大断面岩石巷道掘进设备的制作方法

1.本实用新型属于设备巷道施工技术领域，具体涉及一种大断面岩石巷道掘进设备。


背景技术：

2.目前，在巷道建设中常采用爆破掘进或机械掘进的方式进行挖掘。
3.爆破掘进是利用钻机施工钻孔，然后在钻孔内装填炸药进行爆破，爆破后清理碎石即可完成巷道的掘进。爆破掘进方法虽然不受巷道岩石的硬度限制，但是掘进效率低、成本高，而且容易产生安全事故，有较大的安全隐患。
4.机械掘进常采用盾构机和反井钻机进行施工，其中盾构机可施工水平巷道，但不能施工竖井工程，而反井钻机只能施工竖井，不能施工水平巷道；另外，这两种设备只能实施全断面的掘进，即对掘进工作面的岩石采用全部破碎后掘进的方式，因此，一方面导致掘进效率较低，另一方面对设备的损耗也比较严重。


技术实现要素：

5.基于上述背景问题，本实用新型旨在提供一种大断面岩石巷道掘进设备，具有施工速度快，设备损耗低的优势。
6.为达到上述目的，本实用新型实施例提供的技术方案是：
7.大断面岩石巷道掘进设备，包括：
8.轨道或摇臂；
9.轮廓切割部，滑配连接在所述轨道上或固定在所述摇臂上，用于进行轮廓切割并形成中心剩余岩石柱；
10.岩石柱分离部，设置在切割后的轮廓空间内，用于对中心剩余岩石柱施加径向破坏力；
11.螺旋推进器，设置在所述轨道和岩石分离部上，以驱动轨道和岩石分离部沿掘进方向移动。
12.进一步地，所述轨道为滑轨结构，包括：
13.支撑体，具有与岩石巷道轮廓相匹配的形状和尺寸；
14.凸轨，设置在所述支撑体的前端，用于供所述轮廓切割部滑配连接；
15.齿槽，绕所述支撑体的内外周设置或设置在所述凸轨的前端。
16.在一个实施例中，所述齿槽设置在支撑体的外周上，所述轮廓切割部包括：
17.刀盘，与所述凸轨滑配连接，所述刀盘的前端设有切割合金片或电动切割刀具组；
18.主动齿轮，设置在所述刀盘的后侧，且与所述齿槽啮合；
19.驱动电机，所述驱动电机的输出轴与所述主动齿轮连接，以驱动轮廓切割部移动；
20.在一个实施例中，所述齿槽设置在滑轨的前端，所述轮廓切割部包括：
21.刀盘，与所述凸轨滑配连接，且所述刀盘为中空结构，所述刀盘的前端设有切割合
金片或电动切割刀具组；
22.电动滚筒，可转动设置在所述刀盘的中空腔内，且与所述齿槽啮合，以驱动轮廓切割部移动。
23.进一步地，所述电动切割刀具组包括：
24.缝隙切割刀具，所述缝隙切割刀具的切割面与工作面垂直，用于在工作面上切割出平行的多条缝隙，所述缝隙切割刀具为工字型刀具或链锯；
25.分离刀具，所述分离刀具的切割面与工作面的夹角可调节设置，用于对相邻两条缝隙之间的岩石切割以使其与工作面分离，所述分离刀具为丁字型刀具。
26.更进一步地，所述刀盘的前端可转动设有刀具组支架，所述刀具组支架的前端设有所述切割刀具组，以使所述分离刀具的切割面与工作面的夹角可调。
27.更进一步地，所述刀盘的前端面上固定有耳座，所述刀具组支架通过转轴可转动设置在所述耳座上，所述转轴的轴向沿轨道的径向分布；
28.所述刀盘上还设有伸缩机构i和伸缩机构ii，所述伸缩机构i和伸缩机构ii分设在所述耳座的两侧，且所述伸缩机构i和伸缩机构ii的伸缩端均与所述刀具组支架抵接，所述伸缩机构i和伸缩机构ii的动作方向相反以通过伸缩机构i、伸缩机构ii的伸长、收缩控制刀具组支架转动，进而调整分离刀具的切割面与工作面的夹角。
29.进一步地，所述工字型刀具包括：
30.上锯片，所述上锯片为圆形锯片，所述上锯片切割出的缝隙形成巷道轮廓；
31.下锯片，与所述上锯片同轴设置，所述下锯片为圆形锯片，所述下锯片切割出的缝隙形成供所述分离刀具移动的空间；
32.连接轴，连接在所述上锯片和下锯片之间，以使上锯片和下锯片同步转动；
33.轴套，套设在所述连接轴上，且与所述刀具组支架连接固定；
34.进一步地，所述丁字型刀具包括：
35.分离锯片，所述分离锯片为圆形锯片；
36.锯片转轴，与所述分离锯片连接，且所述锯片转轴与所述下锯片的设置位置相匹配。
37.进一步地，所述岩石柱分离部包括劈裂机构和分离机构，分离机构设置在劈裂机构的后侧，且位于中心剩余岩石柱的上方；
