一种钻拉剪破岩机构、钻拉剪原位破岩设备及掘进方法

技术领域

本申请属于矿山地下破岩技术领域，更具体地说，是涉及一种钻拉剪破岩机构、钻拉剪原位破岩设备及掘进方法。

背景技术

随着矿产资源的开采进入深部，岩体坚硬、高磨蚀性、高地应力和矿体分散等复杂的地质条件使得深地资源地开采变得困难。

岩石的抗拉强度和抗剪强度大约为其抗压强度的1/10，如何充分利用岩石的这一物理力学特性进行破岩，是提高破岩效率的关键。传统的爆破破岩其主要作用便是利用了这一点，通过将爆破产生的压缩应力波反射成拉伸应力波，使岩石发生受拉破坏。但受限于爆破其自身不够稳定的特性，发展机械方法进行破岩，是当前的趋势。

目前机械破岩的主要方式有悬臂式掘进机、采煤机、TBM及劈裂机等。悬臂式掘进机和采煤机采用铣挖的方式，通过铣挖头的转动，利用截齿截割岩石，其破岩机理为铣挖头接触岩石后，镐齿尖端压入岩石，使岩石形成密实核，进而密实核破碎膨胀，在岩石内部产生张拉裂缝而破坏。2014年，R.H.Bao等发表的Estimating the peak indentation forceof the edge chipping of rocks using single point-attack pick的研究表明，仅有约10％的外功用于形成大的岩屑，大部分外功消耗在密实核的形成阶段。悬臂式掘进机和采煤机在软岩和中硬岩中应用效果较好，但在对于f8以上的硬岩，由于岩石的高硬度和高磨蚀性，难以实现经济高效地开采。

TBM采用滚刀进行破岩，滚刀破岩属于滚压破岩，滚压破岩的机理与镐齿破岩有相似之处，都包含先将岩石初始压碎，然后通过压碎岩石的体积膨胀使岩体发生张拉破坏。不同的是，滚刀破岩对岩石的作用还包含了冲击压碎作用，因此滚刀破岩具有更好的初始压碎效果，进而破碎岩石的硬度也更高，可达单轴抗压强度150Mpa以上。但TBM功耗大、体积大，适应性和灵活性均较差。

劈裂机破岩的原理为预先在岩体中进行钻孔，钻孔完成后，钻孔设备退出后，再向孔内装入膨胀装置，通过液压作用使得膨胀装置(劈片或液压活塞)在孔内膨胀，使岩石产生劈裂破坏，其在宏观上属于拉伸破坏。劈裂机破岩效率较高，且通常情况下岩石硬度越高，其裂缝延申效果越好，破岩效率更高。但劈裂破岩的致命缺点是需要至少两个以上的自由面，而井下作业一般仅一个自由面，因此，劈裂机在工作时，需要先预制自由面，且钻孔完成后还有退出钻孔设备以及件膨胀设备与孔对齐并置入等等过程，这极大的限制了在井下的应用。

由于，上述现有的机械破岩设备均存在各自的问题：如破硬岩能力较弱、或设备庞大不够灵活、或应用环境能力较弱、或者工作流程复杂。因此，亟需一种能在井下硬岩环境下进行机械化开采的设备。

发明内容

为了解决上述现有技术的不足，本申请实施例的目的在于提供一种钻拉剪破岩机构，其充分利用岩石自身抗压不抗拉剪的物理力学特性，使岩石向掌子面外侧发生拉剪破坏，破岩能力强，可适用于硬岩开采，且避免传统劈裂方式需要预制自由面的问题，增加其井下开采的适用性。

为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：一种钻拉剪破岩机构，包括：钻进动力装置、油缸系统、钻孔与孔内侧压梯度加载系统、岩体质量钻进感知模块和除尘机构，所述钻进动力装置配合所述钻孔与孔内侧压梯度加载系统进行钻孔，所述油缸系统配合所述钻孔与孔内侧压梯度加载系统先进行施加侧向压力，再进行施加外向拉拔力。

