斗(2)至采矿作业点，需调整铲斗(2)容积时，对接拼接板(4)与铲斗(2)、侧挡板(3)，对齐连接孔(347)，插安装插销(344)入安装孔(342)，让定位块(345)卡入定位槽(343)，增减拼接板(4)完成容积调节;

S2、铲斗(2)内壁粘泥质矿石，且因调容积拆下对应斗齿(341)、加固齿套(346)后，取下多个拼接板(4);

S3、启动铲斗(2)外壁支撑套(22)上的液压缸(23)，其活塞杆推侧挡板(3)的支撑板(24)，带动 U 形卡架(25)移动，滚珠(251)减阻;

S4、U 形卡架(25)拉滑动孔(21)内连接块(26)，分别带动第一梳齿交错架(5)、第二梳齿交错架(6)，通过交错槽(561)啮合运动;

S5、两梳齿交错架相对移动剪切挤压粘连矿石，倾斜抵头(562)刮除内壁死角矿石，破坏粘连力促其脱落;

S6、需停止清理或调整铲斗(2)状态时，关闭液压缸(23)，各部件复位。

说明书

技术领域

[0001]本发明涉及地下矿山采矿技术领域，尤其涉及一种地下矿山无底柱分段崩落采矿设备及其采矿方法。

背景技术

[0002]地下矿山无底柱分段崩落采矿法，是针对急倾斜、厚大矿体(如铁矿、铜矿)开发的地下高效采矿技术，其核心流程为将矿体垂直划分为多个平行分段，在各分段内开挖进路(类巷道结构)，通过爆破崩落矿石后直接从进路底板完成矿石回收，同时借助顶部或侧翼围岩的爆破崩落或自然崩落填充采空区，保障采场稳定，且全程无须设置专用底部矿柱与放矿漏斗，实现“开采、崩落、充填”的连续采矿循环。

在该采矿法的完整作业链条中，装载机作为核心采矿设备，其运行效能直接决定采矿流程的顺畅性与矿山整体经济收益。尤其在新水平长距离独头巷道掘进这一关键采矿环节中，装载机的设备作业模式与采矿配套工艺的协同适配，更是突破传统采矿施工难题的核心抓手。

[0003]在传统采矿施工模式下，新水平尚未建成溜井这一矿石转运关键设施，此时装载机作为核心采矿作业设备，需承担井下碴石(含矿石)的装载核心任务，后续再配合矿用汽车将碴石转运至上一水平的溜井，形成“装载机装载、汽车转运”的连贯采矿作业循环，为新水平采矿作业的持续推进提供设备支撑

在地下矿山作业中，装载机铲斗是实现“铲装、搬运、卸载”核心功能的关键部件，其性能直接影响采矿出碴效率。然而，传统装载机的铲斗大多采用固定结构设计，这种设计在地下矿山作业场景中存在明显局限：由于矿山作业需根据实际工况(如矿石种类、运输设备容量)动态调整铲斗单次装载量，但固定尺寸的铲斗仅具备单一容积，无法适配这一调整需求。装载量不足会造成运力浪费，装载量过大又易不符合作业规范，既难以灵活应对多样作业场景，还会直接限制作业灵活性，最终制约整体作业效率的提升。

[0004]除此之外，铲斗在作业中还面临泥质矿石黏附的问题：当处理泥质矿石时，矿石易粘连在铲斗内壁，无法实现自然卸料;而泥质结块长期附着，会持续缩小铲斗的实际装载容积、降低单次装载量，进而进一步降低工作效率。

发明内容

[0005]本发明的目的是针对背景技术中存在的问题，提出一种地下矿山无底柱分段崩落采矿设备及其采矿方法。

[0006]一方面，本申请提供一种地下矿山无底柱分段崩落采矿设备，包括装载机以及安装在装载机上的铲斗，还包括：模块调节机构，设置在所述铲斗两端，所述铲斗的两端设有与模块调节机构连接的侧挡板;开设在所述铲斗上的滑动孔，所述铲斗的外壁设有使侧挡板水平移动的驱动机构;第一梳齿交错架和第二梳齿交错架，位于所述铲斗内部与驱动机构联动开关。