38.所述劈裂机构包括：
39.机体，具有与中心剩余岩石柱匹配的形状和尺寸；
40.千斤顶i，设有多个，多个所述千斤顶i沿所述机体分布，所述千斤顶i固定或可移动设置在所述机体上，且所述千斤顶i的伸缩端指向所述中心剩余岩石柱；
41.劈裂刀具，连接在所述千斤顶i伸缩端，以通过千斤顶i对中心剩余岩石柱进行径向挤压劈裂；
42.所述分离机构包括：
43.千斤顶ii，与所述机体固定，所述千斤顶ii的伸缩端指向所述中心剩余岩石柱；
44.挤压板，连接在所述千斤顶ii的伸缩端，用于对剩余岩石柱施加向下的压力，以使中心剩余岩石柱从劈裂处断裂。
45.与现有技术相比，本实用新型实施例至少具有以下效果：
46.1、本实用新型的掘进设备包括轮廓切割部和岩石柱分离部，通过轮廓切割部进行轮廓掘进，再通过岩石柱分离部将轮廓掘进后形成的岩石柱进行分离，具有施工速度快，设备损耗低的优势。
47.2、本实用新型的掘进设备可施工各种断面的巷道、隧道工程，不仅能施工水平巷道，而且能施工竖井和天井，适用范围广。
附图说明
48.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
49.图1为本实用新型实施例1中大断面岩石巷道掘进设备工作状态的纵截面示意图；
50.图2为本实用新型实施例1中轨道的主视图；
51.图3为图2中a-a处的剖视图；
52.图4为图2中b-b处的剖视图；
53.图5为本实用新型实施例1中轮廓切割部的主视图；
54.图6为本实用新型实施例1中轮廓切割部的俯视图；
55.图7为本实用新型实施例1中底座和缓冲器的结构示意图；
56.图8为本实用新型实施例1中底座和缓冲器(压缩状态)的结构示意图；
57.图9为本实用新型实施例1中劈裂机构的结构示意图；
58.图10为本实用新型实施例1中千斤顶i和劈裂刀具的结构示意图；
59.图11为本实用新型实施例1中劈裂机构的工作原理示意图；
60.图12为本实用新型实施例1中分离机构的结构示意图；
61.图13为本实用新型实施例1中分离机构的工作原理示意图；
62.图14为图2中c-c处的剖视图；
63.图15为本实用新型实施例1中螺旋推进器的结构示意图；
64.图16为本实用新型实施例2中轮廓切割部的侧视图；
65.图17为本实用新型实施例2中轮廓切割部的俯视图；
66.图18为本实用新型实施例2中缝隙切割刀具i的结构示意图；
67.图19为本实用新型实施例2中分离刀具i的结构示意图；
68.图20为本实用新型实施例2中的轮廓切割部切割后的岩石的测试剖视图；
69.图21为本实用新型实施例2中初始作业时轮廓切割部的俯视图；
70.图22为本实用新型实施例2中分离刀具i的作业过程示意图(俯视)；
71.图23为本实用新型实施例3中轮廓切割部的俯视图；
72.图24为本实用新型实施例4中轨道的主视图；
73.图25为图24中d-d处的剖视图；
74.图26为本实用新型实施例4中轮廓切割部沿轨道的移动示意图；
75.图27为本实用新型实施例5中轨道的主视图；
76.图28为图27中e-e处的剖视图。
具体实施方式
77.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
78.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“顶”、“底”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于说明书附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
79.实施例1
80.为了解决现有机械掘进设备存在效率低、设备损耗大等问题，本实施例提供一种大断面岩石巷道掘进设备，如图1所示，包括：轨道1、轮廓切割部2以及岩石柱分离部3，所述轮廓切割部2沿轨道1移动并对工作面的岩石进行轮廓切割，轮廓切割后形成中心剩余岩石柱100，所述岩石柱分离部3用于对中心剩余岩石柱100施加径向破坏力，以使其从工作面分离，分离后的岩石柱清运出即可完成对巷道的掘进。