在一个实施方式中，钻拉剪破岩机构还包括位移感应器，所述位移感应器设置在所述油缸系统上。

在一个实施方式中，钻拉剪破岩机构，还包括油压控制系统，所述油压控制系统与所述油缸系统和所述钻孔与孔内侧压梯度加载系统连接。

在一个实施方式中，所述油压控制系统包括第一油管、第二油管、第三油管、第一油表、第二油表、第三油表、第一控制开关、第二控制开关和第三控制开关。

在一个实施方式中，所述钻孔与孔内侧压梯度加载系统包括：第一壳体、第一钻杆、第一钻头、第一活塞和第一侧压施加锥体，所述第一钻头设置在第一钻杆的一端，所述第一钻杆穿过所述第一壳体后另一端与所述钻进动力装置连接，所述第一活塞设置在所述第一壳体内并将所述第一壳体内分成第一腔室和第二腔室，所述第一壳体上设有第一油口并与所述第一腔室连通，所述第一侧压施加锥体设置在所述第一活塞上并能伸出或收容在所述第二腔室；

所述油缸系统包括：第一缸体和第二活塞，所述第二活塞设置在所述第一缸体内并将所述第一缸体内分成第三腔室和第四腔室，所述第一缸体上设有第二油口和第三油口，所述第二油口与所述第三腔室连通，所述第三油口与所述第四腔室连通，所述第一钻杆穿过所述第一缸体且所述第一钻杆上设有供所述第二活塞抵接的套环，所述第一缸体与所述第一壳体连接；

所述第一油口与所述第一油管连接，所述第二油口与所述第二油管连接，所述第三油口与所述三油管连接。

在一个实施方式中，所述钻孔与孔内侧压梯度加载系统包括：第二钻杆、第二钻头、翼片、第二侧压施加锥体和楔形体，所述第二钻杆的一端设有第二钻头，另一端与所述钻进动力装置连接，所述第二侧压施加锥体设置在所述翼片的前端，所述翼片设置有至少两片且等距围绕所述第二钻杆设置，所述楔形体套设在所述第二钻杆上且位于所述翼片的内侧；

所述油缸系统包括：第二缸体、第三活塞和第四活塞，所述第三活塞和第四活塞设置在所述第二缸体内并将所述第二缸体内分成第五腔室、第六腔室和第七腔室，所述第二缸体上设有第四油口、第五油口和第六油口，所述第四油口与所述第五腔室连通，所述第五油口与所述第七腔室连通，所述第六油口与所述第六腔室连通，所述第二钻杆穿过所述第二缸体且所述钻杆上设有供所述第三活塞抵接的套环，各所述翼片的后端间隔设置在所述第二缸体上，所述第四活塞与所述楔形体的一端连接；

所述第四油口与所述第一油管连接，所述第五油口与所述第二油管连接，所述第六油口与所述三油管连接。

在本申请的另一目的在于提供一种钻拉剪原位破岩设备，包括设备载体以及如上所述的钻拉剪破岩机构，所述钻拉剪破岩机构设置在所述设备载体的前端，所述设备载体的前端设有碎岩机构，所述设备载体上设有将前端碎岩运输至后端的运渣机构。

在一个实施方式中，所述钻拉剪破岩机构通过多轴机械臂设置在所述设备载体的前端；

或者，所述钻拉剪破岩机构设置在连接组件上，所述连接组件通过多轴机械臂设置在所述设备载体的前端；

或者，所述钻拉剪破岩机构设置在滑轨组件上，滑轨组件设置在连接组件上，连接组件再通过多轴机械臂设置在所述设备载体的前端。

在一个实施方式中，所述设备载体为挖掘机、耙拉机、凿岩台车、采矿机或掘进机。

在一个实施方式中，所述设备载体包括行走机构。

在一个实施方式中，所述行走机构为履带式行走机构或轮式行走机构；所述除尘机构为风吸式除尘机构。

在一个实施方式中，所述运渣机构包括：铲板、运输皮带组件和抬升尾部，所述铲板设置在所述破岩设备的前端，所述抬升尾部设置在所述破岩设备的后端，所述运输皮带组件用于将所述铲板上的碎岩运输至抬升尾部处。

