CN105822304A - 一种沿空巷道切顶卸压定向水力切槽远程控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及沿空巷道切顶卸压定向水力切槽远程控制方法，可有效解决煤矿沿空巷道定向切顶卸压的技术难题，其解决的技术方案是，包括以下步骤：第一步，钻孔；第二步，安装设备；第三步，检查线路；第四步，进行切槽作业；第五步，退出设备，本发明通过将液压油缸、摄像头和光栅位移传感器分别与远程控制操作台上的电路控制箱、监视显示器及光栅数显表进行连通即可实现水力切槽的远程监控作业，在很大程度上保证了作业的安全性和可靠性，为高压水射流切槽技术在矿井中的安全应用提供了技术保证，是高压水射流切割方法上的创新。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿生产领域，特别是一种沿空巷道切顶卸压定向水力切槽远程控制方法。
背景技术
高压水射流技术是一种高效、多功能的新型实用技术，在工程应用中具有广阔的应用前景，它以水作为工作介质，通过高压泵和特定形状的喷嘴形成高压射流束，可用于金属表面除锈、平面切割、注水钻孔等作业，具有能量集中、无热效应等优越性。高压水射流技术以其独特的优越性，使得这项技术成功应用于煤矿开采中，对改善煤矿的安全生产状况发挥着积极重要的作用。在我国煤矿的煤巷掘进、防治煤与瓦斯突出、治理工作面回风隅角瓦斯积聚以及清仓泥浆工作中得到广泛应用。目前针对沿空巷道顶板切顶卸压多采取的措施是深孔爆破、钻孔卸压、煤层注水，但由于地质条件的限制，使用效果多不理想，将而高压水射流切割技术用于煤矿沿空巷道顶板卸压，能够克服地质条件因素的限制，在煤矿应用前景较为广阔。但由于高压水射流具有一定的危险性，现在所采用的高压水射流切槽方法难以实现定向卸压远程控制操作，在一定程度上阻碍了水力切槽在矿井生产中的应用，鉴于此，针对沿空巷道切顶卸压定向水力切槽远程控制方法的改进和创新势在必行。
发明内容
针对上述情况，为解决现有技术之缺陷，本发明之目的就是提供一种沿空巷道切顶卸压定向水力切槽远程控制方法，可有效解决煤矿沿空巷道定向切顶卸压的技术难题。
本发明解决的技术方案是，包括以下步骤：第一步，钻孔；第二步，安装设备；第三步，检查线路；第四步，进行切槽作业；第五步，退出设备。
本发明通过将液压油缸、摄像头和光栅位移传感器分别与远程控制操作台上的电路控制箱、监视显示器及光栅数显表进行连通即可实现水力切槽的远程监控作业，在很大程度上保证了作业的安全性和可靠性，为高压水射流切槽技术在矿井中的安全应用提供了技术保证，是高压水射流切割方法上的创新。
附图说明
图1为本发明沿空巷道切顶卸压定向水力切槽远程控制装置立体结构示意图。
图2为本发明高压水射流设备结构立体示意图。
图3为本发明高压水射流设备上部结构立体示意图。
图4为本发明水射流支架立体图。
图5为本发明活动支架立体图。
图6为本发明固定支架立体图。
图7为本发明水刀立体图。
图8为本发明水刀装配图。
图9为本发明的使用状态图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
由图1-9给出，本发明利用沿空巷道切顶卸压定向水力切槽远程控制装置，按以下步骤进行：
第一步，钻孔，在煤矿沿空巷道中，首先在顶板倾斜方向上进行钻孔，钻孔完成后将打钻设备移走；
第二步，安装设备，将高压水射流切槽设备（水射流架16上装的设备）、液压泵11、高压水泵32和远程控制操作台8安放在适当位置，旋转转筒15，将固定支架6升起，活动水管2通过螺纹连接实现接长，将接长后的活动水管2前端与水刀1连接并推入钻孔中，活动水管2的后端通过输水管31与高压水泵32连接，然后依次将摄像头显示器9、光栅数显表10分别与摄像头12、光栅位移传感器7连接，液压泵11与轴向推进油缸4和环向转动油缸3进行连接，将液压泵11的电磁阀及高压水泵32的电磁阀分别通过第二导线30、第三导线33与电路控制箱28连接；
第三步，检查线路，检查光栅位移传感器7的连接情况，并对光栅数显表10进行清零校正，检查轴向推进油缸4和环向转动油缸3与液压泵11的连接情况，检查液压泵11是否漏油以及油量多少情况，检查摄像头12与摄像头显示器9之间的连接情况，校正摄像头12监视方向，以便显示器9能监视到水射流架16上设备作业的详细情况；