[0007]可选的，所述模块调节机构包括位于所述铲斗两端呈线形排布的拼接板，所述铲斗、侧挡板和拼接板上均开设有多个连接孔，所述铲斗、侧挡板和拼接板上均设有多个与连接孔对应的斗齿和加固齿套，所述斗齿和加固齿套上均开设有一对与连接孔对应的安装孔，所述安装孔的内部均插设有安装插销。

[0008]可选的，所述斗齿和加固齿套的顶部均开设有一对与安装孔对应的定位槽，所述安装插销的一端均固定连接有卡入定位槽内的定位块。

[0009]可选的，所述驱动机构包括设置在铲斗外壁的一对液压缸，所述侧挡板上均固定连接有支撑板，所述支撑板与对应的液压缸活塞杆固定连接，所述支撑板上均固定连接有U形卡架，所述滑动孔的两端内部均滑动连接有连接块，所述连接块均与对应的U形卡架固定连接，其中一个所述连接块与第一梳齿交错架固定连接，另一个所述连接块与第二梳齿交错架固定连接。

[0010]可选的，所述第一梳齿交错架和第二梳齿交错架上开设有交错啮合连接的交错槽。

[0011]可选的，所述第一梳齿交错架和第二梳齿交错架的两端均设有倾斜抵头。

[0012]可选的，所述U形卡架上开设有多个呈线形排布的滚珠。

[0013]可选的，所述铲斗的外壁固定连接有多对与液压缸对应的支撑套，每对所述支撑套均与液压缸固定套接。

[0014]另一方面，本申请提供一种地下矿山无底柱分段崩落采矿设备的采矿方法，应用于如以上所述的一种地下矿山无底柱分段崩落采矿设备，包括以下步骤：

S1、装载机带动铲斗至采矿作业点，需调铲斗容积时，对接拼接板与铲斗、侧挡板，对齐连接孔，插安装插销入安装孔，让定位块卡入定位槽，增减拼接板完成容积调节;

S2、铲斗内壁粘泥质矿石，且因调容积拆下对应斗齿、加固齿套后，取下多个拼接板;

S3、启动铲斗外壁支撑套上的液压缸，其活塞杆推侧挡板的支撑板，带动 U 形卡架移动，滚珠减阻;

S4、U 形卡架拉滑动孔内连接块，分别带动第一梳齿交错架、第二梳齿交错架，通过交错槽啮合运动;

S5、两梳齿交错架相对移动剪切挤压粘连矿石，倾斜抵头刮除内壁死角矿石，破坏粘连力促其脱落;

S6、需停止清理或调整铲斗状态时，关闭液压缸，各部件复位。

[0015]综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

本发明利用装载机、铲斗、模块调节机构、驱动机构及梳齿交错架等结构的配合，使用设备时，通过对接拼接板与铲斗、侧挡板，插入安装插销固定，增减拼接板调节铲斗容积;启动液压缸，经支撑板、U形卡架带动连接块，进而使梳齿交错架通过交错槽啮合运动，对粘连矿石剪切挤压，倾斜抵头刮除内壁死角粘连矿石，提升作业灵活性与效率。

附图说明

[0016]图1给出本发明一种地下矿山无底柱分段崩落采矿设备及其采矿方法的结构示意图;

图2为图1中铲斗的第一状态结构示意图;

图3为图2的拆分结构示意图;

图4为图1中铲斗的第二状态结构示意图;

图5为图4的拆分结构示意图;

图6为图5的部分结构示意图;

图7为图4的部分结构示意图。

[0017]附图标记：1、装载机;2、铲斗;21、滑动孔;22、支撑套;23、液压缸;24、支撑板;25、U形卡架;251、滚珠;26、连接块;3、侧挡板;4、拼接板;341、斗齿;342、安装孔;343、定位槽;344、安装插销;345、定位块;346、加固齿套;347、连接孔;5、第一梳齿交错架;6、第二梳齿交错架;561、交错槽;562、倾斜抵头。

具体实施方式

[0018]下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

[0019]通常在此处附图中描述和显示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。

[0020]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。

[0021]在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

[0022]需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素，在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

[0023]在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接;可以是机械连接，也可以是电连接;可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例