本申请的再一目的在于提供一种钻拉剪原位碎岩掘进方法，基于如上所述的钻拉剪原位破岩设备，所述掘进方法包括以下步骤：

S1、该破岩设备移动至岩体开采工作面；

S2、钻拉剪破岩机构中的钻孔与孔内侧压梯度加载系统在钻进动力装置的作用下进行钻孔作业，同时，除尘机构进行除尘作业，在钻孔的同时，岩体质量钻进感知模块自动采集岩体质量信息并传递给设备载体；

S3、该钻拉剪破岩机构为同轴心结构，无须退孔、对孔和再入孔等工作流程，可实现连续高效作业；待钻孔作业完成后，油缸系统工作，使得钻孔与孔内侧压梯度加载系统对钻孔内壁施加侧压，完成钻孔与孔内侧压梯度加载系统与岩体锁紧；

S4、油缸系统再配合钻孔与孔内侧压梯度加载系统对岩体施加外向拉拔力，使得岩体发生拉剪破坏；

S5、岩体发生拉剪破坏后，钻孔与孔内侧压梯度加载系统停止工作并移动至下一个破岩位置；

S6、破碎的岩体掉落后，碎岩机构对大块岩石进行破碎，并将碎岩拨动至运渣机构上；

S7、运渣机构将碎岩运输至该破岩设备的后端，以供运输小车运走；

S8、该破岩设备将当前可触及的岩体开采工作面完成开采作业后，再移动至下一个岩体开采工作面，直至完成开采工作。

本申请提供的钻拉剪破岩机构、钻拉剪原位破岩设备及掘进方法的有益效果在于：

第一、该钻拉剪破岩机构充分利用岩体抗压不抗拉剪的力学特性，具有破岩能力强的优点，可适用于井下硬岩开采；

第二、该破岩设备充分利用岩体抗压不抗拉剪的力学特性，使得破碎后的岩块相对较大，配合碎岩机构，可以达到较低的破岩比能，降低能耗；

第三、该破岩设备可以连续高效地开采，整个开采过程相对传统的劈裂方式来说，无须预制自由面，且钻拉剪破岩机构为同轴心结构，集钻孔、施加侧压和外向拉拔力为一体，无须退孔和对孔、再入孔等工作流程，简化了作业流程，且可实现连续高效作业，从而提高作业效率；

第四、该破岩设备集成度高，操作简单化；

第五、该破岩设备充分利用岩体抗压不抗拉剪的力学特性，使得该钻拉剪破岩机构不需要较大的力，从而使得相关的部件使用功率小，从而降低了体积，使得整个破岩设备的体积较小，增加了灵活性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，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申请的一些实施例，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为本申请实施例1提供的钻拉剪原位破岩设备的简化结构示意图；