第四步，进行切槽作业，操作电路控制箱28启动高压水泵32实施水力切槽作业，然后再操作电路控制箱28使轴向推动油缸4缓慢伸出，推动活动支架5向前伸出，从而实现钻孔的轴向切缝，观察光栅数显表10，待切槽长度达到设计要求时停止轴向推动油缸4作业，然后向环向转动油缸3供油，进行环向切槽，然后停止向环向转动油缸3供油，操作电路控制箱28使轴向推进油缸4收缩，进行后退轴向切槽，回油完毕后再将环向转动油缸3回油，边回油边切槽，从而扩大切槽的范围；
第五步，退出设备，关闭高压水泵32及液压泵11，拆除光栅位移传感器7、油缸及摄像头12相关线路，移走高压水射流切槽设备至井下安全地点。
为了保证使用效果，所述的沿空巷道切顶卸压定向水力切槽远程控制装置包括水射流架、液压泵、高压水泵、水刀和远程控制操作台，水射流架16由焊接在一起的方钢管构成，水射流架16一端的第二支撑底座18上固定有轴向推进油缸4及转筒，另一端的第一支撑底座17分别与活动支架5、固定支架6固定在一起，活动支架5和固定支架6经第一长销子23、第二长销子24连接在一起，后端的第二长销子23与水射流架16固定在一起，活动支架5上装有活动水管2，活动支架5上固定有环向转动油缸3，环向转动油缸3另一端与活动水管2连接在一起，活动水管2前端装有水刀1，后端与高压水泵32相连接，固定支架6上装有光栅位移传感器7，光栅位移传感器7移动头与活动支架5固定在一起，水射流架16后端装有摄像头12，轴向推进液压油缸4、环向转动液压油缸3经油管与液压泵11相连接，液压泵11的电磁阀及高压水泵32的电磁阀分别通过第二导线30、第三导线33与远程控制操作台8上的电路控制箱28相连接，摄像头12、光栅位移传感器7分别经第一导线29、光栅线缆25与远程控制操作台8上的显示器9、光栅数显表10相连接。
所述的水刀1长91mm，最大直径为50mm，在最大直径段有两个对称分布的直径为35mm、深9mm的圆柱形凹槽，在圆柱形凹槽内依次安装有橡胶密封垫20、喷嘴21、喷嘴压盖22，水刀1与活动水管2螺纹连接在一起，水刀1两侧各有一个喷嘴21，两侧切槽相对称。
所述的水射流架16长700mm、宽450mm，由厚度为3mm、尺寸为50mm×50mm的方钢焊接制成，在四根竖立方钢底部焊接有100mm×100mm×10mm的钢板19作为垫块，保证支架的稳定性。
所述的光栅位移传感器7移动头经光栅线缆25与光栅数显表10连接在一起，光栅位移传感器7测量量程为350mm。
所述的活动支架5长650mm、宽300mm、厚8mm，为“U”型结构，在活动支架5一端伸出长125mm、宽100mm的翼板27，翼板27上经第三支撑底座26固定有环向转动油缸3，在活动支架5的两侧各有满足第一长销子23、第二长销子24滑动的长170mm、宽20mm的槽，槽两侧为圆弧形，活动支架5的前端与轴向推进油缸4的前端第二支撑底座18固定在一起。
所述的固定支架6长500mm、宽330mm、厚8mm，为“U”型结构，为减轻装置重量，在固定支架6的底面设有长380mm、宽330mm的槽，同时在固定支架6的两侧也设有长310mm、宽50mm的槽，槽两侧为圆弧形，固定支架6的前端与转筒15的上端第一支撑底座17固定在一起。
所述的转筒15内有两个固定轴，轴的两端分别通过第一支撑底座17与水射流架16、固定支架6连接固定在一起，轴上有外螺纹，转筒15内部有内螺纹，通过转筒15的旋转来调节固定支架6向上仰起的角度，来完成沿空巷道顶板的定向切顶卸压。
所述的活动水管2外直径32mm、内直径12mm，活动水管2由两个水管支座13固定在活动支架5上，水管支座13内表面与活动水管2之间滑动连接，活动水管2经固定支座14与环向转动油缸3相连接，活动水管2在环向转动油缸3的带动下转动，活动水管2前端有外螺纹，与水刀1的外螺纹旋装在一起，后端通过输水管31与高压水泵32相连接。
所述的远程控制操作台8操作界面倾角为60度，方便数据观测及控制，上方安装有显示器9、光栅数显表10和电路控制箱28，电路控制箱28为BXPK系列防爆型电路控制装置（市售产品）或单片机控制器或可编程控制器，并且显示器9、光栅数显表10均由电路控箱28进行控制，其中，显示器9通过第一导线29与水射流架16上方的摄像头12相连接，光栅数显表10通过光栅线缆25与光栅位移传感器7相连接，电路控制箱28通过第二导线30、第三导线33分别与液压泵11的电磁阀及高压水泵32的电磁阀相连接，同时，液压泵11通过电磁阀分别控制轴向推进油缸4和环向转动油缸3。
