简便水力采矿方法及设备 【技术领域】
本发明涉及采矿方法及设备，特别是简便水力采矿方法及设备。
背景技术
现有的掘进机、采矿机，结构复杂、价格昂贵，单位能耗大，就某些岩石类采矿要求而言，采掘的块度也较小，如用爆破开采，所产生的粉尘和松顶易产生众多事故隐患，且对不可再生的矿山资源破坏严重，在矿山开采方面还欠缺较理想的机械设备。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种环保、节能、体积小、重量轻、成本低、功效高的简便水力采矿方法及设备，它不仅切割的块度大，安全可靠，还能使操作者的劳动强度和工作环境得到改善。
本发明的技术方案是，设计一种简便水力采矿方法，它采用高压水力切割设备将采掘面上的矿石切割成若干相对规则的几何区域的独立块，再用简易撑断矿石工具将几何区域的独立块矿石撑断落地。
所述的简便水力采矿设备，其特征是：它包括高压水力切割设备和简易撑断矿石工具，高压水力切割设备和简易撑断矿石工具相互独立并单独使用；所述的高压水力切割设备，它至少包括有水力割刀运动机构、水砂混输管汇、高压水泵机组、前混式磨料连续加混装置、动力监控系统、废水回收处理系统，水力割刀运动机构通过水砂混输管汇与前混式磨料混输装置连接，高压水泵机组与水砂混输管汇连接，前混式磨料连续加混装置的溢水通过排水管进入废水回收处理系统的水箱；水力割刀运动机构与动力监控系统连接。
所述的水力割刀运动机构由水力割刀组和运动架两部分通过销轴连接组成，其中水力割刀组包括“三通”刀架、水力割刀、滑动供液接头、花管；运动架包括水平移动吊臂、水平移动架、旋转装置、销轴；“三通”刀架有两个出口和一个入口，其中两个出口分别与水力割刀连接，一个入口与滑动供液接头连通，并与花管连接成刚体，花管通过销轴与旋转装置连接，旋转装置通过轴承与滑块固定连接，滑块两侧镶嵌在水平移动吊臂的竖直滑道上，水平移动吊臂通过滑轮与水平移动架的滑道滑动连接。
所述的前混式磨料连续加混装置包括：水砂混输管汇、混砂罐、注水阀、调节阀、排泄阀、异型控制阀、排水管、输砂螺旋、砂箱、混砂螺旋；水砂混输管汇有两个支路，其中一个支路连接有排泄阀、另一个支路依次连接有调节阀和注水阀，调节阀与注水阀之间有高压注水口，混砂罐两端分别有上通孔和下通孔，其中一端上通孔通过异型控制阀与输砂螺旋顶部连接、下通孔连接有混砂螺旋，另一端上通孔通过注水阀与水砂混输管汇连通、下通孔通过排泄阀与水砂混输管汇连通，输砂螺旋呈倾斜状，其底部置于砂箱内。
所述的动力监控系统包括：控制操作台、液压泵、电动机；控制操作台与液压泵和电动机电连接，液压泵通过传动机构分别与水力割刀运动机构中的移动装置和旋转装置连接，以及输砂螺旋和混砂螺旋轴连接。
所述的废水回收处理系统包括：带初级水处理器的潜水泵、输水软管、二级水处理器、水箱、三级水处理器；带初级水处理器的潜水泵通过输水软管与二级水处理器连接，二级水处理器套接于水箱的顶部，二级水处理器侧壁上有无数渗水微孔，水箱内侧壁下方接有三级水处理器，三级水处理器的出水口接高压机泵组的储水柜，带初级水处理器的潜水泵置于废水集储坑内。
所述的简易撑断矿石工具包括：柱塞、撑板和壳体；柱塞的两端对称连有撑板，每组柱塞内均轴向对称布置有两个相同的柱塞，两柱塞间留有间隙，且与液压腔连通，壳体有注液口给液腔注压力液。
所述的高压水泵机组、前混式磨料连续加混装置、动力监控系统简称控制操作台放置或固定在自行平板车上；废水回收处理系统的二级水处理器、水箱、三级水处理器也放置或固定在自行平板车上，废水回收处理系统的输水软管两端分别连通带初级水处理器的潜水泵的初级水处理器的和二级水处理器，以便于矿场运移。
本发明的特点是：由于这种简便水力采矿方法，它采用高压水力切割设备将采掘面上的矿石切割成若干相对规则的几何区域的独立块，再用简易撑断矿石工具将几何区域的独立块矿石撑断落地。