图2为本申请实施例1提供的钻拉剪破岩机构的简化结构示意图；

图3为本申请实施例1提供的油压控制系统的简化结构示意图；

图4为本申请实施例1提供的油缸系统的简化结构示意图；

图5为本申请实施例1提供的孔内侧压梯度加载系统的简化结构示意图；

图6为本申请实施例1提供的外向拉拔力形成的简化结构示意图；

图7为本申请实施例1提供的第一侧压施加锥体的形状简化结构示意图；

图8为本申请实施例2提供的油缸系统的简化结构示意图；

图9为本申请实施例2提供的孔内侧压梯度加载系统的简化结构示意图；

图10为本申请实施例2提供的外向拉拔力形成的简化结构示意图；

图11为本申请实施例2提供的第二侧压施加锥体的形状简化结构示意图；

图12为本申请实施例中破岩施力以及破岩区域的示意图。

其中，图中各附图标记：

1、钻拉剪破岩机构；2、碎岩机构；3、运渣机构；31、铲板；32、运输皮带组件；33、抬升尾部；4、行走机构；5、除尘机构；6、油压控制系统；61、第一油管；62、第二油管；63、第三油管；64、第一油表；65、第二油表；66、第三油表；67、第一控制开关；68、第二控制开关；69、第三控制开关；7、油缸系统；71、第二油口；72、第三油口；73、第二活塞；74、第一缸体；75、第三腔室；76、第四腔室；77、第四油口；78、第五油口；79、第六油口；710、第三活塞；711、第四活塞；712、第二缸体；713、第五腔室；714、第六腔室；715、第七腔室；8、钻孔与孔内侧压梯度加载系统；81、第一油口；82、第一壳体；83、第一活塞；84、第一侧压施加锥体；85、第一腔室；86、第二腔室；87、第一钻头；88、第一钻杆；89、翼片；810、第二侧压施加锥体；811、楔形体；812、第二钻杆；813、第二钻头；9、套环；10、钻进动力装置；11、岩体质量钻进感知模块；12、位移感应器；13、多轴机械臂；14、连接组件；15、滑轨组件。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的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申请和简化描述，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申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

实施例1

如图1-图7所示，现对本申请实施例提供的一种钻拉剪原位破岩设备进行详细说明。

如图1所示，该钻拉剪原位破岩设备包括设备载体和钻拉剪破岩机构1，钻拉剪破岩机构1设置在设备载体的前端，设备载体的前端设有碎岩机构2，设备载体上设有将前端碎岩运输至后端的运渣机构3；碎岩机构2用于将大块岩石破碎，运渣机构3用于将破碎后的岩石运输后破岩设备的后端，以供运输小车运走。

在本实施例中，钻拉剪破岩机构1通过多轴机械臂13设置在设备载体的前端；或者，钻拉剪破岩机构1设置在连接组件14上，连接组件14通过多轴机械臂13设置在设备载体的前端；或者，钻拉剪破岩机构1设置在滑轨组件15上，滑轨组件15设置在连接组件14上，连接组件14再通过多轴机械臂13设置在设备载体的前端。

具体地，钻拉剪破岩机构1通过多轴机械臂13设置在破岩设备本体的前端且多轴机械臂13至少具有3个自由度，以便实现钻拉剪破岩机构1接触掌子面上的任何位置。同理，碎岩机构2同样采用多轴机械臂13设置在破岩设备本体的前端。钻拉剪破岩机构1可以设置1个、2个或3个及以上，以提高破岩效率。

如图1和图2所示，作为一种优选实施方式，该钻拉剪破岩机构1设置在连接组件14上，连接组件14再与多轴机械臂13连接，连接组件14的作用是方便将钻拉剪破岩机构1安装在各种带机械臂13的设备载体上进行作业，如挖掘机、耙拉机、凿岩台车、破岩设备或掘进机，使得该钻拉剪破岩机构1具有广泛的适用性。连接组件14起到一个连接作用，具体形状根据实际安装需求进行适应性改变。在连接组件14上还设有滑轨组件15，该钻拉剪破岩机构1设置在滑轨组件15上，具体地，钻拉剪破岩机构1的钻进动力装置10固定在滑轨组件15上，钻拉剪破岩机构1的油缸系统7、钻孔与孔内侧压梯度加载系统8和岩体质量钻进感知模块11滑动设置在滑轨组件15上，这样方便钻进动力装置10驱使钻孔与孔内侧压梯度加载系统8进行钻孔工作。

该设备载体包括行走机构4，用于实现该破岩设备的行驶。设备载体自带有总控制系统，用于控制各个部件的工作。行走机构4为履带式行走机构，在其他实施例中，行走机构4可以为轮式行走机构；碎岩机构2为现有的破碎锤或撞击头机构，用于将大块的岩石进行破碎。

如图1所示，在本实施例中，运渣机构3包括：铲板31、运输皮带组件32和抬升尾部33，铲板31设置在破岩设备的前端，抬升尾部33设置在破岩设备的后端，运输皮带组件32用于将铲板31上的碎岩运输至抬升尾部33处，抬升尾部33的作用是方便将岩石掉落在下方的运输小车上。破碎后的岩石可以在碎岩机构2的拨动下落入到铲板31上。

