技术领域
[0001] 本
发明涉及凿岩类机械,是一种利用高压水射流切割
煤层,改造煤层透气性,从煤矿的巷道中消除煤层部分地
应力的高压水力割缝设备。
背景技术
[0002] 地下煤层被上覆岩层,以及内部储存的瓦斯气体的
挤压,与煤层的强度处于平衡稳定状态。瓦斯以
吸附和游离状态赋存在煤层中,当采矿作业破坏了
地层气体压力,煤层上覆的岩层重力与煤层强度的平衡时,就会导致煤与瓦斯突出。即大量的
块体煤突然迅速破坏成粉状,在瓦斯的推动作用下涌入煤矿的巷道中,埋没巷道中的设备和人员。在特定的条件下还会发生瓦斯爆炸,形成更严重的煤矿灾害。我国是世界上受煤与瓦斯突出危害严重的国家之一。全国国有大型煤矿和地方国有煤矿中共有煤与瓦斯突出矿井300多对。
[0003] 目前
预防煤与瓦斯突出的主要措施有:1)保护层的预先开采,即先开采与突出煤层相邻的没有突出倾向煤层,这种方法经常受到两个煤层之间的距离限制,当距离太大时不能使用;2)超前钻孔抽采,即在采矿或巷道掘进之前,向有突出倾向的煤层打瓦斯抽采钻孔,提前排出煤层中的瓦斯;3)卸压钻孔,即在采矿或巷道掘进之前,向有突出倾向的煤层施工密集的钻孔,卸除煤层受到的上覆岩层的压力;4)水力压裂,即在采矿或巷道掘进之前,向煤层注入高压水,将煤
层压裂,以增加煤层的透气性,降低瓦斯压力。
[0004] 高压水力割缝机是利用高压水射流对煤层进行切割,使煤层卸压,达到改造煤层透气性目的的一种设备。中国
专利“切割煤层的高压水力割缝机”(专利号ZL2010 1 0503187.9),提出一种适于地下坑道作业的水射流割缝设备,可以完成在煤层钻孔中连续割缝功能。从结构上看,该发明专利存在以下缺点:
[0005] 1)缺乏自主移动功能:整个设备由水力割缝机、高压水
泵、
液压泵站组成,这些设备均没有自主移动的功能,使用时需要放置、并固定在矿用
平板车上,由矿用绞车拖动,移动极不方便;
[0006] 2)附属设备多,安全隐患大:在割缝作业中,水力割缝机是主要设备,但必须由高压水泵提供高压水,由
液压泵站提供动力源。三者之间采用高压软管连接,存在极大的安全隐患;
[0007] 3)体积庞大,不适用于空间狭小的掘进工作面:由水力割缝机、高压水泵、液压泵站组成的列车组长度达到十几米,在煤矿狭窄的巷道中使用时,显得体积过于庞大,尤其不适用于空间狭小的掘进工作面;
[0008] 4)需要多个人员分别操作高压水泵、割缝机、液压泵站,在煤矿狭窄的巷道中使用时,高压水泵等设备产生的噪声严重影响操作司机之间的语言交流,存在极大的安全隐患;
[0009] 基于上述缺点,大大地限制了“切割煤层的高压水力割缝机”的使用。
发明内容
[0010] 本发明的目的旨在克服
现有技术的缺点,提供一种煤矿掘进工作面高压水力割缝机,解决现有高压水力割缝机,体积庞大、辅助设备多、移动不方便的技术问题。
[0011] 本发明是通过以下技术方案来实现的:
[0012] 一种煤矿掘进工作面高压水力割缝机,包括:
机架,行走
履带,液压泵站,高压水泵,夹持-推进机构,液压控制
阀体组;所述高压水泵、液压泵站、夹持-推进机构、液压控制
阀体组安装在有履带为
支撑的机架上;所述机架的前后两方共安装四个垂直方向的支撑油缸,支撑油缸由行走支撑
控制阀组控制;所述夹持-推进机构由夹持器、夹持器轨道和推进油缸组成,所述夹持器轨道为两根平行安装的油缸,油缸的壳体作为夹持器的轨道,油缸的
活塞为割缝机的水平支撑杆,所述推进油缸为中空油缸,使高压
钻杆能够穿过油缸;所述高压钻杆为多根相互连接的
钢管,在连接处有密封装置;所述液压控制阀体组分为主阀体、行走支撑控制阀组、割缝动作阀组三部分,主控阀为三位
四通阀,有三个操作位,行走支撑阀体组由左右行走
马达控制阀体和4个支腿油缸的控制阀体组成,割缝动作阀体组由前后夹持器控制阀体、推进油缸控制阀体和夹持器轨道油缸控制阀体组成。
