一种预破岩采矿方法及应用其方法的露天截割采矿机与流程

本技术涉及采矿设备，具体地说，尤其涉及一种预破岩采矿方法及应用其方法的露天截割采矿机。

背景技术：

1、当前国内矿山露天开采绝大部分仍然采用传统穿爆法开采工艺，几十年来，虽在技术装备、爆破技术上有所革新和进步，但依然逃不开穿孔-装药-爆破的传统方式。传统穿爆法开采工艺会带来诸多问题，譬如炸药危险、飞石、震动、粉尘、大块、采矿工艺复杂、人员劳动强度大等，尤其在居民区、军事区、近燃气管道区、近电缆通讯区、近高压线区、高速公路、铁路旁，传统爆破开采工艺无法开展，已经形成瓶颈。采用这项传统工艺究其原因可能有两点：

2、一是传统穿爆法开采工艺成本低，虽软岩可以实现全机械化开采，但成本依然没有穿爆法开采性价比高，导致企业不愿选择全机械化开采；二是在硬岩方面，露采又没有很好的全机械化开采解决方案，导致企业乐意且只能选择传统穿爆法开采工艺。

3、目前，悬臂式截齿掘进机在隧道掘进和矿山井采中应用较多，普遍观点认为，截齿碎岩可适应硬度≤80mpa的岩层，尤其在≤60mpa的岩层中具有很好的经济性；但当岩层>80mpa，甚至>100mpa以上时，截齿碎岩经济性差，甚至无法截割碎岩。tbm施工方案可适应硬度为50～300mpa岩石施工，但存在设备体积大、转场困难、转弯半径大的问题，仅能适应长大巷道和圆形巷道施工，使用场景受限。以上设备在隧道掘进和矿山井采中各有优劣，但在露天采矿领域却不具良好适用性。

4、因此，如何提供一种预破岩采矿方法及应用其方法的露天截割采矿机，其能够实现非爆破开采，克服使用场景受限的问题，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本技术提供一种预破岩采矿方法，采矿机开采前在矿岩工作面开设有多个大小和深度一致的致裂孔，使矿岩内部预先围绕致裂孔产生发散型裂隙，降低岩层抗拉强度，再通过采矿端等深度截割带有致裂孔的矿岩工作面，实现硬岩截割碎岩，可替代传统穿孔爆破开采工艺，适用于软硬岩开采，采矿机转场灵活，可实现临近施工，提高安全性、降低工人劳动强度。

2、本技术提供的技术方案如下：

3、一种预破岩采矿方法，包括以下步骤：

4、s1、矿岩工作面开设有多个大小和深度一致的致裂孔；

5、s2、通过采矿机自行至带有致裂孔的矿岩工作面，采矿机刹车制动，驱动采矿机的采矿端伸至矿岩工作面的初始位置；

6、s3、采矿机的采矿端启动并向下截割矿岩工作面至指定深度；

7、s4、采矿机关闭刹车制动，整机匀速向前移动，带动采矿端对带有致裂孔矿岩工作面进行截割。

8、进一步地，在本发明一种优选的方式中，步骤s1中致裂孔的开设方式包括采用破碎锤开孔或采用钻孔再劈裂开孔。

9、进一步地，在本发明一种优选的方式中，矿岩工作面的致裂孔为行列排布，每一列致裂孔中相邻致裂孔的间距为行距a，每一行致裂孔中相邻致裂孔的间距为列距b；每一列致裂孔以列距b交错布置。

