技术摘要：
本发明公开了一种多滚刀分段式楔裂坚硬岩体方法，本方法所用的设备为特制一体化的破岩装置，破岩装置上安装有盘形滚刀和切缝装置；具体方法为在掘进坚硬岩体前，首先在岩体上钻出先导孔，然后通过切缝装置在坚硬岩体上切割出一系列预制缝隙，最后驱动特制一体化破岩机  全部
背景技术：
2019年《BP世界能源统计年鉴》指出：中国仍然是世界最大的能源消费国，占全球 消费量的23.2％和全球净增长的33.6％；煤炭资源消耗占消费总量的60.4％，在未来很长 一段时期内作为我国主体能源具有无法替代的地位。随着我国对煤炭能源需求的不断增 加，因岩巷掘进困难而导致采掘比例失调成为制约我国煤矿开采的主要原因。据不完全统 计，我国煤矿平均每年新掘岩巷长达3000公里，由于受到地质条件、井下作业空间以及掘进 装备适应性等因素制约，掘进速度不足100m/月，煤矿采掘比例严重失调。因此，在我国明确 要求岩巷掘进速度达到1000m/月，以缓解困扰煤炭开采的采掘失衡问题。 目前煤矿巷道的挖掘还是主要以硬岩掘进机和爆破法为主，爆破法虽然破岩效率 高，但是危险系数极高，如遇到瓦斯容易引起瓦斯爆炸，造成不可估量的后果。硬岩掘进机 在遇到超硬岩石时，也容易造成刀具磨损加大，可靠性和工作效率降低，如何实现硬岩的高 效破碎已经成为亟待解决的问题和难题，亟需研究新的岩石破碎方法实现坚硬岩石的高效 破碎，对实现矿山高效开采、隧道高效掘进乃至我国能源资源的高效开发具有极其重要的 意义。
技术实现要素：
针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供一种多滚刀分段式楔裂坚硬岩体 方法，其充分利用岩石抗压不抗拉的特性，在预割缝的基础之上运用滚刀楔裂坚硬岩体，工 作可靠，破岩效率高，同时可以延长设备的使用寿命。 为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案： 本发明提供一种多滚刀分段式楔裂坚硬岩体方法，具体包括以下步骤： S1、制作破岩装置1：破岩装置包括刀盘体，刀盘体后端设有连接轴，刀盘体的球面 设有若干个交替布置并呈一半曼叶线形状的滚刀安装脊和切缝装置安装脊，刀盘体的球面 开有若干个呈环形阵列均布的排料孔，每个排料孔分别设置在相邻两个滚刀安装脊和切缝 装置安装脊之间，刀盘体和连接轴中间设有一条贯通的破碎弹通道，每个滚刀安装脊上分 别安装有若干个盘形滚刀，俯视角度下所有盘形滚刀的滚刀安装路径为阿基米德螺旋线形 状，每个切缝装置安装脊上安装有若干个切缝装置，每个切缝装置对应一个盘形滚刀，切缝 装置与其对应的盘形滚刀在同一个外轮廓圆上，破岩装置通过连接轴安装在动力装置上； S2、钻孔与探水；在掘进坚硬岩体时，首先根据预计的掘进位置定出所需钻孔的位 置，然后在该位置上钻出先导孔，最后通过此先导孔实施岩体内部的探水工作； S3、切缝；在步骤S2确定无突水险情情况下，调整破岩装置的位置，使破岩装置靠 近岩体且中心对准先导孔的中心，在破岩装置即将靠近岩体时，停止破岩装置向前运动，继 续保持破岩装置转动，同时开启切缝装置，使其在岩体上切割出多条预制缝隙； 4 CN 111577309 A 说　明　书 2/4 页 S4、楔裂与排渣；在完成步骤S3中多个预制缝隙切割过程后，关闭切缝装置，继续 保持破岩装置转动，同时使其向前运动，在破岩装置上最前面一把盘形滚刀会滚压已经切 割出的预制缝隙，利用第一步中所钻出的先导孔作为自由面将岩体楔裂，随着破岩装置继 续向前推进，破岩装置上后一把盘形滚刀会继续滚压已经切割出的预制缝隙并利用前一把 滚刀所楔裂的切口作为自由面将岩体楔裂，此过程中所楔裂的岩石碎片从排渣孔排出； S5、退出破岩装置；当破岩装置达到掘进深度极限时，退出破岩装置； S6、扩展断面；根据实际所需掘进断面的大小，不断重复上面步骤S2-S5直至将整 个断面完成； S7、重复步骤S2-S6，进行新的断面掘进。 优选地，步骤S1中滚刀安装脊和切缝装置安装脊的数量分别为条。 优选地，步骤S1中条滚刀安装脊上安装有个盘形滚刀，条切缝装置安装脊上安装 有个切缝装置。 优选地，步骤S3中，动力装置根据不同的掘进环境进行选择，能够对破岩装置提供 足够的扭矩和推进力。 优选地，步骤S2中，所述先导孔通过有钻机和破碎弹进行施工。 优选地，步骤S2中，所述先导孔的施工方法为：在开始钻进时控制方位使用钻机完 成钻孔，在破岩装置侵入岩体后，使破碎弹通过破碎弹通道射入岩体，进而实现钻孔的目 的。 优选地，所述切缝装置可选用磨料射流喷嘴，刀盘体与连接轴内开有连通磨料射 流喷嘴与外部水源的流道。 优选地，所述切缝装置可选用激光发射器，刀盘体内置有为激光发射器提供电源 的电池。 本发明的有益效果在于：本方法充分利用岩石抗压不抗拉的特点，首先在岩体上 钻出先导孔，而后在岩体上切割出预制缝隙，最后运用滚刀对岩石实现楔裂；此发明具有破 碎岩石能力强、效率高等特点，并且对地质的适用性强，适合各种硬岩及超硬岩的破碎；盘 形滚刀在预割缝的情况下，不断以前一把滚刀的切口作为自由面，采用分段式楔裂，楔裂厚 度低，由此大大降低滚刀的磨损，提高滚刀的使用寿命，对隧道以及巷道的掘进具有重要的 社会意义和经济效益。 附图说明 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以 根据这些附图获得其他的附图。 图1是本发明实施例提供的一种多滚刀分段式楔裂坚硬岩体方法施工时正视布置 示意图； 图2是本发明实施例提供的破岩机构结构示意图； 图3是本发明实施例提供的滚刀楔裂岩体原理示意图。 图中：1—破岩装置；2—岩体；3—先导孔；4—预制缝隙；1-1—滚刀安装脊；1-2— 5 CN 111577309 A 说　明　书 3/4 页 切缝装置安装脊；1-3—盘形滚刀；1-4—切缝装置；1-5—刀盘体；1-6—排料孔；1-7—破碎 弹通道；1-8—滚刀安装路径；1-9—连接轴；