本申请涉及岩石的钻进技术领域,提供一种模块化组装式全自动掘进破岩机器人及其工作方法,该机器人包括机器人主体模块、应力超前解除模块和破岩模块。通过应力超前解除模块提前对岩体内部的应力进行解除,既可以提高破岩模块的破岩效率,又可以消除岩爆、工作面变形等危害。应力超前解除模块和破岩模块安装在机器人主体模块上,模块数量、模块种类、安装位置均可调节,以适应不同的工况。该机器人针对具体工况,通过预设掘进参数,可实现全自动无人化作业。此外,本技术还提供了该机器人的工作方法,包括移动、应力超前解除、破岩、出渣等步骤,可实现高效的全自动连续掘进作业。
背景技术
目前地下硬岩的掘进,主要以钻爆法为主,虽然凿岩台车和装药台车的普及,使得钻爆法机械化程度和作业效率有了很大的提升,但是其爆破、通风、出渣和支护等工序作业不连续的本质,始终无法解决。目前钻爆法一个作业循环进尺通常在2.5-3米,月进尺为60-100m,如出现岩石破碎等特殊地段,作业效率将进一步降低。
机械连续破岩相较于传统钻爆法,在作业安全性、效率和生产成本等方面均有显著优势:(1)无需使用炸药,可从本质上提高管理和作业过程中的安全性;(2)破岩震动小,破岩过程中对岩体的损伤小;(3)可连续作业,生产效率提高,同时生产工艺的优化,使得综合生产成本降低。因此,采用机械连续破岩方法,是地下硬岩掘进的发展方向。
目前现有的机械破岩设备,有采煤机、悬臂式掘进机、TBM、劈裂机等,其中采煤机已经在煤矿广泛应用,效果非常显著,但其仅适用于煤矿开采,无法截割硬岩;悬臂式掘进机施工灵活简单,但遇到f8以上硬岩段,也存在破岩效率低下、刀具磨损严重,或无法掘进的问题;而TBM因其转弯半径过大,也只适用于部分长距离,小转弯半径的工况;劈裂机虽然破岩能力强大,但受限于对自由面的要求,一般应用于露天工况。
为此亟需开发一种适应性强的地下硬岩机械化连续掘进设备,以实现地下硬岩高效的全自动连续掘进作业。
实现思路