81.对于轨道1、轮廓切割部2以及岩石柱分离部3，本实施例给出了如下的示例性结构。
82.如图2所示，由于本实施例需要施工拱形巷道，因此本实施例的轨道1同样为拱门形状，即轨道1具有与岩石巷道轮廓相匹配的形状和尺寸。
83.所述轨道1为分段式结构，由弧形段和直线段组成，弧形段和直线段具有相同的结构，只是形状不同，因此，接下来将以弧形段为例进行详细描述。
84.如图2和3所示，弧形段轨道包括支撑体101、凸轨102、以及齿槽103。
85.如图3所示，所述支撑体101作为轨道主体存在，所述凸轨102设置在支撑体101的前端(此处的前端指的是邻近工作面的一端，下同，即图3中的左端)，本实施例的凸轨102的纵截面为等腰梯形，但是并不局限于此，等腰梯形状的凸轨102的上底与支撑体101的前端贴和固定，用于供所述轮廓切割部2滑配连接，且能够有效防止轮廓切割部2脱轨。
86.为了实现轮廓切割部2沿凸轨102自驱式移动，本实施例在所述支撑体101的内外周上均开设有齿槽103，齿槽103绕支撑体101的内周、外周分布形成齿条带，用于供后述的主动齿轮i 202和主动齿轮ii 204啮合，从而实现轮廓切割部2的移动。
87.需要说明的是，对于齿槽103的设置，在其他实施例中，也可只在凸轨102的外周设置齿槽，本实施例在内外周均开设齿槽是为了提高轮廓切割部2的移动平稳性。
88.如图2所示，本实施例弧形段轨道上滑配连接有轮廓切割部2，轮廓切割部2可沿弧形段轨道自驱式移动，具体的，如图2和4所示，所述轮廓切割部2包括刀盘201、主动齿轮i 202、驱动电机i 203、主动齿轮ii 204、以及驱动电机ii 205。
89.为了实现与凸轨102的滑配连接，如图4所示，所述刀盘201的后端面上凹设有滑槽，所述滑槽具有与凸轨102相匹配的形状和尺寸；所述刀盘201的前端面上还设有切割合金片，用于切割岩石。
90.如图4-6所示，为了保证轮廓切割部2沿弧形段轨道移动的稳定性，本实施例在刀盘201的上端面嵌设有多个上辅助滚轮201-1，多个所述上辅助滚轮201-1沿刀盘201的延伸方向分布。
91.当轮廓切割部2沿弧形段轨道快速滑动过程中，刀盘201将产生向外侧的离心力，从而影响轮廓切割部2的稳定，而刀盘201上设置的上辅助滚轮201-1可随刀盘201在已经完成切割作业的岩石表面滚动，从而消除刀盘离心力。
92.本实施例还在刀盘201的下端面嵌设有多个下辅助滚轮201-2，多个所述下辅助滚轮201-2沿刀盘201的延伸方向分布。
93.当轮廓切割部2沿弧形段轨道慢速滑动过程中，在弧形段轨道的最高点前后将因自身重力而产生向内侧的压力，从而影响轮廓切割部2的稳定，而刀盘201上设置的下辅助滚轮201-2可随刀盘201在已经完成切割作业的岩石表面滚动，从而支撑刀盘201，消除刀盘201的影响。
94.如图4所示，所述主动齿轮i 202、主动齿轮ii 204均设置在刀盘201的后侧，所述主动齿轮i 202位于支撑体101的上方，且与支撑体101外周上的齿槽103啮合，所述主动齿轮ii 204位于支撑体101的下方，且与支撑体101内周上的齿槽103啮合。
95.所述驱动电机i 203设置在主动齿轮i 202的后侧，且驱动电机i 203的输出轴与所述主动齿轮i 202连接，所述驱动电机ii 205设置在主动齿轮ii 204的后侧，且驱动电机ii 205的输出轴与所述主动齿轮ii 204连接。
96.如图5和6所示，为了固定所述驱动电机i 203和驱动电机ii 205，本实施例在刀盘201的后端面上固定有支架206，支架206由两侧的挡板以及连接在挡板之间的肋板组成，但是支架206的结构并不局限于此，此时，驱动电机i 203和驱动电机ii 205固定在支架206的肋板上。
97.在本实施例中，所述主动齿轮i 202、驱动电机i 203、主动齿轮ii 204、以及驱动电机ii 205形成驱动单元，具体的，如图2、5、6所示，本实施例的驱动单元设有多组，多组所述驱动单元沿移动方向分布，此时，对应的刀盘201的尺寸增大，从而提高了切割效率。