[0013] 进一步,所述行走支撑控制阀组安装在高压水泵的
电机上方,通过
支架固定在机架上,行走支撑控制阀组
手柄的活动方向与履带的运动方向一致;所述割缝动作控制阀组安装在高压水泵的泵头上。
[0014] 进一步,所述高压钻杆为长度2~4米钢管,两根高压钻杆由
螺纹连接,连接的高压钻杆可以密封100MPa的高压水,高压钻杆的前端安装割缝
钻头,高压钻杆的后端安装高压水配水套。
[0015] 本发明与现有技术相比,具有以下优点和有益效果:
[0016] ①将高压水泵、液压泵站及控制阀体、夹持-推进机构组装为一台设备;
[0017] ②设备体积小,没有附属设备;
[0019] 图1为一种煤矿掘进工作面高压水力割缝机的结构示意图(主视图);
[0020] 图2为图1的俯视图;
[0021] 图3为本发明的液压控制系统原理图。
[0022] 下面结合附图通过较佳
实施例对本发明作进一步说明。
具体实施方式
[0023] 如图1、2所示,一种煤矿掘进工作面高压水力割缝机,包括:机架1,行走履带2,液压泵站3,高压水泵4,夹持-推进机构5,液压控制阀体组。
[0024] 所述机架1的前后两方共安装四个支撑油缸10,支撑油缸10由行走支撑控制阀组8控制,油缸伸缩可以控制割缝机的高度和仰
角。
[0025] 所述高压水泵4、液压泵站3、夹持-推进机构5安装在机架1上。
[0026] 所述矫夹持-推进机构5由夹持器5-1、夹持器轨道5-2和推进油缸5-3组成。所述夹持器轨道5-2为两根平行安装的油缸,油缸的壳体作为夹持器的轨道,油缸的活塞为割缝机的水平支撑杆。当需要拽出高压钻杆6时,两个水平支撑油缸支撑在煤壁上,可以防止水力割缝机向前移动。所述的推进油缸5-3为中空油缸,使高压钻杆6能够穿过油缸。
[0027] 所述高压钻杆6为长度2~4米钢管,两根高压钻杆由
螺纹连接,在连接处有密封装置,高压钻杆连接后可以承受100MPa的水压,不发生
泄漏,高压钻杆6的前端安装割缝钻头11,高压钻杆6的后端安装高压水配水套12。
[0028] 如图3所示,所述液压控制阀组的液压系统,由主控阀7,行走支撑控制阀组8和割缝动作控制阀组9组成。主控阀7为三位四通阀,有三个操作位,当主体阀7的手柄位于左位时,主控阀的液压油输出口P与A口相通时,割缝动作阀组9获得压力,处于工作状态,行走支撑阀体组8失效;当主体阀手柄位于右位时,主控阀的液压油输出口P与B口相通时,行走支撑阀体组8获得压力,处于工作状态,割缝动作阀体组9失效;当主体阀手柄位于中位时,主控阀的液压油输出口P与T口相通时,液压油直接液压泵站。此时,行走支撑阀体组8和割缝动作阀体组9都失效。行走支撑阀体组8由左右行走马达控制阀体和4个支腿油缸的控制阀体组成,割缝动作阀体组9由前后夹持器控制阀体、推进油缸控制阀体和夹持器轨道油缸控制阀体组成。
[0029] 行走支撑控制阀组8安装在高压水泵4的电机上方,通过支架固定在机架1上,行走支撑控制阀组8手柄的活动方向与履带的运动方向一致。割缝动作控制阀组9安装在高压水泵4的泵头上,便于司机同时操作夹持-推进机构5和高压水泵4。
[0030] 使用时,首先在掘进工作面的煤层中施工瓦斯抽放钻孔,然后将高压钻杆6逐根沿钻孔伸入煤层直至钻孔的底部。再一边回退收高压钻杆6,一边利用20~70MPa的高压水射流对钻孔进行切割。当一根高压钻杆完全穿过推进油缸5-3时,关闭高压水泵4,拆卸高压钻杆6。再次启动高压水泵4,一边退管,一边割缝,直至完成对钻孔切割。煤层被切割后,切割缝两侧的煤层发生
变形和破裂,切割缝上下侧的煤壁发生变形恢复,瓦斯压力和地应力得到释放,从而达到消除煤与瓦斯突出的可能性。
[0031] 以上所述,仅是本发明的较佳实施方案,并非对本发明作任何形式上的限定,凡是依据本发明的技术实质对以上实施方案所作的任何简化
修改,等同变化和修饰,均属于本发明技术方案的范围。