[發明專利]基于水力切割技術的煤層頂板定向切縫設備

在審

• 申請號: 202011144725.X
• 申請日: 2020-10-23
• 公開（公告）號: CN112081570A
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發明（設計）人: 郭金剛;袁瑞甫;馬占元;李化敏
• 申請（專利權）人: 河南理工大學;河南明德礦山技術開發有限公司
• 主分類號: E21B43/26
• 分類號: E21B43/26;E21B43/114
• 代理公司: 鄭州豫開專利代理事務所(普通合伙) 41131
• 代理人: 朱俊峰

基于水力切割技術的煤層頂板定向切縫設備，包括布置在頂板內鉆孔下方的水砂流發生裝置、推桿裝置和射流水回收裝置，推桿裝置上夾持有空心鉆桿，空心鉆桿的上端設有定向切縫噴頭，空心鉆桿下端通過高壓軟管與水砂流發生裝置連接，射流水回收裝置設置在鉆孔的孔口處，射流水回收裝置通過回流管與水砂流發生裝置連接，射流水回收裝置上設置有用于穿過空心鉆桿的豁口。本發明在切割時不用封孔，可將水砂流再回收利用，操作簡單，易于實現機械化、自動化控制，可以根據高壓泵的流量方便調節同時切割鉆孔的數量，以適應不同煤礦工程及切割速度的需求。

技術領域

本發明屬于水力切割技術領域，具體涉及一種基于水力切割技術的煤層頂板定向切縫設備。

背景技術

頂板預裂是煤礦井下減緩巷道或采場礦山壓力、防治沖擊地壓等常用的技術之一。常用的方法是在煤礦巷道或采場空間內，向頂板施工成排的長鉆孔，鉆孔終孔的位置施工到預定的巖層層位，鉆孔排列方式與頂板預裂方向一致，鉆孔間距根據具體工程和頂板巖性確定，一般為0.5m~3m。鉆孔施工完成后，裝入炸藥，然后封孔，連接炮線進行爆破切頂，一般多個鉆孔同時起爆，這樣達到對頂板預裂的目的。這是目前我國煤礦頂板切斷、頂板預裂、巷道卸壓等最常使用的方式，在110工法沿空留巷、沿空掘巷切頂卸壓、小煤柱切頂卸壓等工程中大量使用。

但是爆破切頂的方法存在較多問題（現有技術缺點）：一是目前我國對炸藥等火工用品管控嚴格，炸藥管理、儲運、使用工序較為復雜；二是在煤礦井下環境中，使用炸藥存在安全隱患，并且容易出現沖孔、瞎炮等問題；三是高瓦斯和突出礦井對于炸藥使用限制嚴格，爆破作業時生產地點需要撤離工作人員，與正常的生產相互干擾；四是炸藥爆破需要封孔，《煤礦安全規程》規定，深孔爆破封孔長度不得小于孔深的1/3，封孔段不能裝藥，不能實現全孔破裂或切割；五是炸藥爆破時能量向四周瞬時擴散，在孔內不能實現對巖層的定向預裂，即使利用聚能管爆破，爆破能量向預定方向的傳播程度也非常有限，并且聚能管安裝時聚能方向較難控制，還增加了爆破成本。

因此，若采用水力切割技術對鉆孔的孔壁切縫，在鉆孔內充填膨脹劑，實現對巖層沿切縫的方向進行定向預裂，這種操作方式相比現有技術具有安全性高、節能環保、成本低的優點。

發明內容

本發明為了解決現有技術中的不足之處，提供一種操作方便、安全可靠性強、水可循環利用、節能環保、施工成本低的基于水力切割技術的煤層頂板定向切縫設備。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：基于水力切割技術的煤層頂板定向切縫設備，包括布置在頂板內鉆孔下方的水砂流發生裝置、推桿裝置和射流水回收裝置，推桿裝置上夾持有空心鉆桿，空心鉆桿的上端設有定向切縫噴頭，空心鉆桿下端通過高壓軟管與水砂流發生裝置連接，射流水回收裝置設置在鉆孔的孔口處，射流水回收裝置通過回流管與水砂流發生裝置連接，射流水回收裝置上設置有用于穿過空心鉆桿的豁口。

水砂流發生裝置包括高速水砂混合桶和高壓泵，高壓泵的進水口通過低壓管路與高速水砂混合桶連接，高壓泵的出水口與高壓軟管的進水口連接；高速水砂混合桶內盛裝有砂漿，高速水砂混合桶底部設有用于攪拌砂漿的攪拌器，高速水砂混合桶內上部在回流管的出口上方設有過濾網板。

射流水回收裝置包括回收漏斗，回收漏斗將鉆孔的孔口罩住并通過掛鉤掛接在用于支護頂板的鋼絲網上，回收漏斗的最低端通過管接頭與回流管的進口連接，豁口開設在回收漏斗上側邊緣處，豁口整體呈矩形結構，回收漏斗在豁口的左右兩側分別設有一條導向條板，兩條導向條板的相對側面之間均設有一條導槽，兩條導槽平行且相對設置，兩條導槽內插設有一塊將豁口上半部封堵的擋板，擋板的下端和豁口的下端相對且均為半圓形結構，擋板上表面與豁口兩側的回收漏斗的內壁平滑過渡。