[發(fā)明專利]一種脈沖氣體破煤擴(kuò)孔裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110821760.9
• 申請(qǐng)日: 2021-07-21
• 公開（公告）號(hào): CN113431498B
• 公開（公告）日: 2023-02-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 聶穎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 遼寧工程技術(shù)大學(xué)
• 主分類號(hào): E21B7/18
• 分類號(hào): E21B7/18;E21B7/28;E21B10/60;E21C41/18
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本發(fā)明公開一種脈沖氣體破煤擴(kuò)孔裝置，屬于煤礦安全生產(chǎn)領(lǐng)域裝備，包括高壓氣體膠管、射流外筒、旋轉(zhuǎn)渦輪、徑向噴頭、阻尼活塞、旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒、柱形彈簧、軸向噴頭和外筒擋環(huán)。通過該裝置實(shí)現(xiàn)氣體在徑向和軸向的打孔及擴(kuò)孔，僅需通過調(diào)整氣體壓力達(dá)到氣體渦流環(huán)狀聚能破煤，得到所需要的孔，形成大直徑空洞，從而消耗煤體的沖擊能量，達(dá)到防治沖擊地壓的目的，破煤效果好，成孔效率高，不會(huì)出現(xiàn)卡鉆問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及煤礦安全生產(chǎn)領(lǐng)域，屬于一種深部沖擊地壓防治裝備，尤其涉及一種脈沖氣體破煤擴(kuò)孔裝置。

背景技術(shù)

為防治沖擊地壓災(zāi)害，需要在巷道煤體上打孔，改變它們的結(jié)構(gòu)從而改變它們的性質(zhì)，消耗掉它們內(nèi)部的沖擊能，達(dá)到防治的目的。由于巷道煤體處地質(zhì)情況的復(fù)雜多變，普通鉆具鉆頭、鉆桿的直徑不同，所以經(jīng)常出現(xiàn)卡鉆問題。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明通過調(diào)整供氣壓力，產(chǎn)生渦環(huán)聚能氣流破煤作用，實(shí)現(xiàn)打孔和擴(kuò)孔，形成擴(kuò)大的大直徑煤體空洞，吸收煤體的沖擊能量，達(dá)到防治沖擊地壓作用。

通過調(diào)整氣體壓力，可以使煤體中同一孔中不同位置的孔徑不同，實(shí)現(xiàn)巷道煤體邊邦處的孔口很小，但里面很大的孔，孔徑大，孔深大，釋放煤體的能量，破煤效果好，成孔效率高，即減少巷道的破壞，又能最大程度的消耗沖擊能量，防治沖擊地壓。高壓氣體膠管外徑與整個(gè)裝置外徑相同，不存在因?yàn)橹睆讲煌兔后w壓力變形的卡鉆問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種脈沖氣體破煤擴(kuò)孔裝置，包括高壓氣體膠管1、射流外筒2、旋轉(zhuǎn)渦輪3、徑向噴頭4、阻尼活塞5、旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒6、柱形彈簧7、軸向噴頭8和外筒擋環(huán)9。所述的旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒的外徑和射流外筒的內(nèi)徑相同，阻尼活塞的外徑和旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒的內(nèi)徑相同。

優(yōu)選，所述的射流外筒設(shè)置有外筒凸起21和四個(gè)均勻?qū)ΨQ分布的徑向噴頭安裝孔22。外筒凸起21起到約束高壓氣體膠管1和旋轉(zhuǎn)渦輪3的作用。徑向噴頭安裝孔22為圓柱形，四個(gè)徑向噴頭安裝孔22和四個(gè)徑向噴頭4螺紋連接。

進(jìn)一步優(yōu)選，所述的徑向噴頭4的內(nèi)部設(shè)有傾斜的半徑逐漸變小的圓錐形噴孔，噴孔進(jìn)口41大于噴孔出口42，噴孔進(jìn)出口設(shè)置倒角，噴孔的表面涂層為陶瓷耐磨材料。

進(jìn)一步優(yōu)選，所述的阻尼活塞5中心設(shè)置阻尼孔51，材料為輕質(zhì)耐磨碳纖維材料。

進(jìn)一步優(yōu)選，所述的旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒6設(shè)置有四個(gè)均勻?qū)ΨQ分布的通氣孔61，初始無供氣狀態(tài)，射流外筒2的徑向噴頭安裝孔22與旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒的通氣孔61重合，阻尼活塞5擋住通氣孔。

進(jìn)一步優(yōu)選，所述的旋轉(zhuǎn)渦輪3放入旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒6的進(jìn)氣端并焊接外圈；所述的柱形彈簧焊接在阻尼活塞的前端進(jìn)一步優(yōu)選，所述的軸向噴頭8置于旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒6的最前端，軸向噴頭8的內(nèi)部均勻?qū)ΨQ分布有四個(gè)傾斜的半徑逐漸變小的圓錐形孔，孔的進(jìn)口81大于出口82，進(jìn)口81和出口82設(shè)置倒角，進(jìn)口81和出口82之間為陶瓷耐磨涂層材料，軸向噴頭8與旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒6通過螺紋連接。旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒6轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，軸向噴頭8隨之轉(zhuǎn)動(dòng)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的一種脈沖氣體破煤擴(kuò)孔裝置的結(jié)構(gòu)剖面示意圖；

圖2為本發(fā)明的射流外筒2的側(cè)視圖；

圖3為本發(fā)明的徑向噴頭4的俯視圖；

圖4為本發(fā)明的阻尼活塞5的側(cè)視圖；

圖5為本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒6的側(cè)視圖；

圖6為本發(fā)明的軸向噴頭8的側(cè)視圖。

其中圖中:1—高壓氣體膠管，2—射流外筒，3—旋轉(zhuǎn)渦輪，4—徑向噴頭，5—阻尼活塞，6—旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒，7—柱形彈簧，8—軸向噴頭，9—外筒擋環(huán)，21—外筒凸起，22—徑向噴頭安裝孔，41—噴孔進(jìn)口，42—噴孔出口，51—阻尼孔，61—通氣孔，62—旋轉(zhuǎn)內(nèi)筒實(shí)體。81—進(jìn)口，82—出口。

具體實(shí)施方式