98.当驱动电机i 203和驱动电机ii 205同步工作时，可以带动主动齿轮i 202和主动齿轮ii 204同步转动，进而沿着齿槽103移动，从而实现轮廓切割部2整体沿弧形段轨道移动。
99.由于本实施例的刀盘201上设置的是切割合金片，即本实施例为非电动切割刀具，因此轮廓切割部2需要沿轨道1快速移动，因此，当轮廓切割部2移动至弧形段轨道的两头时，为了对轮廓切割部2进行防护，如图2所示，本实施例在弧形段轨道的两端还分设有底座104，所述底座104的顶部设有缓冲器105。
100.具体如图7所示，所述缓冲器105设有多组，多组所述缓冲器105分设在弧形段轨道的两侧，所述缓冲器105由固定在底座104上的弹簧105-1、以及固定在弹簧105-1顶端的压板105-2组成，如图8所示，当轮廓切割部2移动至弧形段轨道的端部时，支架206的挡板会和压板105-2抵接，此时弹簧105-1受力压缩，从而起到缓冲防护的效果。
101.轮廓切割部2在沿弧形段轨道快速移动的过程中，刀盘201上设置的切割合金片可以对工作面的岩石进行切割，直至轮廓切割部2移动至最大行程处(弧形段轨道的端部)，另一轮廓切割部2沿直线段轨道移动进行直线切割，轮廓切割完毕，此时形成中心剩余岩石柱
100，如图1所示。
102.为了对形成的中心剩余岩石柱100进行分离，如图1所示，本实施例在切割后的轮廓空间内设有岩石分离部3，以对中心剩余岩石柱100进行劈裂、分离。
103.具体的，所述岩石柱分离部3包括劈裂机构301和分离机构302，如图9和10所示，所述劈裂机构301包括：机体301-1、千斤顶i 301-2、以及劈裂刀具301-3。
104.由于本实施例形成的中心剩余岩石柱100为拱形，因此，本实施例的机体301-1同样为供形，所述机体301-1上均匀分布有多个所述千斤顶i 301-2，且所述千斤顶i 301-2通过支座301-4与机体301-1连接，支座301-4可以与机体301-1固定，也可与机体301-1移动连接，本实施例不做限制。
105.以弧形段轨道为例，所述千斤顶i 301-2沿机体301-1的径向分布，且所述千斤顶i 301-2的伸缩端指向中心剩余岩石柱100，每个所述千斤顶i 301-2的伸缩端均连接有所述劈裂刀具301-3，所述劈裂刀具301-3的端部为尖端。
106.劈裂机构301的工作原理如图11所示，多个千斤顶i 301-2同时伸长并带动劈裂刀具301-3向中心剩余岩石柱100移动，直至劈裂刀具301-3的尖端嵌入岩石内，即对中心剩余岩石柱100进行径向挤压以使挤压处形成劈裂。
107.如图1所示，所述分离机构302设置在劈裂机构301的后侧，且位于中心剩余岩石柱100的上方，具体的，如图12所示，所述分离机构302包括：千斤顶ii 302-1和挤压板302-2。
108.所述千斤顶302-1通过固定架302-3与所述机体301-1固定，所述千斤顶ii 302-1的伸缩端指向中心剩余岩石柱100；所述挤压板302-2连接在所述千斤顶ii 302-1的伸缩端。
109.分离机构302的工作原理如图13所示，分离机构302邻近中心剩余岩石柱100的端部设置，当千斤顶ii 302-1的伸缩端向下伸长时，会对中心剩余岩石柱100施加向下的压力，从而使中心剩余岩石柱100从劈裂机构301形成的劈裂处断裂。
110.本实施例的岩石柱分离部3通过劈裂机构301和分离机构302的配合，可以实现中心岩石柱100的整块分离。
111.本实施例的掘进设备还包括螺旋推进器4，螺旋推进器4可以带动轨道1和岩石柱分离部3沿掘进方向移动。
112.如图2所示，本实施例在轨道1的支撑体101的内外周上均匀分布有若干组螺旋推进器4，具体的，如图14所示，本实施例在支撑体101的后侧固定有耳座106，所述螺旋推进器4可转动设置在所述耳座106上。
113.如图15所示，所述螺旋推进器4包括：螺旋体401和动力单元402，所述螺旋体401通过在圆柱体的外表面设置螺旋纹形成，螺旋纹采用硬质合金制成，以确保能够嵌入岩石并提供强大推力；所述动力单元402设置在螺旋体401的内部，此时，螺旋体401为中空结构，动力单元402的内置为常规技术，本实施例不再对其进行赘述。
