本發(fā)明涉及采礦，具體而言，涉及一種刀盤式水載流態(tài)化采礦系統(tǒng)與方法。

背景技術(shù)：

1、礦產(chǎn)資源是經(jīng)濟、科技和社會生產(chǎn)發(fā)展的重要原材料之一，現(xiàn)代社會的運轉(zhuǎn)都是以礦產(chǎn)資源支撐為前提。礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用涉及到地質(zhì)勘查與資源評價、采礦、選礦、冶煉、加工等多個環(huán)節(jié)，其中，采礦就是將富含有用物質(zhì)的礦石從地下開采并運送到地表的工業(yè)活動，要求安全和經(jīng)濟兩方面都可行，是礦產(chǎn)資源開發(fā)利用產(chǎn)業(yè)鏈中承上啟下的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

2、現(xiàn)有固體礦的開采一般分為露天和地下兩種采礦方法，而現(xiàn)有地下采礦過程中，需要工人下到礦井中進行作業(yè)，礦井在開采過程中可能出現(xiàn)坍塌、瓦斯爆炸、透水等安全隱患。因此，亟需建立一種新的地下采礦體系，既能完成深部礦產(chǎn)資源的開采任務(wù)，又能提升采礦作業(yè)的安全性。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了提升采礦作業(yè)的安全性，本發(fā)明提供了一種刀盤式水載流態(tài)化采礦系統(tǒng)和采礦方法，其能夠在滿足安全生產(chǎn)需求的基礎(chǔ)上，降低固定礦安全生產(chǎn)成本。

2、本發(fā)明的實施例可以這樣實現(xiàn)：

3、第一方面，本發(fā)明提供一種刀盤式水載流態(tài)化采礦系統(tǒng)，包括：

4、主動鉆桿與切削鉆桿，切削鉆桿連接于主動鉆桿上，主動鉆桿用于帶動切削鉆桿沿采礦鉆孔延伸至礦層內(nèi)，且主動鉆桿用于向切削鉆桿傳遞動力；

5、刀盤，刀盤由多片扇葉組成，多片扇葉均鉸接設(shè)置于切削鉆桿上，刀盤閉合時，多片扇葉沿切削鉆桿的軸線方向收納至切削鉆桿內(nèi)；刀盤展開時，多片扇葉轉(zhuǎn)動至與切削鉆桿的軸線方向垂直；

6、刀盤控制機構(gòu)，刀盤控制機構(gòu)與刀盤相連接，刀盤控制機構(gòu)用于驅(qū)動刀盤閉合或展開；

7、刀盤行走機構(gòu)，刀盤行走機構(gòu)設(shè)置于切削鉆桿上并于刀盤連接，刀盤行走機構(gòu)用于驅(qū)動刀盤在切削鉆桿上沿切削鉆桿與主動鉆桿的長度方向移動；

8、切削機構(gòu)，切削機構(gòu)設(shè)置于扇葉上，切削機構(gòu)用于在刀盤展開并移動時對礦層進行切削；

9、泵送機構(gòu)，泵送機構(gòu)設(shè)置于采礦鉆孔底部，泵送機構(gòu)用于將采礦鉆孔內(nèi)泥砂漿沿切削鉆桿與主動鉆桿泵送至地表。

10、在可選的實施方式中，切削機構(gòu)包括切削齒片與噴水口，切削齒片設(shè)置于扇葉邊緣，噴水口沿扇葉的長度方向設(shè)置有多個，主動鉆桿與切削鉆桿內(nèi)設(shè)置有與噴水口連通的高壓管路。

11、在可選的實施方式中，刀盤控制機構(gòu)用于驅(qū)動扇葉靠近或背離切削鉆桿轉(zhuǎn)動，進而驅(qū)動扇葉閉合或展開。

12、在可選的實施方式中，刀盤行走機構(gòu)包括液壓控制件與行走控制件，行走控制件與刀盤連接，行走控制件用于驅(qū)動刀盤沿切削鉆桿的長度方向進行移動，液壓控制件與行走控制件連接并用于為行走控制件提供動力。

