一种高效率炮采工作面自适应防护支撑装置的制作方法

1.本发明属于煤矿开采防护技术领域，具体是指一种高效率炮采工作面自适应防护支撑装置。


背景技术：

2.现在大多数的煤矿都采用现代化的采煤机进行开采，但是对于煤层薄、分布不连续、产量小等不适合大型采煤机的小型煤矿，仍然是依靠人工采挖和埋设雷管爆破开采为主。
3.在上述两种开采方式中，从成本、安全和劳动强度角度分析，应当优先采用炮采（埋设雷管）的方式，相对于人工采挖，虽然以目前的技术，炮采的选点已经能够进行较为精确的计算，不会产生塌方，但是在狭小的空间中如何保证爆破飞溅的碎石不会对工作人员造成伤害、同时保证爆破效率，是这种开采的方式主要需解决的问题。
4.因此本发明提出了一种既能对爆破面本身进行有效地支护、又能对工作人员进行防护，同时还能高效率钻孔、埋设雷管的一种高效率炮采工作面自适应防护支撑装置。


技术实现要素：

5.针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提出了一种既能对爆破面本身进行有效地支护、又能对工作人员进行防护，同时还能高效率钻孔、埋设雷管的一种高效率炮采工作面自适应防护支撑装置；为了同时解决高效率钻孔和狭小空间内的防护的问题，本发明基于多用性原理，创造性地提出了炮采防护结构和钻孔结构手持式基体组件，通过在全防护的平面上设置圆孔的方式，既实现了钻孔避位，又能在安装上圆形挡盖之后继续进行全面防护；为了使钻孔更加容易，本发明提出了设置有钻头外部锥形破碎螺纹的锥形钻头本体，配合带有刀环齿槽的高强度切割刀环对石块进行破碎，并且通过螺旋设置的螺旋破碎齿对石块进行再破碎，螺旋破碎齿还能对碎石块进行导向，在没有任何主动排屑装置的情况下，通过巧妙的机械结构就实现了主动碎石排屑的技术效果。
6.为了在抽出筒式碎料排屑装置时，气囊展开式钻头固定装置不会跟着被抽出，本发明基于柔性壳体与薄膜原理，创造性地提出了分体式遥控钻头，通过钻头圆锥形底座和锥形钻头本体的闭合和分离，控制预置式高压气囊的释放，当预置式高压气囊被释放后能够自动在孔洞中膨胀，在没有任何刚性卡止装置的情况下，就实现了将气囊展开式钻头固定装置固定在孔洞中的技术效果。
7.本发明采取的技术方案如下：本发明提出了一种高效率炮采工作面自适应防护支撑装置，包括气囊展开式钻头固定装置、筒式碎料排屑装置、钻孔结构手持式基体组件和炮采防护结构，所述气囊展开式钻头固定装置设于筒式碎料排屑装置上，气囊展开式钻头固定装置能够在展开后固定在孔中，防止气囊展开式钻头固定装置跟随筒式碎料排屑装置一起抽出，所述筒式碎料排屑装置设于钻孔结构手持式基体组件上，筒式碎料排屑装置具有自动排屑的功能，所述钻孔结构手持式基体组件设于炮采防护结构上；所述气囊展开式钻
头固定装置包括分体式遥控钻头和圆柱形雷管，分体式遥控钻头具有固定自身的作用，所述分体式遥控钻头设于筒式碎料排屑装置上，所述圆柱形雷管设于分体式遥控钻头上。
8.进一步地，所述分体式遥控钻头包括钻头圆锥形底座、遥控电推缸、环形垫板、锥形钻头本体和预置式高压气囊，所述钻头圆锥形底座上设有底座底部沉头槽，所述圆柱形雷管卡合设于底座底部沉头槽中，所述钻头圆锥形底座上设有底座第一台阶孔，所述钻头圆锥形底座在底座第一台阶孔上设有底座第二台阶孔，所述遥控电推缸设于底座第二台阶孔的底部，所述环形垫板设于底座第一台阶孔的底部，环形垫板具有挡止作用，所述钻头圆锥形底座上设有底座斜置导向面，底座斜置导向面具有导向作用，能够在预置式高压气囊展开式对预置式高压气囊进行导向，所述锥形钻头本体设于遥控电推缸的推杆上，所述预置式高压气囊设于锥形钻头本体上，预置式高压气囊为一次性零件，每次使用后都需要返厂预置，所述锥形钻头本体上设有钻头斜置导向面，所述底座斜置导向面和钻头斜置导向面贴合接触。