在本实施例中，该设备载体为挖掘机、耙拉机、凿岩台车、采矿机或掘进机。

如图1-图7所示，在本实施例中，该钻拉剪破岩机构1，包括：钻进动力装置10、油缸系统7、钻孔与孔内侧压梯度加载系统8、岩体质量钻进感知模块11和除尘机构5，钻进动力装置10配合钻孔与孔内侧压梯度加载系统8进行钻孔，油缸系统7配合钻孔与孔内侧压梯度加载系统8先进行施加侧向压力，再进行施加外向拉拔力。

在本实施例中，该钻拉剪破岩机构1为同轴心结构，在工作过程中，无须退孔、对孔和再入孔等工作流程，可实现连续高效作业。除尘机构5用于钻孔时自动除尘，以防止在钻孔时所产生的粉尘对设备及作业人员的安全造成隐患。

在本实施例中，岩体质量钻进感知模块11安装在钻进动力装置10上，可以在钻孔过程中动态感知岩体的质量参数，包括岩体硬度、岩体完整性指数等，其具体工作原理可以参见中国专利CN202010727896.9。在本实施例中，其钻拉剪破岩机构1对岩石破坏的示意图如图12所示，其每次破碎的大小大致如图12中阴影部分所示。

其中，除尘机构5为风吸式除尘机构，利用风机、防尘罩和管道实现除尘。在其他实施方式中，除尘机构5可以采用水洗式除尘机构。钻进动力装置10采用现有的凿岩机。

本实施例提供的钻拉剪原位破岩设备具有以下有益效果：

第一、该钻拉剪破岩机构1充分利用了岩体抗压不抗拉剪的力学特性，具有破岩能力强的优点，可适用于井下硬岩开采；

第二、该破岩设备充分利用了岩体抗压不抗拉剪的力学特性，使得破碎后的岩块相对较大，配合碎岩机构2，可以达到较低的破岩比能，降低能耗；

第三、该破岩设备可以连续高效地开采，整个开采过程相对传统的劈裂方式来说，无须预制自由面，且钻拉剪破岩机构1为同轴心结构，集钻孔、施加侧压和外向拉拔力为一体，无须退孔和对孔、再入孔等工作流程，简化了作业流程，且可实现连续高效作业，从而提高作业效率；

第四、该破岩设备集成度高，操作简单化；

第五、该破岩设备充分利用岩体抗压不抗拉剪的力学特性，使得该钻拉剪破岩机构1不需要较大的力，从而使得相关的部件使用功率小，从而降低了体积，使得整个破岩设备的体积较小，增加了灵活性。

如图2所示，在本实施例中，钻拉剪破岩机构1还包括位移感应器12，具体地，位移感应器12设置在油缸系统7的前端，位移感应器12与设备载体内的总控制系统电连接，位移感应器12用于感应油缸系统7的位移情况。位移感应器12优选为激光位移传感器。

如图2所示，在本实施例中，钻拉剪破岩机构1还包括油压控制系统6，油压控制系统6与油缸系统7和钻孔与孔内侧压梯度加载系统8连接。油压控制系统6用于对油压控制系统6与油缸系统7和钻孔与孔内侧压梯度加载系统8施加动力并与总控制系统连接，可以将油压力数据传递给总控制系统。

具体地，如图3所示，油压控制系统6包括第一油管61、第二油管62、第三油管63、第一油表64、第二油表65、第三油表66、第一控制开关67、第二控制开关68和第三控制开关69。第一油表64与第一油管61连接，第二油表65与第二油管62连接，第三油表66与第三油管63连接。第一控制开关67用于控制第一油管61的通止，第二控制开关68用于控制第二油管62的通止，第三控制开关69用于控制第三油管63的通止。第一油管61、第二油管62和第三油管63用于与油缸系统7和钻孔与孔内侧压梯度加载系统8连接。