114.如图9所示，本实施例在岩石柱分离部3的机体301-1上环形分布有若干个螺旋推进器4，其结构同上。
115.至此，本实施例的掘进设备的结构描述完毕，通过上述结构形成的掘进设备可施工各种断面的巷道、隧道工程，不仅能施工水平巷道，而且能施工竖井和天井，适用范围广；而且工作效率高，设备损耗小。
116.实施例2
117.大断面岩石巷道掘进设备，与实施例1不同的是，如图16和17所示，本实施例的刀盘201的前端设有两组电动切割刀具组，两组所述电动切割刀具组均包括：缝隙切割刀具i 207、缝隙切割刀具ii 208、分离刀具i 209以及分离刀具ii 210，即本实施例的电动切割刀具组均包括两组缝隙切割刀具和两组分离刀具，可以增大轮廓切割缝隙的宽度。
118.如图17所示，两组所述电动切割刀具组沿轨道1方向分布，且两组所述电动切割刀具组之间设有间距，以利于排渣，即两组电动切割刀具之间形成排渣空间。
119.需要说明的是，在其他实施例中，电动切割刀具组也可至设置一组，每组电动切割刀具组也可只设置一组缝隙切割刀具和一组分离刀具，本实施例不做限制。
120.在本实施例中，如图16所示，所述缝隙切割刀具i 207和缝隙切割刀具ii 208对称分布，且缝隙切割刀具i 207和缝隙切割刀具ii 208的切割面均与工作面垂直，用于在工作面上切割出平行的多条缝隙。
121.所述分离刀具i 209与缝隙切割刀具i 207对应，分离刀具ii 210与缝隙切割刀具ii 208对应，且所述分离刀具i 209和分离刀具ii 210的切割面与工作面的夹角可调节设置，用于对相邻两条缝隙之间的岩石切割以使其与工作面分离。
122.为了实现分离刀具i 209、分离刀具ii 210的切割面与工作面的夹角的可调节，本实施例给出的示例性结构如下：
123.如图16和17所示，本实施例在刀盘201的前端可转动设置有刀具组支架211，并将缝隙切割刀具i 207、缝隙切割刀具ii 208、分离刀具i 209以及分离刀具ii 210均设置在所述刀具组支架211上，从而实现了分离刀具i 209、分离刀具ii 210的切割面与工作面的夹角可调。
124.具体的，所述刀盘201的前端面的固定有耳座201-3，所述刀具组支架211通过转轴可转动设置在所述耳座201-3上，所述转轴的轴向沿轨道1的径向分布。
125.为了控制刀具组支架211的转动，如图17所示，本实施例在所述刀盘201的前端面上嵌设有伸缩机构i 201-4和伸缩机构ii 201-5，所述伸缩机构i 201-4和伸缩机构ii 201-5分设在所述耳座201-3的两侧，且所述伸缩机构i 201-4和伸缩机构ii 201-5的伸缩端均与所述刀具组支架211抵接，所述伸缩机构i 201-4和伸缩机构ii 201-5的动作方向相反，以通过伸缩机构i 201-4、伸缩机构ii 201-5的伸长、收缩控制刀具组支架211转动，进而调整分离刀具i 209、分离刀具ii 210的切割面与工作面的夹角。
126.在本实施例中，为了便于刀具组支架211的转动，如图17所示，本实施例设置刀盘201的前端面为弧面，设置刀具组支架211的后端面同样为弧面，且刀盘201的弧面与刀具组支架211的弧面相反，从而使得刀具组支架211具有较大的转动空间。
127.在本实施例中，如图18所示，所述缝隙切割刀具i 207为工字型刀具，具体的，所述缝隙切割刀具i 207包括：上锯片207-1、下锯片207-2、连接轴207-3以及轴套207-4。
128.所述上锯片207-1为圆形锯片，上锯片207-1切割出的缝隙形成巷道轮廓；所述下锯片207-2与所述上锯片207-1同轴设置，所述下锯片207-2同样为圆形锯片，下锯片207-2切割出的缝隙形成供所述分离刀具i 209移动的空间，具体是形成供后述的锯片转轴209-2移动的空间。
129.由于下锯片207-2切割出的缝隙要供分离刀具i 209移动，为此，本实施例设置下
锯片207-2的厚度大于上锯片207-1的厚度，以保证切割出的缝隙具有足够的空间。