所述的高压水力切割设备简称水力采矿机，它的前混式磨料连续加混装置将磨料连续加混于高压水泵机组泵送的高压水中，经水砂混输管汇供给水力割刀，形成高压含磨料水射流，水力割刀运动机构通过远程操控动力监控系统驱动水力割刀实现水平、竖直及旋转运动，实现在安全距离内将整个采掘面上的矿石切割成若干相对规则的几何区域独立块，再用简易撑断矿石工具将几何区域的独立块矿石撑断落地、运出；废水回收处理系统，可使工作废水得到净化并循环用于水力采矿机中，避免了水资源的浪费。这种简便水力采矿机，可以是多个水力割刀运动机构与一个主体配合使用，当一个采掘面切割结束后，停止对该作业面的含砂水供应，而与另一个采掘面供给，继续实施新采掘面的切割，几个采掘面的切割与撑断作业交替进行，互不影响。
【附图说明】
下面结合实施例附图对本发明做进一步说明。
图1是简便水力采矿机结构示意图。
图2是实施例水力割刀运动机构1的结构示意图。
图3是实施例水力割刀运动机构1中运动架的结构示意图。
图4是实施例前混式磨料连续加混装置4的结构示意图。
图5是实施例单独一套磨料连续加混装置4的结构示意图。
图6是实施例废水回收处理系统6的结构示意图。
图7是实施例简易撑断矿石工具8地结构示意图。
图8是实施例简易撑断矿石工具8使用方法示意图。
图1中：1、水力割刀运动机构；2、水砂混输管汇；3、高压水泵机组；4、前混式磨料连续加混装置；5、控制操作台；6、废水回收处理系统；7、自行平板车；11、高压水输送管汇；
图2、图3中：1-1、”三通”刀架；1-2、水力割刀；1-3、滑动供液接头；1-4、花管；1-5、水平移动吊臂；1-6、水平移动架；1-7、旋转装置；1-8、销轴；
图4中：5-1、前压差调节阀；5-2、前排泄阀；5-3、前注水阀；5-4、前混砂罐；5-5、前控制阀；5-6、前排水管；5-7、输砂螺旋；5-8、砂箱；5-9、前混砂螺旋；5-10、前调节阀；
4-1、后压差调节阀；4-2、后排泄阀；4-3、后注水阀；4-4、后混砂罐；4-5、后控制阀；4-6、后排水管；4-9、后混砂螺旋；4-10、后调节阀；11、高压水输送管汇；
图5中：5-1、前压差调节阀；5-2、前排泄阀；5-3、前注水阀；5-4、前混砂罐；5-5、前控制阀；5-6、前排水管；5-7、输砂螺旋；5-8、砂箱；5-9、前混砂螺旋；11、高压水输送管汇；
图6中：6-1、带初级水处理器的潜水泵；6-2、输水软管；6-3、二级水处理器；6-4、水箱；6-5、三级水处理器；
图7中：8-1、撑板；8-2、柱塞；8-3、壳体；8-4、注液口；
图8中：8、简易撑断矿石工具；9、空腔；10、独立块。
【具体实施方式】
简便水力采矿方法，它采用高压水力切割设备将采掘面上的矿石切割成若干相对规则的几何区域的独立块，再用简易撑断矿石工具将几何区域的独立块矿石撑断落地后运走。这种简便水力采矿设备，它包括高压水力切割设备和简易撑断矿石工具，高压水力切割设备和简易撑断矿石工具相互独立没有硬件上的连接关系并单独使用，高压水力切割设备将采掘面上的矿石切割成若干相对规则的几何区域的独立块，然后再用简易撑断矿石工具将几何区域的独立块矿石撑断落地后运走。
高压水力切割设备简称水力采矿机，它至少包括有水力割刀运动机构1、水砂混输管汇2、高压水泵机组3、前混式磨料连续加混装置4、动力监控系统、废水回收处理系统6，水力割刀运动机构1通过水砂混输管汇2与前混式磨料混输装置4连接，高压水泵机组3与水砂混输管汇2连接，前混式磨料连续加混装置4的溢水通过排水管进入废水回收处理系统6的水箱；水力割刀运动机构1与动力监控系统连接。
水力采矿机的高压水泵机组3、前混式磨料连续加混装置4、动力监控系统简称控制操作台5放置或固定在自行平板车7上；废水回收处理系统6的二级水处理器6-3、水箱6-4、三级水处理器6-5也放置或固定在自行平板车7上，废水回收处理系统6的输水软管6-2两端分别连通带初级水处理器的潜水泵6-1的初级水处理器的和二级水处理器6-3，以便于矿场运移；水力割刀运动机构1通过水砂混输管汇2与前混式磨料混输装置4连接，高压水泵机组3与水砂混输管汇2连接，前混式磨料连续加混装置4的溢水通过排水管进入废水回收处理系统6的水箱。