本发明的原理是：在进行高压水射流切槽作业时，通过摄像头12的拍摄作用可以清晰的看到水射流支架16上设备的运转情况，通过电路控制箱28远程控制轴向推进油缸4与环向转动油缸3以此来实现轴向切槽和环向切槽，同时，轴向推进油缸4带动活动支架5的位移数据可以通过光栅位移传感器7进行检测，并在光栅数显表10上进行显示，位移数据也为操作电路控制箱28提供了依据，一切控制操作都通过精密仪器进行远程控制，大大提高了水力切槽的安全保障。本发明通过进行定向切槽有利于加速顶板裂纹的扩展和岩块的断裂，进而减小沿空巷道煤柱上方的应力集中，同时该装置根据需要也可以实现钻孔的轴向和环向的单一对称定向切槽。在进行水力切槽的过程中，若由显示器9发现设备运转异常，应立即操作电动控制箱28关闭高压水泵32、液压泵11，停止水力切槽作业，查找并处理故障后方可继续作业。
本发明充分利用了现代化的精密测量仪器和监控仪器，实现了高压水射流切槽技术的远程控制，大大降低了沿空巷道煤柱上方的应力集中，保证了沿空巷道切顶卸压定向水力切槽的安全性和可靠性，为高压水射流切槽技术在矿井中的安全应用提供了技术保证，大大降低了沿空巷道煤柱上方的应力集中。因此，沿空巷道切顶卸压定向水力切槽远程控制方法，对煤矿的安全生产具有重要的指导意义。
Claims (10)
1.一种沿空巷道切顶卸压定向水力切槽远程控制方法，其特征在于，利用沿空巷道切顶卸压定向水力切槽远程控制装置，按以下步骤进行：
第一步，钻孔，在煤矿沿空巷道中，首先在顶板倾斜方向上进行钻孔，钻孔完成后将打钻设备移走；
第二步，安装设备，将高压水射流切槽设备、液压泵(11)、高压水泵（32）和远程控制操作台(8)安放在适当位置，旋转转筒(15)，将固定支架(6)升起，活动水管(2)通过螺纹连接实现接长，将接长后的活动水管(2)前端与水刀(1)连接并推入钻孔中，活动水管（2）的后端通过输水管（31）与高压水泵（32）连接，然后依次将摄像头显示器(9)、光栅数显表(10)分别与摄像头(12)、光栅位移传感器(7)连接，液压泵(11)与轴向推进油缸(4)和环向转动油缸(3)进行连接，将液压泵(11)的电磁阀及高压水泵（32）的电磁阀分别通过第二导线（30）、第三导线（33）与电路控制箱(28)连接；
第三步，检查线路，检查光栅位移传感器(7)的连接情况，并对光栅数显表(10)进行清零校正，检查轴向推进油缸(4)和环向转动油缸(3)与液压泵(11)的连接情况，检查液压泵(11)是否漏油以及油量多少情况，检查摄像头(12)与摄像头显示器(9)之间的连接情况，校正摄像头(12)监视方向，以便显示器(9)能监视到水射流架(16)上设备作业的详细情况；
第四步，进行切槽作业，操作电路控制箱（28）启动高压水泵（32）实施水力切槽作业，然后再操作电路控制箱(28)，使轴向推动油缸(4)伸出，推动活动支架(5)向前伸出，从而实现钻孔的轴向切缝，观察光栅数显表(10)，待切槽长度达到设计要求时停止轴向推动油缸(4)作业，然后向环向转动油缸(3)供油，进行环向切槽，然后停止向环向转动油缸(3)供油，操作电路控制箱(28)使轴向推进油缸(4)收缩，进行后退轴向切槽，回油完毕后再将环向转动油缸(3)回油，边回油边切槽，从而扩大切槽的范围；
第五步，退出设备，关闭高压水泵（32）及液压泵(11)，拆除光栅位移传感器(7)、油缸及摄像头(12)相关线路，移走高压水射流切槽设备至井下安全地点。