具体地，如图4和图5所示，钻孔与孔内侧压梯度加载系统8包括：第一壳体82、第一钻杆88、第一钻头87、第一活塞83和第一侧压施加锥体84。其中，第一钻头87设置在第一钻杆88的一端，第一钻杆88穿过第一壳体82后另一端与钻进动力装置10连接，钻进动力装置10用于驱使第一钻杆88旋转以使第一钻头87进行钻孔工作。第一侧压施加锥体84为单椎体结构，也可以为多椎体结构，即设置呈波浪状。第一侧压施加锥体84的表面形状曲线与岩石抗拉强度、单轴抗压强度、内摩擦角、内摩擦系数和密度有关，具体以保证第一侧压施加锥体84能与钻孔内壁岩石锁紧为准。具体地，以锥体表面形状曲线最左侧的点为远点，建立二维坐标系，可得形状曲线函数表达式如下：

式中：

y为形状曲线y坐标；x为形状曲线x坐标；σ

第一活塞83设置在第一壳体82内并将第一壳体82内分成第一腔室85和第二腔室86，第一壳体82上设有第一油口81并与第一腔室85连通，第一壳体82上设有开口，第一侧压施加锥体84设置在第一活塞83上并通过该开口能伸出或收容在第二腔室86；在钻孔工作时，第一侧压施加锥体84收容在第二腔室86内，当钻孔完成后，第一侧压施加锥体84伸出第二腔室86以对钻孔内壁施加侧压力，使得钻孔与孔内侧压梯度加载系统8与钻孔锁紧。

具体地，油缸系统7包括：第一缸体74和第二活塞73，第二活塞73设置在第一缸体74内并将第一缸体74内分成第三腔室75和第四腔室76，第一缸体74上设有第二油口71和第三油口72，第二油口71与第三腔室75连通，第三油口72与第四腔室76连通，第一钻杆88穿过第一缸体74且第一钻杆88上设有供第二活塞73抵接的套环9，第一缸体74与第一壳体82连接；其中，第一油口81与第一油管61连接，第二油口71与第二油管62连接，第三油口72与第三油管63连接。

当钻孔完成后，第一控制开关67开启，第一油管61向第一腔室85内加油压，第一活塞83在油压的作用下带动第一侧压施加锥体84向第一壳体82外侧运动并抵压钻孔内壁，完成钻孔与孔内侧压梯度加载系统8与钻孔内壁的锁紧。锁紧完成后，第二控制开关68开启，第二油管62向第三腔室75内加油压，第二活塞73套设在第一钻杆88上并向孔内方向，直至抵接套环9，然后带动第一钻杆88向孔内方向移动至不动，继续施加油压，此时，第一缸体74受到向孔外方向的反力，第一缸体74向孔外移动，由于第一缸体74和第一壳体82固定连接，同步带动第一壳体82向孔外方向移动，第一壳体82向孔外移动时，由于第一侧压施加锥体84已经与钻孔内壁锁紧，在移动过程中会对岩体施加一个向外的拉拔力，完成岩石的破碎工作。当岩石破碎工作完成后，第三控制开关69开启，第三油管63向第四腔室6内施加油压，使得第二活塞73回位，以便下一次施加向外拉拔力。

在施加向外拉拔力的过程中，位移感应器12可以通过感应油缸系统7的位移速度来判断锁紧情况，以便及时调整油压控制系统6以增加油压。

在本实施例中，油压控制系统6可以控制和读取钻拉剪破岩机构1内各个腔室的油压，进而控制钻拉剪破岩机构1的作业，同时将数据传递给总控制系统。

总控制系统通过接收到的油压控制系统6传输的油压信息，位移感应器12传输的油缸系统7的位移信息及岩体质量钻进感知模块11传输的岩体质量信息，来对钻拉剪破岩机构1的作业状态进行动态控制，如动态调整侧压力值、拉拔力值和加载速率等。

在本实施例中，还提供一种钻拉剪原位碎岩掘进方法，基于如上所述的钻拉剪原位破岩设备，所述掘进方法包括以下步骤：

S1、该破岩设备在总控制系统的控制下移动至岩体开采工作面；

S2、在总控制系统的控制下，钻拉剪破岩机构1中的钻孔与孔内侧压梯度加载系统8在钻进动力装置10的作用下进行钻孔作业，同时，总控制系统控制除尘机构5进行除尘作业，在钻孔的同时，岩体质量钻进感知模块11自动采集岩体质量信息并传递给总控制系统；