动力监控系统包括：控制操作台5、液压泵、电动机；控制操作台5与液压泵和电动机电连接，液压泵通过传动机构分别与水力割刀运动机构1中的移动装置和旋转装置连接，以及输砂螺旋5-7和混砂螺旋5-9轴连接。
本实施例的前混式磨料连续加混装置4将磨料连续加混于高压水泵机组3泵送的高压水中，经水砂混输管汇11供给水力割刀，形成高压含磨料水射流，水力割刀运动机构1通过远程操控动力监控系统可驱动水力割刀，实现水平、竖直及旋转运动，实现在安全距离内将整个采掘面上的矿石切割成若干相对规则的几何区域独立块10，再用与水力采矿机配套使用的简易撑断矿石工具8将几何区域的独立块10矿石撑断落地；废水回收处理系统6可使工作废水得到净化并循环用于水力采矿机中，避免了水资源的浪费。
下面分别对本实施例中的各个机构实施方式做进一步说明。
实施例如图2、图3所示，图2是水力割刀运动机构1的结构示意图，它是由水力割刀组和运动架两部分通过销轴1-8连接组成的，其中水力割刀组包括三通”刀架1-1、水力割刀1-2、滑动供液接头1-3、花管1-4；运动架如图3所示，它包括水平移动吊臂1-5、水平移动架1-6、旋转装置1-7、销轴1-8；”三通”刀架1-1有两个出口和一个入口，其中两个出口分别与水力割刀1-2连接，一个入口中间连管与滑动供液接头1-3连通，并与花管1-4连接成刚体，花管1-4通过销轴1-8与旋转装置1-7连接，旋转装置1-7通过轴承与滑块固定连接，滑块两侧镶嵌在水平移动吊臂1-5的竖直滑槽中，滑块通过竖直牵引索线与竖直驱动液压马达连接，可使滑块连同旋转装置1-7在水平移动吊臂1-5的竖直滑槽中上下运动；水平移动吊臂1-5通过水平牵引索线与水平驱动液压马达固定于水平移动架1-6上，可使水平移动吊臂1-5连同滑块及旋转装置1-7在水平移动架上左右移动；当操纵操作面板5时，销轴1-8带动水力割刀组可实现水平、竖直及旋转运动，通过水力割刀1-2将整个采掘面上的矿石切割成若干个方或弧形的独立块10。
实施例如图4所示，它可以有多个混砂罐，图5所示是单独一套混砂罐磨料混输装置结构示意图，混砂罐最佳为两个混砂罐，两个混砂罐可以相同，也可以不相同，本实施例是两个相同的混砂罐，它前后并列地通过支撑架与自行平板车7固定连接，混砂罐两端分别有上通孔和下通孔，前混砂罐5-4右端的上通孔通过前控制阀5-5输砂螺旋5-7的顶端连通、下通孔接有前混砂螺旋5-9；前混砂罐5-4左端的上通孔通过前注水阀5-3与高压注水口连通、下通孔通过前排泄阀5-2与高压水输送管汇11连通；后混砂罐4-4与前混砂罐5-4的连接形式为对称式，即后混砂罐4-4右端的上通孔通过后控制阀4-5与输砂螺旋5-7的顶端连通、下通孔接有后混砂螺旋4-9；后混砂罐4-9左端的上通孔通过后注水阀4-3与高压注水口连通、下通孔通过后排泄阀4-2与高压水输送管汇11连通；由于注水阀同接于高压注水口，排泄阀同接于高压水输送管汇11，使得水力输送管线呈并联结构；水力输送管线包括：高压水输送管汇11、压差调节阀、调节阀、排泄阀、注水阀；高压水输送管汇11的一路接有排泄阀，高压水输送管汇11的另一路输管依次连有压差调节阀、调节阀、注水阀，调节阀与注水阀之间设有高压注水口；控制阀为具有开、闭和溢水功能的异型阀，溢水口连有排水管；输砂机构包括：输砂螺旋5-7、砂箱5-8，输砂螺旋5-7呈倾斜状底部置于砂箱5-8内，前混砂螺旋5-9、后混砂螺旋4-9和输砂螺旋5-7分别由液压马达各自独立驱动。