2.根据权利要求1所述的沿空巷道切顶卸压定向水力切槽远程控制方法，其特征在于，所述的沿空巷道切顶卸压定向水力切槽远程控制装置包括水射流架、液压泵、高压水泵、水刀和远程控制操作台，水射流架(16)由焊接在一起的方钢管构成，水射流架(16)一端的第二支撑底座(18)上固定有轴向推进油缸(4)及转筒，另一端的第一支撑底座(17)分别与活动支架(5)、固定支架(6)固定在一起，活动支架(5)和固定支架(6)经第一长销子(23)、第二长销子(24)连接在一起，后端的第二长销子(23)与水射流架(16)固定在一起，活动支架(5)上装有活动水管(2)，活动支架(5)上固定有环向转动油缸(3)，环向转动油缸(3)另一端与活动水管(2)连接在一起，活动水管(2)前端装有水刀(1)，后端与高压水泵（32）相连接，固定支架(6)上装有光栅位移传感器(7)，光栅位移传感器(7)移动头与活动支架(5)固定在一起，水射流架(16)后端装有摄像头(12)，轴向推进液压油缸(4)、环向转动液压油缸(3)经油管与液压泵(11)相连接，液压泵(11)的电磁阀及高压水泵（32）的电磁阀分别通过第二导线(30)、第三导线（33）与远程控制操作台(8)上的电路控制箱(28)相连接，摄像头(12)、光栅位移传感器(7)分别经第一导线(29)、光栅线缆(25)与远程控制操作台(8)上的显示器(9)、光栅数显表(10)相连接。
3.根据权利要求1所述的沿空巷道切顶卸压定向水力切槽远程控制方法，其特征在于，所述的水刀(1)长91mm，最大直径为50mm，在最大直径段有两个对称分布的直径为35mm、深9mm的圆柱形凹槽，在圆柱形凹槽内依次安装有橡胶密封垫(20)、喷嘴(21)、喷嘴压盖(22)，水刀(1)与活动水管(2)螺纹连接在一起，水刀(1)两侧各有一个喷嘴(21)，两侧切槽相对称。
4.根据权利要求1所述的沿空巷道切顶卸压定向水力切槽远程控制方法，其特征在于，所述的水射流架(16)长700mm、宽450mm，由厚度为3mm、尺寸为50mm×50mm的方钢焊接制成，在四根竖立方钢底部焊接有100mm×100mm×10mm的钢板(19)作为垫块，保证支架的稳定性。
5.根据权利要求1所述的沿空巷道切顶卸压定向水力切槽远程控制方法，其特征在于，所述的光栅位移传感器(7)移动头经光栅线缆(25)与光栅数显表(10)连接在一起，光栅位移传感器(7)测量量程为350mm。
6.根据权利要求1所述的沿空巷道切顶卸压定向水力切槽远程控制方法，其特征在于，所述的活动支架(5)长650mm、宽300mm、厚8mm，为“U”型结构，在活动支架(5)一端伸出长125mm、宽100mm的翼板(27)，翼板(27)上经第三支撑底座(26)固定有环向转动油缸(3)，在活动支架(5)的两侧各有满足第一长销子(23)、第二长销子(24)滑动的长170mm、宽20mm的槽，槽两侧为圆弧形，活动支架(5)的前端与轴向推进油缸(4)的前端第二支撑底座(18)固定在一起。
7.根据权利要求1所述的沿空巷道切顶卸压定向水力切槽远程控制方法，其特征在于，所述的固定支架(6)长500mm、宽330mm、厚8mm，为“U”型结构，为减轻装置重量，在固定支架(6)的底面设有长380mm、宽330mm的槽，同时在固定支架(6)的两侧也设有长310mm、宽50mm的槽，槽两侧为圆弧形，固定支架(6)的前端与转筒(15)的上端第一支撑底座(17)固定在一起。
8.根据权利要求1所述的沿空巷道切顶卸压定向水力切槽远程控制方法，其特征在于，所述的转筒(15)内有两个固定轴，轴的两端分别通过第一支撑底座(17)与水射流架(16)、固定支架(6)连接固定在一起，轴上有外螺纹，转筒(15)内部有内螺纹，通过转筒(15)的旋转来调节固定支架(6)向上仰起的角度，来完成沿空巷道顶板的定向切顶卸压。
9.根据权利要求1所述的沿空巷道切顶卸压定向水力切槽远程控制方法，其特征在于，所述的活动水管(2)外直径32mm、内直径12mm，活动水管(2)由两个水管支座(13)固定在活动支架(5)上，水管支座(13)内表面与活动水管(2)之间滑动连接，活动水管(2)经固定支座(14)与环向转动油缸(3)相连接，活动水管(2)在环向转动油缸(3)的带动下转动，活动水管(2)前端有外螺纹，与水刀(1)的外螺纹旋装在一起，后端通过输水管（31）与高压水泵32相连接。
10.根据权利要求1所述的沿空巷道切顶卸压定向水力切槽远程控制方法，其特征在于，所述的远程控制操作台(8)操作界面倾角为60度，方便数据观测及控制，其上部安装有显示器（9），中下部并排装有光栅数显表（10）、电路控制箱（28）；所述的电路控制箱（28）为BXPK系列防爆型电路控制装置或单片机控制器或可编程控制器。
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