9.作为优选地，所述筒式碎料排屑装置包括排屑内管组件和排屑外管组件，所述排屑内管组件设于排屑外管组件中，所述排屑外管组件设于钻孔结构手持式基体组件上；所述排屑内管组件包括圆柱形排屑内管和内管支撑骨架环，圆柱形排屑内管具有保护圆柱形雷管的作用，所述内管支撑骨架环阵列设于圆柱形排屑内管上，所述内管支撑骨架环卡合设于排屑外管组件中，内管支撑骨架环为镂空结构，所述钻头圆锥形底座卡合设于内管支撑骨架环上。
10.进一步地，所述排屑外管组件包括圆柱形排屑外管、从动锥形齿轮和高强度切割刀环，所述圆柱形排屑外管设于钻孔结构手持式基体组件中，所述内管支撑骨架环卡合设于圆柱形排屑内管中，所述圆柱形排屑内管的内壁上设有螺旋破碎齿，螺旋破碎齿具有破碎功能，能够对钻孔产生的石块进行再破碎，使其容易排出，所述从动锥形齿轮设于圆柱形排屑外管的一端上，所述高强度切割刀环设于圆柱形排屑外管的另一端上，高强度切割刀环具有切割石块、钻孔的作用，所述高强度切割刀环上环形均布设有刀环齿槽。
11.作为优选地，所述钻孔结构手持式基体组件包括手持组件和驱动组件，所述排屑外管组件设于手持组件中，所述驱动组件设于手持组件上；手持组件非固定状态，通过手持保持其方向，通过驱动组件进行旋转进给运动。
12.进一步地，所述手持组件包括钻孔结构主体底座、手持把手和回转支撑轴承，所述钻孔结构主体底座上设有底座中心圆孔，所述钻孔结构主体底座上设有底座中心圆环台，所述回转支撑轴承卡合设于底座中心圆环台中，底座中心圆环台具有支撑作用，回转支撑轴承具有支承作用，所述圆柱形排屑外管卡合设于回转支撑轴承中，所述钻孔结构主体底座上设有底座底部垂板，所述手持把手对称设于钻孔结构主体底座上。
13.作为优选地，所述驱动组件包括驱动电机和主动锥齿轮，所述驱动电机设于底座底部垂板上，驱动电机具有驱动作用，所述主动锥齿轮卡合设于驱动电机的输出轴上，所述主动锥齿轮和从动锥形齿轮啮合连接。
14.作为本发明的进一步优选，所述炮采防护结构包括方形防护板和圆形挡盖，所述圆柱形排屑外管位于方形防护板中，方形防护板具有防护作用，所述圆形挡盖卡合设于方形防护板中。
15.作为优选地，所述方形防护板包括防护板圆孔、防护板方形沉头孔和防护板扇形
限位槽，所述方形防护板上阵列设有防护板圆孔，使用时可以根据需要选择不同大小、孔距、孔位的方形防护板，所述圆柱形排屑外管位于防护板圆孔中，所述方形防护板在防护板圆孔处环形均布设有防护板方形沉头孔，所述方形防护板在防护板方形沉头孔的底部设有防护板扇形限位槽。
16.进一步地，所述圆形挡盖上环形均布设有方形档杆，所述圆形挡盖卡合设于防护板圆孔中，所述方形档杆卡合滑动设于防护板扇形限位槽中，所述圆形挡盖上设有挡盖把手，通过方形档杆的旋转能够将圆形挡盖固定在防护板圆孔中，在雷管引爆的过程中对方形防护板后方的空间进行防护。