10、进一步地，在本发明一种优选的方式中，步骤s1每三个致裂孔成三角形布置，优选等边三角形。

11、进一步地，在本发明一种优选的方式中，步骤s3中采矿端的截割深度为h，致裂孔的开孔深度为h；

12、致裂孔的开孔深度h≤截割深度为h，截割深度h≤1/2采矿端的滚筒直径。

13、基于相同的发明构思，本发明还提供了用于实施上述方法的一种露天截割采矿机，包括；车架主体；

14、截割组件，为采矿机的采矿端，设置于车架主体的后端，用于截割带有致裂孔的矿岩工作面，生成碎岩；

15、截割臂架，用于车架主体与截割组件活动连接，以使得截割组件可沿截割臂架绕车架主体摆动；

16、油缸组件，油缸组件的一端与车架主体活动连接，油缸组件的另一端与截割臂架活动连接；

17、油缸组件用于实施截割臂架抬升或下压动作；

18、除尘系统，与车架主体连接，靠近截割组件设置，用于除去截割组件截割矿岩工作面时产生的粉尘颗粒；

19、行走底盘，与车架主体的底部连接，用于驱动整机行走和转动方向；

20、动力系统，设置于车架主体上，分别与截割组件、油缸组件、除尘系统和行走底盘连接，用以驱动截割组件、油缸组件、除尘系统和行走底盘作业。

21、进一步地，在本发明一种优选的方式中，还包括驾驶操控室，与车架主体的中部连接，驾驶操控室的控制面板分别与截割组件、油缸组件、除尘系统、行走底盘和动力系统电连接，驾驶操控室用于控制截割组件、油缸组件、除尘系统、行走底盘和动力系统驱动作业。

22、进一步地，在本发明一种优选的方式中，除尘系统的除尘方式包括水喷雾除尘、负压除尘、泡沫除尘或喷雾纳米覆膜除尘的一种。

23、进一步地，在本发明一种优选的方式中，截割臂架的两侧分别设置有油缸组件，油缸组件包括上部俯仰油缸和下部俯仰油缸；

24、上部俯仰油缸的一端与车架主体的顶部活动连接，上部俯仰油缸的另一端与截割臂架的顶部活动连接，

25、下部俯仰油缸的一端与车架主体的中部活动连接，下部俯仰油缸的另一端与截割臂架的中部活动连接；

26、上部俯仰油缸回缩，下部俯仰油缸伸长，以使得截割臂架向上抬升；上部俯仰油缸伸长、下部俯仰油缸回缩，以使得截割臂架下压，带动截割组件下压矿岩工作面进行截割作业。

27、进一步地，在本发明一种优选的方式中，驾驶操控室与车架主体滑移连接，滑移方向包括x轴、y轴和z轴方向的一种或多种结合。

28、本发明的预破岩采矿方法，采矿机开采前在矿岩工作面开设有多个大小和深度一致的致裂孔，使矿岩内部预先围绕致裂孔产生发散型裂隙，降低岩层抗拉强度，再通过采矿端等深度截割带有致裂孔的矿岩工作面，实现硬岩截割碎岩，可替代传统穿孔爆破开采工艺，适用于软硬岩开采，采矿机转场灵活，可实现临近施工，提高安全性、降低工人劳动强度。本发明中矿岩工作面的致裂孔采用的是行列排布，且每一列致裂孔以列距b交错布置，通过破碎锤或者钻孔+劈裂技术在矿岩工作面表面开设出的致裂孔，行列间的致裂孔可产生发散型裂隙，进一步降低岩层抗拉强度；特别地，每三个致裂孔成三角形布置，每三个致裂孔间产生发散型裂隙均匀，岩层抗拉强度均匀，采矿机的采矿端开采时，滚筒上的截齿的所受应力均匀分散，避免因致裂孔间局部缺少发散型裂隙而出现的应力集中，对滚筒上的截齿造成过度损伤，有效提高截齿的使用寿命。本发明中采矿机的截割组件是设置于车架主体的后端，即在采矿机前进方向的后端位置，采矿机的驱动力牵拉截割组件在带有致裂孔的矿岩工作面上进行等深度截割作业；特别地，牵拉截割组件的方式有以下有益效果，一是采矿机的行走底盘可以预先行驶至带有致裂孔的矿岩工作面，对即将要截割的矿岩工作面进行一轮的碾压滚振，使得致裂孔间的裂隙更加发散；二是截割作业位于采矿机的后端，即使是产生灰尘也不会影响到驾驶操控室前进的工作视野。本发明的驾驶操控室与车架主体采用的是滑移连接，具有x、y、z轴多个方向的移动，以提高操作人员视野及舒适性。本发明中采矿机还具备除尘系统，相较于现有技术而言，除尘系统可设置于临近截割组件的顶部位置，用以除去截割碎岩产生的粉尘，有效降低粉尘浓度，极大改善作业环境。