[0024]如图1至图7所示，本发明提出的一种地下矿山无底柱分段崩落采矿设备，包括装载机1以及安装在装载机1上的铲斗2，铲斗2是实现矿石“铲装、搬运、卸载”的核心部件，内部可安装第一梳齿交错架5和第二梳齿交错架6，外壁设置驱动机构与支撑套22，两端可连接侧挡板3与拼接板4以调整容积。铲斗2的两端设有与模块调节机构连接的侧挡板3，侧挡板3与模块调节机构配合，可在驱动机构带动下水平移动，同时为支撑板24提供安装基础，辅助调整铲斗2容积;铲斗2上开设有滑动孔21，滑动孔21为连接块26提供滑动通道，使连接块26能在驱动机构带动下沿其移动，进而联动第一梳齿交错架5和第二梳齿交错架6运动。铲斗2内部设有与驱动机构联动开关的第一梳齿交错架5和第二梳齿交错架6，第一梳齿交错架5通过与第二梳齿交错架6的交错槽561啮合，对铲斗2内粘连矿石产生剪切挤压作用，同时端部倾斜抵头562可刮除死角矿石。第二梳齿交错架6通过交错槽561与第一梳齿交错架5啮合运动，共同对粘连矿石进行剪切挤压，辅助清理铲斗2内矿石。第一梳齿交错架5和第二梳齿交错架6上开设有交错啮合连接的交错槽561，交错槽561开设在第一梳齿交错架5和第二梳齿交错架6上，使两者能实现交错啮合连接，确保两梳齿交错架相对移动时稳定配合，有效对粘连矿石产生剪切挤压效果。第一梳齿交错架5和第二梳齿交错架6的两端均设有倾斜抵头562，倾斜抵头562在梳齿交错架运动过程中，可辅助刮除铲斗2内壁死角处的粘连矿石，进一步清理铲斗2内残留矿石，保障铲斗2实际装载容积。

[0025]其中，如图2至图6所示，铲斗2两端设有模块调节机构，模块调节机构包括位于铲斗2两端呈线形排布的拼接板4，拼接板4通过增减数量调整铲斗2容积，其上开设连接孔347，可与斗齿341、加固齿套346配合固定。铲斗2、侧挡板3和拼接板4上均开设有多个连接孔347，连接孔347与斗齿341、加固齿套346的安装孔342对应，供安装插销344穿过，使各部件能通过安装插销344连接固定，为容积调节提供结构基础。铲斗2、侧挡板3和拼接板4上均设有多个与连接孔347对应的斗齿341和加固齿套346，斗齿341可通过安装插销344固定，同时顶部开设定位槽343，辅助固定安装插销344，增强设备铲装矿石的能力。加固齿套346开设安装孔342与定位槽343，辅助斗齿341固定，增强设备铲装部位的结构强度，提升耐用性。斗齿341和加固齿套346上均开设有一对与连接孔347对应的安装孔342，安装孔342为安装插销344提供插入通道，使安装插销344能穿过其将斗齿341、加固齿套346与铲斗2、侧挡板3、拼接板4固定。安装孔342的内部均插设有安装插销344，安装插销344穿过斗齿341、加固齿套346与铲斗2、侧挡板3、拼接板4的连接部位，将各部件固定，一端的定位块345可卡入定位槽343，增强固定效果。安装插销344安装在连接孔347内时，需要通过锤类工具敲击，进而确保安装好后的安装插销344与连接孔347之间有较大的摩擦力，避免随意脱出。同时将安装插销344从连接孔347内取出时，需要通过杆状工具且直径小于安装插销344，最后通过杆状工具对准安装插销344远离定位块345的一端，随后敲击杆状工具，即可使安装插销344顺利脱出连接孔347。

[0026]另外，如图5至图6所示，斗齿341和加固齿套346的顶部均开设有一对与安装孔342对应的定位槽343，定位槽343供安装插销344上的定位块345卡入，防止安装插销344因重力从安装孔342内脱出，保障连接固定的稳定性。安装插销344的一端均固定连接有卡入定位槽343内的定位块345，定位块345安装插销344插入安装孔342后，其卡入定位槽343内，确保铲斗2工作时安装插销344不会因重力从安装孔342脱出，维持各部件连接稳定。