13、在可選的實施方式中，泵送機構(gòu)包括基座支撐、基座軸承、泥砂漿泵以及攪拌棒，泥砂漿泵連接至切削鉆桿底部，基座支撐預(yù)設(shè)于采礦鉆孔的底部，且基座支撐上設(shè)置有用于與泥砂漿泵轉(zhuǎn)動接觸的基座軸承，攪拌棒在泥砂漿泵的外壁上設(shè)置有多根。

14、在可選的實施方式中，刀盤包括頂端刀盤與底端刀盤，頂端刀盤與底端刀盤均設(shè)置于切削鉆桿上，且頂端刀盤位于底端刀盤上方。

15、在可選的實施方式中，采礦鉆孔排列開設(shè)有多個，多個采礦鉆孔內(nèi)均布置有主動鉆桿與切削鉆桿。

16、第二方面，本發(fā)明提供一種采礦方法，基于上述前述實施方式任一項的采礦系統(tǒng)，包括以下步驟：

17、通過地質(zhì)勘查，確定礦層底部邊界與頂部邊界，進而確定礦層邊界與地表距離以及礦層厚度；

18、根據(jù)礦層深度及厚度，選取長度適配的主動鉆桿與切削鉆桿，使切削鉆桿長度大于礦層厚度；

19、將所述泵送機構(gòu)預(yù)裝至所述采礦鉆孔底部；

20、將切削鉆桿連接至主動鉆桿上，并通過主動鉆桿將切削鉆桿沿所述采礦鉆孔內(nèi)輸送至礦層內(nèi)，使所述切削鉆桿貫穿礦層，并使下端所述切削鉆桿與所述泵送機構(gòu)連接；

21、利用刀盤控制機構(gòu)驅(qū)動刀盤展開，并利用刀盤行走機構(gòu)驅(qū)動刀盤沿切削鉆桿移動，刀盤移動過程中切削機構(gòu)對礦層進行切削采礦；

22、泵送機構(gòu)將混合有固體礦顆粒的泥砂漿通過主動鉆桿輸送至地表，完成采礦。

23、在可選的實施方式中，刀盤包括頂端刀盤與底端刀盤；

24、切削鉆桿下放至采礦鉆孔內(nèi)，所述頂端刀盤與礦層頂部邊界相對，所述底端刀盤與礦層底部邊界相對；

25、刀盤控制機構(gòu)驅(qū)動頂端刀盤與底端刀盤同步展開；

26、刀盤行走機構(gòu)驅(qū)動頂端刀盤向下移動，從礦層頂部邊界向下采礦，刀盤行走機構(gòu)驅(qū)動底端刀盤向上移動，從礦層底部邊界向上采礦；

27、在可選的實施方式中，還包括以下步驟：

28、泵送機構(gòu)將泥砂漿泵送至地表泥漿池中進行沉淀；

29、將沉淀、干燥后的礦粉在選礦廠進行選礦加工，篩選出礦產(chǎn)資源；

30、將沉淀、干燥過程中回收的水，回注至采礦系統(tǒng)重，將選礦過程中形成的尾礦，回填至地下采礦形成的采空區(qū)中。

31、本發(fā)明實施例的有益效果包括：

32、通過主動鉆桿將切削鉆桿沿采礦鉆孔下放至礦層內(nèi)，通過刀盤控制機構(gòu)驅(qū)動刀盤展開，刀盤行走機構(gòu)驅(qū)動刀盤沿切削鉆桿長度方向進行移動，刀盤移動過程中切削機構(gòu)持續(xù)對礦層進行切削破碎；破碎為顆粒的固體礦與輸入至采礦鉆孔內(nèi)的水結(jié)合形成泥砂漿，通過泵送機構(gòu)將帶有固體礦的泥砂漿泵送至地表，實現(xiàn)對地下固體礦藏的開采；無需采礦人員下到礦井內(nèi)部進行采礦作業(yè)，提升采礦作業(yè)的安全性；