前混式磨料连续加混装置4是这样工作的：先启动填砂程序即：分别给前混砂罐5-4和后混砂罐4-4填砂，打开前混砂罐5-4的前控制阀5-5、关闭前调节阀5-10、前排泄阀5-2、前注水阀5-3，启动动力机构带动输砂螺旋5-7将砂箱5-8中砂料送入前混砂罐5-4中，待砂料送足后，关闭前控制阀5-5；打开后混砂罐4-4的后控制阀4-5、关闭后调节阀4-10、后排泄阀4-2、后注水阀4-3，输砂螺旋5-7将砂箱5-8中砂料送入后混砂罐4-4中，待砂料送足，停止填砂程序；在给后混砂罐4-4填砂的同时，可对前混砂罐5-4启动砂水混合程序即：开启前调节阀5-10、前排泄阀5-2、前注水阀5-3，高压泵来水通过高压注水口经前注水阀5-3进入前混砂罐5-4中，并通过前压差调节阀5-1调节设定前混砂罐5-4与高压水输送管汇11两者之间的水力压差，然后启动前混砂螺旋5-9，使前混砂罐5-4内的砂、水通过前排泄阀5-2输出的带压力的砂水混合物及前调节阀5-10分流的高压泵来水，两者汇入高压水输送管汇11中，将高压的砂水混合物供送给后部的喷嘴进行工作。前混砂罐5-4内的溢水则通过前排水管5-6排至水箱里。经一定时间的运行，前混砂罐5-4内的砂临近用完前，按上述方法再启动后混砂罐4-4的砂水混合程序，开启后调节阀4-10、后排泄阀4-2、后注水阀4-3，高压泵来水通过高压注水口经后注水阀4-3进入后混砂罐4-4中，并通过后压差调节阀4-1调节设定后混砂罐4-4与高压水输送管汇11两者之间的水力压差，然后启动后混砂螺旋4-9，使后混砂罐4-4内的砂、水通过后排泄阀4-2输出的带压力的砂水混合物及后调节阀4-10分流的高压泵来水，两者汇入高压水输送管汇11中，将高压的砂水混合物供送给后部的喷嘴进行工作，后混砂罐4-4内的溢水则通过后排水管4-6排至水箱里；同时关闭前混砂罐5-4的前调节阀5-10、前排泄阀5-2、前注水阀5-3，开启前控制阀5-5给前混砂罐5-4补填砂料；如此交替进行补填砂料、砂水混合循环程序，使高压水输送管汇11连续不断地将高压的砂水混合物供送给后部的喷嘴，实现了设备在不停机的情况下连续进行补砂和混砂的作业。
实施例如图6所示，它是废水回收处理系统6的结构示意图，它由带初级水处理器的潜水泵6-1、输水软管6-2、二级水处理器6-3、水箱6-4、三级水处理器6-5连接组成；它的输水软管2两端分别连有带初级水处理器的潜水泵6-1和二级水处理器6-3，带初级水处理器的潜水泵6-1置于废水集储坑(井)内；带初级水处理器的潜水泵6-1为封闭框架式；二级水处理器6-3它套接于水箱6-4顶部，进水口与软管6-2的一端连通，侧壁上有无数渗水微孔；水箱6-4侧壁下开有出水口，出水口与三级水处理器6-5连接；三级水处理器6-5的出水口与后部的高压水泵吸入口连接。废水集储坑(井)开设在掘进巷道底面的一侧，它的带封闭框架式初级水处理器的潜水泵6-1置于坑(井)内，通过输水软管6-2将初级净化水泵入水箱4内的二级水处理器3中，二次净化水经二级水处理器3的出水口流入水箱4中，再经三级水处理器5的出水口将三次净化水最后送至高压水泵的吸入口，使工作废水得到了净化并循环用于水力采矿设备中，避免了水资源的浪费。
实施例如图7所示，它是与水力采矿机配套使用的简易撑断矿石工具8的结构示意图，它是一种单独使用的专用工具，可将水利切割后的矿石逐排(列)一次撑断。
它包括：撑板8-1、柱塞8-2和壳体8-3；它的两组柱塞8-2相互平行且两端分别并列固定在撑板8-1上，每组柱塞8-2的轴向上均对称布置有两个相同的柱塞单体，两柱塞单体间留有间隙，并与液压腔连通，壳体8-3上的注液口8-4与液腔贯通；使撑板8-1的支撑面平行连通割痕线，通过注液口8-4向液腔注液施压，柱塞8-2同时带动撑板8-3双向扩张。
实施例如图8所示，实施作业时，当水力采矿割刀将采掘面上矿石切割成若干个方或弧形的独立块10后，仅在最下层一排中间位置的一个独立块10内割取一个小的空腔9，空腔9的内腔大小以能容纳简易撑断矿石工具8为宜，独立块10的割痕线与所含的空腔9用割痕线连通，然后将简易撑断矿石工具8水平放入空腔9内，用简易撑断矿石工具8使最下层的一排矿石沿割痕线处横向一次性全部被撑断，取出矿石块，然后采用类似方法，使简易撑断矿石工具8竖直，将余留矿石逐列一次性纵向撑断，并通过运输工具外运，直至这一层面的矿石取完，再割出新一层面的独立区域，如此循环。这种简易撑断矿石工具使用方法简便、效率高、成本低。