17.采用上述结构本发明取得的有益效果如下：本方案提出了一种既能对爆破面本身进行有效地支护、又能对工作人员进行防护，同时还能高效率钻孔、埋设雷管的一种高效率炮采工作面自适应防护支撑装置；为了同时解决高效率钻孔和狭小空间内的防护的问题，本发明基于多用性原理，创造性地提出了炮采防护结构和钻孔结构手持式基体组件，通过在全防护的平面上设置圆孔的方式，既实现了钻孔避位，又能在安装上圆形挡盖之后继续进行全面防护；为了使钻孔更加容易，本发明提出了设置有钻头外部锥形破碎螺纹的锥形钻头本体，配合带有刀环齿槽的高强度切割刀环对石块进行破碎，并且通过螺旋设置的螺旋破碎齿对石块进行再破碎，螺旋破碎齿还能对碎石块进行导向，在没有任何主动排屑装置的情况下，通过巧妙的机械结构就实现了主动碎石排屑的技术效果。
18.为了在抽出筒式碎料排屑装置时，气囊展开式钻头固定装置不会跟着被抽出，本发明基于柔性壳体与薄膜原理，创造性地提出了分体式遥控钻头，通过钻头圆锥形底座和锥形钻头本体的闭合和分离，控制预置式高压气囊的释放，当预置式高压气囊被释放后能够自动在孔洞中膨胀，在没有任何刚性卡止装置的情况下，就实现了将气囊展开式钻头固定装置固定在孔洞中的技术效果。
附图说明
19.图1为本发明提出的一种高效率炮采工作面自适应防护支撑装置的立体图一；图2为本发明提出的一种高效率炮采工作面自适应防护支撑装置的立体图二；图3为本发明提出的一种高效率炮采工作面自适应防护支撑装置的主视图；图4为本发明提出的一种高效率炮采工作面自适应防护支撑装置的左视图；图5为图3中沿着剖切线a-a的剖视图；图6为图3中沿着剖切线b-b的剖视图；图7为本发明提出的一种高效率炮采工作面自适应防护支撑装置的气囊展开式钻头固定装置的结构示意图；图8为本发明提出的一种高效率炮采工作面自适应防护支撑装置的筒式碎料排屑装置的结构示意图；图9为本发明提出的一种高效率炮采工作面自适应防护支撑装置的钻孔结构手持式基体组件的结构示意图；图10为本发明提出的一种高效率炮采工作面自适应防护支撑装置的炮采防护结构的结构示意图；图11为图5中ⅰ处的局部放大图；
图12为图5中ⅱ处的局部放大图；图13为图6中ⅲ处的局部放大图。
20.其中，1、气囊展开式钻头固定装置，2、筒式碎料排屑装置，3、钻孔结构手持式基体组件，4、炮采防护结构，5、分体式遥控钻头，6、圆柱形雷管，7、钻头圆锥形底座，8、遥控电推缸，9、环形垫板，10、锥形钻头本体，11、预置式高压气囊，12、底座底部沉头槽，13、底座第一台阶孔，14、底座第二台阶孔，15、底座斜置导向面，16、钻头斜置导向面，17、钻头外部锥形破碎螺纹，18、排屑内管组件，19、排屑外管组件，20、圆柱形排屑内管，21、内管支撑骨架环，22、圆柱形排屑外管，23、从动锥形齿轮，24、高强度切割刀环，25、刀环齿槽，26、手持组件，27、驱动组件，28、钻孔结构主体底座，29、手持把手，30、回转支撑轴承，31、驱动电机，32、主动锥齿轮，33、底座中心圆孔，34、底座中心圆环台，35、底座底部垂板，36、方形防护板，37、圆形挡盖，38、防护板圆孔，39、防护板方形沉头孔，40、防护板扇形限位槽，41、方形档杆，42、螺旋破碎齿，43、挡盖把手。
21.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
具体实施方式
22.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。
23.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示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。