130.所述连接轴207-3连接在所述上锯片207-1和下锯片207-2之间，以使上锯片207-1和下锯片207-2同步转动；所述轴套207-4套设在所述连接轴207-3上，且通过连杆与所述刀具组支架211连接固定，从而对缝隙切割刀具i 207整体形成支撑，但又不影响缝隙切割刀具i的转动。
131.所述缝隙切割刀具ii 208具有与缝隙切割刀具i 207相同的结构，本实施例不再对其赘述。
132.为了实现缝隙切割刀具i 207和缝隙切割刀具ii 208的同步驱动，如图16所示，本实施例在所述刀具组支架211上设有电机i 211-1，本实施例通过电机i 211-1同步驱动缝隙切割刀具i 207和缝隙切割刀具ii 208，因此，设置电机i 211-1为双头电机。
133.所述电机i 211-1的两个输出轴上分别套设有主动轮i、主动轮ii，所述缝隙切割刀具i 207的连接轴207-3上套设有传动轮i，所述缝隙切割刀具ii 208的连接轴上套设有传动轮ii，此时，所述主动轮i与传动轮i通过传动带i连接，主动轮ii与传动轮ii通过传动带ii连接，从而实现一个电机同时驱动两组缝隙切割刀具，可以节省空间和成本。
134.需要说明的是，在其他实施例中，也可采用两个电机分别驱动缝隙切割刀具i 207和缝隙切割刀具ii 208，从而实现分别控制。
135.在本实施例中，如图19所示，所述分离刀具i 209和分离刀具ii 210均为丁字型刀具，具体的，所述分离刀具i 209包括：分离锯片209-1和锯片转轴209-2，所述分离锯片209-1为圆形锯片，所述锯片转轴209-2连接在分离锯片209-1的后端面上，且所述锯片转轴209-2与缝隙切割工具i 207的下锯片207-2的设置位置相匹配。
136.此处需要说明的是，如图16所示，所述分离刀具i 209的分离锯片209-1与分离刀具210的分离锯片端部几乎相接，这样才能将缝隙切割刀具i 207的下锯片207-2切割出的缝隙与缝隙切割刀具ii 208的下锯片切割出的缝隙之间的岩石块切割分离。
137.所述分离刀具ii 210具有与分离刀具i 209相同的结构，因此，本实施例不再赘述。
138.为了驱动分离刀具i 209转动，如图16所示，本实施例在所述刀具组支架211上还设有电机ii 211-2，所述电机ii 211-2的输出轴与所述分离刀具i 209的锯片转轴209-2连接。
139.需要说明的是，本实施例的分离刀具i 209和分离刀具ii 210分别驱动，但是并不局限于此，在其他实施例中，也可采用一个电机实现分离刀具i 209和分离刀具ii 210的同步驱动。
140.本实施例的切割刀具组的工作原理如图20-24所示：
141.缝隙切割刀具i 207、缝隙切割刀具ii 208运行时，以缝隙切割刀具i 207为例，上锯片207-1和下锯片207-2在快速回转过程中，随着轨道1的向前推移，可由浅入深的在岩石工作面上切割出两条平行的窄缝隙200和宽缝隙300，如图20所示，缝隙的深度为锯片的有效切割半径；此时，上锯片207-1切割出的窄缝隙200形成巷道的外轮廓，而下锯片207-2切割出的宽缝隙300供分离刀具i 209移动；缝隙切割刀具ii 208的运行同理。
142.分离刀具i 209、分离刀具ii 210运行时，如图21所示，以分离刀具i 209为例，初始作业时，所述伸缩机构i 201-4收缩，伸缩机构ii 201-5伸长，此时，刀具组支架211逆时
针转动小角度，分离刀具i 209的切割面与工作面成角度，分离刀具i 209在快速回转过程中，随着轨道1的向前推移以及随着轮廓切割部2沿轨道1的移动，分离刀具i 209倾斜于工作面切入岩石，如图22所示。
143.当分离刀具i 209快要进入到宽缝隙300的最深处时，控制伸缩机构i 201-4缓慢伸长、伸缩机构ii 201-5缓慢收缩，此时刀具组支架211顺时针缓慢转动，当分离刀具i 209进入到宽缝隙300的最深处时，分离刀具i 209的切割面与工作面平行，如图22所示，此时运行分离刀具i 209，分离锯片209-1回转切割，从而将窄缝隙200和宽缝隙300间的岩石块切割分离；与此同时，分离刀具i 209和分离刀具ii 210配合能够对缝隙切割刀具i 207、缝隙切割刀具ii 208切割出的宽缝隙之间的岩石块进行切割分离，如图20所示。
