[發明專利]高壓磨料射流鉆車裝置

有效

• 申請號: 201210508074.7
• 申請日: 2012-12-03
• 公開（公告）號: CN102966309A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: 吳海進;季明;李德玉;毛勇;林柏泉
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: E21B7/18
• 分類號: E21B7/18;E21B7/02;E21B10/46;E21B10/60
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 程化銘

技術領域

本發明涉及一種射流鉆車裝置，尤其是一種適用于采礦鉆進技術領域的高壓磨料射流鉆車裝置。

技術背景

在煤礦和石料行業中，巷道開采、巷道掘進、采煤巷道支護、巖石開采等都需要對巖石或硬質礦物進行鉆孔，以實現特殊目的。例如，用于井下回采工作面順槽掘進中瓦斯超前抽放，利用順槽進行工作面瓦斯抽放；用于煤層沖擊地壓防治及其他巖土工程施工鉆孔和卸壓破巖。而在地下煤礦巷道的掘進中，需要對巷道巖石不破壞的情況下，進行打孔鉆進，由于井下存在許多易燃、易爆的危險性氣體，并且地下巷道內空間狹小、條件復雜，不能使用電氣焊等易產生火花的機械切割方式鉆孔。現有技術的鉆機是采用鉆桿旋轉，驅動磨料射流鉆頭破巖的原理制成的，其最大缺點是破巖效率低，鉆孔速度慢。因此這種鉆機無法滿足礦業及巖土工程等特殊作業，井下急需安全、實用的非機械鉆孔設備。

目前，水射流技術發展迅猛，已經被廣泛的應用在采礦、航空、建筑、化工、冶金、市政工程、金屬切割、破巖和清洗等諸多領域。由于水射流是一種冷鉆孔方式，能有效的避免切割過程中火花的產生，其鉆孔原理主要依靠通過高壓高速射出的水分子的能量度集中，射擊物體的巨大沖擊力，會對被擊物進行加工作業，如對材料的鉆孔、切割。在實際的應用中，切割一些表面松、軟等材質是效果明顯，但對于較為堅硬的巖石或鋼鐵則無能為力，特別是在復雜環境條件下的礦井和石料廠，如何提高這一類鉆孔效果是現場急需解決的一大問題。

發明內容

技術問題：本發明的目的是克服已有技術中的不足之處，提供一種結構簡單、鉆孔效果好、適合在礦井復雜環境條件下、滿足特殊要求的高壓磨料射流鉆車裝置。

技術方案：本發明的高壓磨料射流鉆車裝置，包括履帶行走機構、鉆機，在履帶行走機構上設有操作臺、經液壓管依次連接的高壓泵站、水箱、磨料裝置、高壓水辮裝置，鉆機設在高壓水辮裝置的前部，鉆機上的鉆桿尾端與高壓水辮裝置相連，鉆桿的前端設有磨料射流鉆頭；所述的磨料裝置包括磨料箱，并列設在磨料箱內的兩個支架，兩個支架內分別設有磨料罐；

所述的高壓水辮裝置包括殼體、設在殼體內的空心軸，空心軸的前部設有與殼體前端相固定的前端蓋，空心軸的尾部設有與殼體后端相固定的進水端蓋，空心軸與殼體之間對稱設有滾動軸承，進水端蓋內設有作用在空心軸上的壓環和套環，套環與空心軸之間設有軸用車氏密封，殼體上設有固定壓環的內六角螺釘；

所述的磨料射流鉆頭包括連有錐形頭的圓柱形鉆頭體，圓柱形鉆頭體的錐面上對稱焊接有多個金剛復合片，圓柱形鉆頭體上對稱開有兩個螺紋通孔，螺紋通孔內設有硬質合金噴嘴，圓柱形鉆頭體的后端開有內螺紋孔，圓柱形鉆頭體的前端錐形頭開有偏心孔，偏心孔與內螺紋孔之間的連接孔為喇叭形。?

所述的前端蓋與空心軸之間設有防塵圈；所述硬質合金噴嘴的噴口直徑為2-3mm；所述多個金剛復合片為2-6個。

有益效果：本發明將冷切割原理和磨料射流鉆頭技術結合在一起，通過磨料前混合方式，使磨料和高壓水在磨料罐內均勻混合，形成混合液，在通過管路連接到鉆機，并通過磨料射流鉆頭射出，形成具有極高速度的磨料粒子流—磨料射流。與純水射流相比，磨料射流將純水射流對物料的靜壓連續作用改變為磨料粒子流對物料的高頻撞擊與沖蝕作用，其作用效果大為改觀。前混合方式，磨料與水混合均勻、充分，經過高壓放出后，對物料的作用效果更加突出。其裝置在鉆孔過程中無火花，不會誘發瓦斯爆炸，而且還有降塵作用。利用高壓磨料射流對硬質物料進行鉆孔，安全有效，保證復雜環境條件下各種鉆孔工作的要求，節省了大量的人力、物力，鉆孔時所用的介質——水、磨料——價格低廉、安全衛生、不會帶來環境污染。磨料射流鉆頭隨著鉆桿旋轉，從硬質合金噴嘴噴射的磨料射流會在偏心孔四周沖擊出一道凹槽，使巖石面鉆孔處出現一孤立的凸起，更加有利于巖石的破碎。磨料射流鉆頭工作時，磨料射流先破碎巖石，然后金剛復合片作用在巖石面上。由于磨料射流已經將巖石破碎降低了鉆頭磨損的同時大大提高了鉆孔效率。現有技術相比具有速度快、效率高、使用壽命長、維護簡便等特點，具有良好的應用前景。

附圖說明

圖1為本發明高壓磨料射流鉆車裝置的主視圖；

圖2為本發明高壓磨料射流鉆車裝置的俯視圖；

圖3為本發明高壓磨料射流鉆車裝置的磨料裝置結構示意圖；

圖4為本發明高壓磨料射流鉆車裝置的磨料射流鉆頭主視結構示意圖；

圖5為本發明高壓磨料射流鉆車裝置的磨料射流鉆頭左視結構示意圖；

圖6為本發明高壓磨料射流鉆車裝置的高壓水辮裝置結構示意圖。