33、采礦作業(yè)通過自動化刀盤式水載流態(tài)化采礦系統(tǒng)進行，可大幅縮減所需人工，減小人工成本。

技術(shù)特征：

1.一種刀盤式水載流態(tài)化采礦系統(tǒng)，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種刀盤式水載流態(tài)化采礦系統(tǒng)，其特征在于，所述切削機構(gòu)包括切削齒片與噴水口，所述切削齒片設(shè)置于所述扇葉邊緣，所述噴水口沿所述扇葉的長度方向設(shè)置有多個，所述主動鉆桿與所述切削鉆桿內(nèi)均設(shè)置有與所述噴水口連通的高壓管路。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種刀盤式水載流態(tài)化采礦系統(tǒng)，其特征在于，所述刀盤控制機構(gòu)用于驅(qū)動所述扇葉靠近或背離所述切削鉆桿轉(zhuǎn)動，進而驅(qū)動所述扇葉閉合或展開。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種刀盤式水載流態(tài)化采礦系統(tǒng)，其特征在于，所述刀盤行走機構(gòu)包括液壓控制件與行走控制件，所述行走控制件與所述刀盤連接，所述行走控制件用于驅(qū)動所述刀盤沿所述切削鉆桿的長度方向進行移動，所述液壓控制件與所述行走控制件連接并用于為所述行走控制件提供動力。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種刀盤式水載流態(tài)化采礦系統(tǒng)，其特征在于，所述泵送機構(gòu)包括基座支撐、基座軸承、泥砂漿泵以及攪拌棒，所述泥砂漿泵連接至所述切削鉆桿底部，所述基座支撐預(yù)設(shè)于采礦鉆孔的底部，且所述基座軸承設(shè)置于所述基座支撐上并用于與所述泥砂漿泵轉(zhuǎn)動接觸，所述攪拌棒在所述泥砂漿泵的外壁上設(shè)置有多根。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種刀盤式水載流態(tài)化采礦系統(tǒng)，其特征在于，所述刀盤包括頂端刀盤與底端刀盤，所述頂端刀盤與底端刀盤均設(shè)置于所述切削鉆桿上，且所述頂端刀盤位于所述底端刀盤上方。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種刀盤式水載流態(tài)化采礦系統(tǒng)，其特征在于，采礦鉆孔排列開設(shè)有多個，多個所述采礦鉆孔內(nèi)均布置有所述主動鉆桿與所述切削鉆桿。

8.一種采礦方法，基于上述權(quán)利要求1-7任一項所述的刀盤式水載流態(tài)化采礦系統(tǒng)，其特征在于，包括以下步驟：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種采礦方法，其特征在于，所述刀盤包括頂端刀盤與底端刀盤，

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種采礦方法，其特征在于，還包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明的實施例提供了一種刀盤式水載流態(tài)化采礦系統(tǒng)與方法，涉及采礦技術(shù)領(lǐng)域。采礦系統(tǒng)具體包括主動鉆桿與切削鉆桿、刀盤、刀盤控制機構(gòu)、刀盤行走機構(gòu)、切削機構(gòu)、泵送機構(gòu)，所述刀盤由多片扇葉組成，多片扇葉均鉸接設(shè)置切削鉆桿上，所述盤閉合時，多片扇葉沿切削鉆桿的軸線方向收納至所述切削鉆桿內(nèi)；刀盤展開時，多片扇葉轉(zhuǎn)動至與所述切削鉆桿的軸線方向垂直；刀盤控制機構(gòu)用于驅(qū)動刀盤閉合或展開；刀盤行走機構(gòu)用于驅(qū)動刀盤沿切削鉆桿的長度方向移動；切削機構(gòu)用于在所述刀盤展開并移動時對礦層進行切削；泵送機構(gòu)用于將采礦鉆孔內(nèi)泥砂漿沿切削鉆桿與主動鉆桿泵送至地表。本發(fā)明具有提升采礦作業(yè)安全性的效果。

技術(shù)研發(fā)人員：梁濤,盧仁,張宇,張榮臻,黃斐
受保護的技術(shù)使用者：河南省地質(zhì)研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19