[0027]值得说明的是，如图1、图2、图3和图7所示，铲斗2的外壁设有使侧挡板3水平移动的驱动机构，驱动机构包括设置在铲斗2外壁的一对液压缸23，液压缸23作为驱动机构核心部件，启动后其活塞杆可推动支撑板24移动，同时能带动第一梳齿交错架5和第二梳齿交错架6在铲斗2内往复移动，兼具调节侧挡板3位置与清理粘连矿石的功能。侧挡板3上均固定连接有支撑板24，支撑板24承接液压缸23的驱动力并传递给U形卡架25，带动U形卡架25同步运动。支撑板24与对应的液压缸23活塞杆固定连接，支撑板24上均固定连接有U形卡架25，U形卡架25与连接块26连接，将支撑板24传递的动力传导至连接块26，同时其自身结构可配合滚珠251减少移动阻力。同时U形卡架25在安装拼接板4启动定位作用，确保拼接板4抵住U形卡架25时，只需要确保两端对齐即可完成后续的安装。U形卡架25上开设有多个呈线形排布的滚珠251，滚珠251在U形卡架25移动过程中减少摩擦阻力，使U形卡架25带动连接块26移动更顺畅。滑动孔21的两端内部均滑动连接有连接块26，连接块26将U形卡架25的动力传递给梳齿交错架，带动其运动。连接块26均与对应的U形卡架25固定连接，其中一个连接块26与第一梳齿交错架5固定连接，另一个连接块26与第二梳齿交错架6固定连接，铲斗2的外壁固定连接有多对与液压缸23对应的支撑套22，支撑套22与液压缸23对应设置，对液压缸23起到固定套接作用，确保液压缸23稳定安装并正常驱动作业。每对支撑套22均与液压缸23固定套接。

[0028]本申请提供一种地下矿山无底柱分段崩落采矿设备的采矿方法，如图1至图7所示，包括以下步骤：

S1、装载机1带动铲斗2至采矿作业点，需调铲斗2容积时，对接拼接板4与铲斗2、侧挡板3，对齐连接孔347，插安装插销344入安装孔342，让定位块345卡入定位槽343，增减拼接板4完成容积调节;

S2、铲斗2内壁粘泥质矿石，且因调容积拆下对应斗齿341、加固齿套346后，取下多个拼接板4;

S3、启动铲斗2外壁支撑套22上的液压缸23，其活塞杆推侧挡板3的支撑板24，带动U形卡架25移动，滚珠251减阻;

S4、U形卡架25拉滑动孔21内连接块26，分别带动第一梳齿交错架5、第二梳齿交错架6，通过交错槽561啮合运动;

S5、两梳齿交错架相对移动剪切挤压粘连矿石，倾斜抵头562刮除内壁死角矿石，破坏粘连力促其脱落;

S6、需停止清理或调整铲斗2状态时，关闭液压缸23，各部件复位。

[0029]本实施例中，使用地下矿山无底柱分段崩落采矿设备时，先通过装载机1带动铲斗2移动至采矿作业点，此时若需根据矿石量调整铲斗2容积，可先借助拼接板4与铲斗2、侧挡板3的配合实现：将拼接板4对接至铲斗2端部，使铲斗2、侧挡板3和拼接板4上的连接孔347对齐，再将安装插销344插入三者重合的安装孔342内，同时让安装插销344端部的定位块345卡入斗齿341与加固齿套346顶部的定位槽343中，避免安装插销344因重力脱出，通过增减拼接板4数量完成铲斗2容积调节。

[0030]当铲斗2内壁粘连泥质矿石时，同时铲斗2由于调节容积拆卸对应的斗齿341和加固齿套346，进而将多个拼接板4从铲斗2端部随手取下，随后即可启动固定在铲斗2外壁支撑套22上的液压缸23，液压缸23的活塞杆会推动侧挡板3上的支撑板24移动，支撑板24带动U形卡架25同步运动，U形卡架25上的滚珠251可减少移动时的摩擦阻力。U形卡架25进而拉动滑动孔21内的连接块26滑动，其中一个连接块26带动第一梳齿交错架5，另一个连接块26带动第二梳齿交错架6，使两者通过交错槽561实现相互啮合运动。

[0031]运动过程中，第一梳齿交错架5与第二梳齿交错架6的相对移动会对粘连矿石产生剪切与挤压作用，同时两者端部的倾斜抵头562可辅助刮除铲斗2内壁死角处的粘连矿石，破坏矿石与铲斗2内壁及矿石间的粘连力，促使矿石脱落，保障铲斗2实际装载容积，提升采矿作业效率。若需停止清理或调整铲斗2状态，关闭液压缸23即可使各部件复位。

[0032]以上发明的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

说明书附图(7)