S3、钻孔作业完成后，总控制系统控制油缸系统7工作，使得钻孔与孔内侧压梯度加载系统8对钻孔内壁施加侧压，完成钻孔与孔内侧压梯度加载系统8与岩体锁紧；油压控制系统6自动传输油压信息给总控制系统；

S4、在总控制系统的控制下，油压控制系统6工作，油缸系统7再配合钻孔与孔内侧压梯度加载系统8对岩体施加外向拉拔力，油压控制系统6自动传输油压信息至总控制系统，位移感应器12自动传输油缸系统7的位移信息，总控制系统根据接收到的信息自动对钻拉剪破岩机构1的作业状态进行动态控制，如调整侧压力值、拉拔力值和加载速率等，直至使得岩体发生拉剪破坏；

S5、岩体发生拉剪破坏后，总控制系统控制钻拉剪破岩机构1停止施加侧压力及拉拔力工作，并控制钻拉剪破岩机构1移动至下一个破岩位置；

S6、破碎的岩体掉落后，碎岩机构12对大块岩石进行破碎，并将碎岩拨动至运渣机构3上；

S7、运渣机构3将碎岩运输至该破岩设备的后端，以供运输小车运走；

S8、该破岩设备将当前可触及的岩体开采工作面完成开采作业后，再移动至下一个岩体开采工作面，直至完成开采工作。

实施例2：

如图8-图11所示，本实施例与实施例1的不同在于提供另一种钻孔与孔内侧压梯度加载系统8和油缸系统7。具体地，钻孔与孔内侧压梯度加载系统8包括：第二钻杆812、第二钻头813、翼片89、第二侧压施加锥体810和楔形体811，第二钻杆812的一端设有第二钻头813，另一端与钻进动力装置10连接，第二侧压施加锥体810设置在翼片89的前端，翼片89设置有至少两片且等距围绕第二钻杆812设置，楔形体811套设在第二钻杆812上且位于翼片89的内侧。第二侧压施加锥体810设置在翼片89的外侧，楔形体811为圆环楔形状。

油缸系统7包括：第二缸体712、第三活塞710和第四活塞711，第三活塞710和第四活塞711设置在第二缸体712内并将第二缸体712内分成第五腔室713、第六腔室714和第七腔室715，第二缸体712上设有第四油口77、第五油口78和第六油口79，第四油口77与第五腔室713连通，第五油口78与第七腔室715连通，第六油口79与第六腔室714连通，第二钻杆812穿过第二缸体712且第二钻杆812上设有供第三活塞710抵接的套环9，各翼片89的后端间隔设置在第二缸体712上，第四活塞711与楔形体811的一端连接。

其中，第四油口77与第一油管61连接，第五油口78与第二油管62连接，第六油口79与第三油管63连接。

在该实施方式中，总控制系统控制第二钻头813进行钻孔，钻孔完成后，第三控制开关69开启，油压控制系统6向第六腔室714加油压，由于第四活塞711与楔形体811固定连接，第四活塞711带着楔形体811在翼片89中向孔外方向移动，并将翼片89逐步撑开，使得翼片89上的第二侧压施加锥体810对钻孔内壁施加侧压，完成钻孔与孔内侧压梯度加载系统8与岩体的锁紧。

锁紧完成后，第一控制开关67开启，油压控制系统6通过第一油管61向第五腔室713内加油压，第三活塞710在第二钻杆812上向孔内移动并顶住套环9，带动第二钻杆812向孔内方向移动至不动，继续施加油压，此时，第二缸体712受到向孔外的反力，由于第二缸体712与翼片固定连接，同步带动翼片89向孔外方向移动，对岩体实施拉拔。当对岩石破碎完成后，第二控制开关68开启，向第七腔室715内供油压，使得第三活塞710和第四活塞711回位，以便下一次进行施加侧压及拉拔力工作。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。