144.本实施例的切割刀具组实现了对前端作业面岩石的分块切割，并持续跟进被切割岩石空间，从而为掘进机整体前进创造了条件；同时因是将岩石整体切割成块，而未切割破碎成细小岩石颗粒，所以其作业速度快，能耗低。
145.需要说明的是，本实施例在刀盘201上设置的是电动切割刀具组，此时轮廓切割部2沿轨道慢速移动，因此本实施例无需在轨道1的两头设置缓冲器。
146.实施例3
147.大断面岩石巷道掘进设备，与实施例2不同的是，本实施例的缝隙切割刀具i 207和缝隙切割刀具ii 208均为链锯。
148.以缝隙切割刀具i 207为例，具体的，如图23所示，所述缝隙切割刀具i 207包括上链锯和下链锯，所述上链锯包括：链锯齿轮207-5、链锯轴套207-6、链锯板207-7、链锯板支板207-8、以及链锯链条207-9；所述下链锯具有与上链锯相同的结构。
149.所述链锯轴套207-6设有两组，且均与刀具组支架211连接固定，所述链锯齿轮207-5通过主轴可转动设置在两组所述链锯轴套207-6之间，即链锯齿轮207-5与两组所述链锯轴套207-6同轴设置。
150.所述链锯板207-7贴近链锯齿轮207-5的外缘设置，且通过链锯板支板207-8支撑固定，具体的，所述链锯板支板207-8同样设有两组，两组所述链锯板支板207-8与链锯轴套207-6一一对应，且两组所述链锯板支板207-8的一端均与各自对应的链锯轴套207-6固定，另一端分别与链锯板207-7固定，此时，链锯板支板207-8分设在链锯板207-7的两侧。
151.所述链锯链条207-9绕设在所述链锯齿轮207-5和链锯板207-7上，当链锯齿轮207-5转动时，链锯链条207-9会绕链锯齿轮207-5和链锯板207-7转动。
152.对于链锯齿轮207-5的驱动结构，本实施例选用电机和链条传动结构驱动，但是并不局限于此。需要说明的是，本实施例的链锯结构为现有技术，本实施例不再对其进行详细描述。
153.本实施例将缝隙切割刀具i 207和缝隙切割刀具ii 208替换成链锯，相较于工字型刀具，切割深度更大，效果更好。
154.实施例4
155.大断面岩石巷道掘进设备，与实施例1-3不同的是，如图24和25所示，本实施例在弧形段轨道的支撑体101的前端面上设有两组凸轨102，两组所述凸轨102上下分布，且每个所述凸轨102上均滑配连接有一个轮廓切割部2，即本实施例的掘进设备为双轨双轮廓切割部结构。
156.本实施例的掘进设备在使用时，如图26所示，可以设定两个轮廓切割部2同步反方向移动，这样可以减少设备的震动；直线段轨道上同理设置两组轮廓切割部。
157.实施例5
158.大断面岩石巷道掘进设备，如图27和28所示，与实施例1和2不同的是，本实施例的齿槽103设置在凸轨102的前端，此时，所述轮廓切割部2包括：刀盘201和电动滚筒210。
159.在本实施例中，所述刀盘201为中空结构，所述电动滚筒210可转动设置在所述刀盘201的中空腔内，且与所述齿槽103啮合，这样当电动滚筒210转动时，会驱动轮廓切割部2沿凸轨102移动。
160.应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

技术特征：
1.大断面岩石巷道掘进设备，其特征在于，包括：轨道或摇臂；轮廓切割部，滑配连接在所述轨道上或固定在所述摇臂上，用于进行轮廓切割并形成中心剩余岩石柱；岩石柱分离部，设置在切割后的轮廓空间内，用于对中心剩余岩石柱施加径向破坏力；螺旋推进器，设置在所述轨道和岩石分离部上，以驱动轨道和岩石分离部沿掘进方向移动。2.根据权利要求1所述的大断面岩石巷道掘进设备，其特征在于，所述轨道为滑轨结构，包括：支撑体，具有与岩石巷道轮廓相匹配的形状和尺寸；凸轨，设置在所述支撑体的前端，用于供所述轮廓切割部滑配连接；齿槽，绕所述支撑体的内外周设置或设置在所述凸轨的前端。