24.如图1、图2所示，本发明提出了一种高效率炮采工作面自适应防护支撑装置，包括气囊展开式钻头固定装置1、筒式碎料排屑装置2、钻孔结构手持式基体组件3和炮采防护结构4，气囊展开式钻头固定装置1设于筒式碎料排屑装置2上，气囊展开式钻头固定装置1能够在展开后固定在孔中，防止气囊展开式钻头固定装置1跟随筒式碎料排屑装置2一起抽出，筒式碎料排屑装置2设于钻孔结构手持式基体组件3上，筒式碎料排屑装置2具有自动排屑的功能，钻孔结构手持式基体组件3设于炮采防护结构4上。
25.如图1、图3、图10、图13所示，炮采防护结构4包括方形防护板36和圆形挡盖37，方形防护板36具有防护作用，圆形挡盖37卡合设于方形防护板36中；方形防护板36包括防护板圆孔38、防护板方形沉头孔39和防护板扇形限位槽40，方形防护板36上阵列设有防护板圆孔38，使用时可以根据需要选择不同大小、孔距、孔位的方形防护板36，方形防护板36在防护板圆孔38处环形均布设有防护板方形沉头孔39，方形防护板36在防护板方形沉头孔39的底部设有防护板扇形限位槽40；圆形挡盖37上环形均布设有方形档杆41，圆形挡盖37卡合设于防护板圆孔38中，方形档杆41卡合滑动设于防护板扇形限位槽40中，圆形挡盖37上设有挡盖把手43，通过方形档杆41的旋转能够将圆形挡盖37固定在防护板圆孔38中，在雷管引爆的过程中对方形防护板36后方的空间进行防护。
26.如图1、图3、图4、图9、图12所示，钻孔结构手持式基体组件3包括手持组件26和驱动组件27，排屑外管组件19设于手持组件26中，驱动组件27设于手持组件26上；手持组件26非固定状态，通过手持保持其方向，通过驱动组件27进行旋转进给运动；手持组件26包括钻孔结构主体底座28、手持把手29和回转支撑轴承30，钻孔结构主体底座28上设有底座中心圆孔33，钻孔结构主体底座28上设有底座中心圆环台34，回转支撑轴承30卡合设于底座中心圆环台34中，底座中心圆环台34具有支撑作用，回转支撑轴承30具有支承作用，钻孔结构主体底座28上设有底座底部垂板35，手持把手29对称设于钻孔结构主体底座28上；驱动组件27包括驱动电机31和主动锥齿轮32，驱动电机31设于底座底部垂板35上，驱动电机31具有驱动作用，主动锥齿轮32卡合设于驱动电机31的输出轴上。
27.如图2、图5、图8、图11所示，筒式碎料排屑装置2包括排屑内管组件18和排屑外管组件19，排屑内管组件18设于排屑外管组件19中，排屑外管组件19设于钻孔结构手持式基体组件3上；排屑内管组件18包括圆柱形排屑内管20和内管支撑骨架环21，圆柱形排屑内管20具有保护圆柱形雷管6的作用，内管支撑骨架环21阵列设于圆柱形排屑内管20上，内管支撑骨架环21卡合设于排屑外管组件19中，内管支撑骨架环21为镂空结构；排屑外管组件19包括圆柱形排屑外管22、从动锥形齿轮23和高强度切割刀环24，圆柱形排屑外管22位于防护板圆孔38中，圆柱形排屑外管22卡合设于回转支撑轴承30中，内管支撑骨架环21卡合设于圆柱形排屑内管20中，圆柱形排屑内管20的内壁上设有螺旋破碎齿42，螺旋破碎齿42具有破碎功能，能够对钻孔产生的石块进行再破碎，使其容易排出，从动锥形齿轮23设于圆柱形排屑外管22的一端上，圆柱形排屑外管22位于方形防护板36中，主动锥齿轮32和从动锥形齿轮23啮合连接，高强度切割刀环24设于圆柱形排屑外管22的另一端上，高强度切割刀环24具有切割石块、钻孔的作用，高强度切割刀环24上环形均布设有刀环齿槽25。
28.如图2、图6、图7、图11所示，气囊展开式钻头固定装置1包括分体式遥控钻头5和圆柱形雷管6，分体式遥控钻头5具有固定自身的作用，分体式遥控钻头5设于筒式碎料排屑装置2上，圆柱形雷管6设于分体式遥控钻头5上；分体式遥控钻头5包括钻头圆锥形底座7、遥控电推缸8、环形垫板9、锥形钻头本体10和预置式高压气囊11，钻头圆锥形底座7卡合设于内管支撑骨架环21上，钻头圆锥形底座7上设有底座底部沉头槽12，圆柱形雷管6卡合设于底座底部沉头槽12中，钻头圆锥形底座7上设有底座第一台阶孔13，钻头圆锥形底座7在底座第一台阶孔13上设有底座第二台阶孔14，遥控电推缸8设于底座第二台阶孔14的底部，环形垫板9设于底座第一台阶孔13的底部，环形垫板9具有挡止作用，钻头圆锥形底座7上设有底座斜置导向面15，底座斜置导向面15具有导向作用，能够在预置式高压气囊11展开式对预置式高压气囊11进行导向，锥形钻头本体10设于遥控电推缸8的推杆上，预置式高压气囊11设于锥形钻头本体10上，预置式高压气囊11为一次性零件，每次使用后都需要返厂预置，锥形钻头本体10上设有钻头斜置导向面16，底座斜置导向面15和钻头斜置导向面16贴合接触。
29.具体使用时，首先用户需要选择合适型号的方形防护板36，并且将一次性使用的分体式遥控钻头5安装完成，分体式遥控钻头5在每次使用之后都需要返厂重新预置预置式高压气囊11，其余部件可以循环使用，然后启动驱动电机31，通过主动锥齿轮32带着筒式碎料排屑装置2在回转支撑轴承30中高速旋转，此时通过手持把手29来控制筒式碎料排屑装置2的进给和角度；通过高硬度的锥形钻头本体10以及锥形钻头本体10表面的钻头外部锥
形破碎螺纹17来进行钻进和一级破碎，通过高强度切割刀环24的高速旋转切割出一个较为规整的圆柱形空间，并且钻孔过程中产生的碎石进入圆柱形排屑内管20和圆柱形排屑外管22之间，经过螺旋破碎齿42的再破碎更为方便地排到外界；钻孔完成之后先手动将筒式碎料排屑装置2拉出一定的距离，然后通过遥控的方式驱动遥控电推缸8伸长，当钻头圆锥形底座7和锥形钻头本体10分离之后，预置式高压气囊11将会从底座第一台阶孔13中被自身较高的气压挤出，并且沿着底座斜置导向面15向外膨胀，从而将气囊展开式钻头固定装置1固定在切割完成的孔洞中，然后控制遥控电推缸8回缩，通过挤压进一步增大固定力；接着抽出筒式碎料排屑装置2和钻孔结构手持式基体组件3，由于钻头圆锥形底座7和内管支撑骨架环21之间卡合连接力小于预置式高压气囊11和孔壁因挤压产生的摩擦力，因此此时气囊展开式钻头固定装置1会继续留在孔中；最后将圆形挡盖37卡入防护板圆孔38中并旋转关闭，然后引爆圆柱形雷管6即可，以上便是本发明整体的工作流程，下次使用时重复此步骤即可。
30.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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。
31.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。
32.以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。