3.根据权利要求2所述的大断面岩石巷道掘进设备，其特征在于，所述齿槽设置在支撑体的内外周上，所述轮廓切割部包括：刀盘，与所述凸轨滑配连接，所述刀盘的前端设有切割合金片或电动切割刀具组；主动齿轮，设置在所述刀盘的后侧，且与所述齿槽啮合；驱动电机，所述驱动电机的输出轴与所述主动齿轮连接，以驱动轮廓切割部移动。4.根据权利要求2所述的大断面岩石巷道掘进设备，其特征在于，所述齿槽设置在滑轨的前端，所述轮廓切割部包括：刀盘，与所述凸轨滑配连接，且所述刀盘为中空结构，所述刀盘的前端设有切割合金片或电动切割刀具组；电动滚筒，可转动设置在所述刀盘的中空腔内，且与所述齿槽啮合，以驱动轮廓切割部移动。5.根据权利要求3或4所述的大断面岩石巷道掘进设备，其特征在于，所述电动切割刀具组包括：缝隙切割刀具，所述缝隙切割刀具的切割面与工作面垂直，用于在工作面上切割出平行的多条缝隙，所述缝隙切割刀具为工字型刀具或链锯；分离刀具，所述分离刀具的切割面与工作面的夹角可调节设置，用于对相邻两条缝隙之间的岩石切割以使其与工作面分离，所述分离刀具为丁字型刀具。6.根据权利要求5所述的大断面岩石巷道掘进设备，其特征在于，所述刀盘的前端可转动设有刀具组支架，所述刀具组支架的前端设有所述切割刀具组，以使所述分离刀具的切割面与工作面的夹角可调。7.根据权利要求6所述的大断面岩石巷道掘进设备，其特征在于，所述刀盘的前端面上固定有耳座，所述刀具组支架通过转轴可转动设置在所述耳座上，所述转轴的轴向沿轨道的径向分布；所述刀盘上还设有伸缩机构i和伸缩机构ii，所述伸缩机构i和伸缩机构ii分设在所述耳座的两侧，且所述伸缩机构i和伸缩机构ii的伸缩端均与所述刀具组支架抵接，所述伸缩机构i和伸缩机构ii的动作方向相反以通过伸缩机构i、伸缩机构ii的伸长、收缩控制刀具组支架转动，进而调整分离刀具的切割面与工作面的夹角。
8.根据权利要求6所述的大断面岩石巷道掘进设备，其特征在于，所述工字型刀具包括：上锯片，所述上锯片为圆形锯片，所述上锯片切割出的缝隙形成巷道轮廓；下锯片，与所述上锯片同轴设置，所述下锯片为圆形锯片，所述下锯片切割出的缝隙形成供所述分离刀具移动的空间；连接轴，连接在所述上锯片和下锯片之间，以使上锯片和下锯片同步转动；轴套，套设在所述连接轴上，且与所述刀具组支架连接固定。9.根据权利要求8所述的大断面岩石巷道掘进设备，其特征在于，所述丁字型刀具包括：分离锯片，所述分离锯片为圆形锯片；锯片转轴，与所述分离锯片连接，且所述锯片转轴与所述下锯片的设置位置相匹配。10.根据权利要求1所述的大断面岩石巷道掘进设备，其特征在于，所述岩石柱分离部包括劈裂机构和分离机构，分离机构设置在劈裂机构的后侧，且位于中心剩余岩石柱的上方；所述劈裂机构包括：机体，具有与中心剩余岩石柱匹配的形状和尺寸；千斤顶i，设有多个，多个所述千斤顶i沿所述机体分布，所述千斤顶i固定或可移动设置在所述机体上，且所述千斤顶i的伸缩端指向所述中心剩余岩石柱；劈裂刀具，连接在所述千斤顶i伸缩端，以通过千斤顶i对中心剩余岩石柱进行径向挤压劈裂；所述分离机构包括：千斤顶ii，与所述机体固定，所述千斤顶ii的伸缩端指向所述中心剩余岩石柱；挤压板，连接在所述千斤顶ii的伸缩端，用于对剩余岩石柱施加向下的压力，以使中心剩余岩石柱从劈裂处断裂。

技术总结
本实用新型提供一种大断面岩石巷道掘进设备，属于巷道施工技术领域，包括：轨道或摇臂、轮廓切割部、岩石柱分离部以及螺旋推进器；轮廓切割部滑配连接在所述轨道上或固定在所述摇臂上，用于进行轮廓切割并形成中心剩余岩石柱；岩石柱分离部设置在切割后的轮廓空间内，用于对中心剩余岩石柱施加径向破坏力；螺旋推进器，设置在所述轨道和岩石分离部上，以驱动轨道和岩石分离部沿掘进方向移动。本实用新型通过轮廓切割部进行轮廓掘进，再通过岩石柱分离部将轮廓掘进后形成的岩石柱进行分离，具有施工速度快，设备损耗低的优势。设备损耗低的优势。设备损耗低的优势。


技术研发人员：邓义坡 孟小玲
受保护的技术使用者：金色环掘（北京）科技有限公司
技术研发日：2021.11.17
技术公布日：2022/5/25