CN106150495A - 岩石深孔后混合磨料高压水射流切缝装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及岩石深孔后混合磨料高压水射流切缝装置及方法，可有效解决现有技术将磨料与水流进行混合的结构较为复杂，磨料射流对设备磨损较大，混合效果差的问题，解决的技术方案是，钻孔完成后，将高压水射流切缝装置与高压水管连接，磨料输送管与磨料分流器相连接，高压水管推入到指定钻孔深度处，高压水通过高压水管注入到混合器“T”字型通孔中，在喷嘴处形成高速水流，磨料箱中的磨料在驱动力的作用下进入磨料输送管，通过磨料分流器进入压盖内，与喷嘴喷射出的高压水流充分混合，形成混合有磨料的高压水射流来切割岩石；本发明体积小，制作成本低，使用效果好，实用性强，是高压水射流岩石切缝装置及方法上的创新。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿生产领域，特别是一种岩石深孔后混合磨料高压水射流切缝装置及方法。
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，在煤矿领域正广泛应用于瓦斯抽采、煤层注水、顶板卸压等。磨料射流是在纯水射流的基础上通过混入石英砂、金刚砂等非常硬的固体颗粒而形成的一类射流技术，其切割原理是通过喷嘴加速后冲击到被切割物表面，利用磨料颗粒对材料的冲蚀作用实现切割。与纯水射流技术相比，磨料射流技术优势表现在以下几点：①相对纯水射流来说，磨料射流大大降低了同等切割目的下所需的压力；②切割面上受力小，岩石切缝不易被破坏，且在切割面上几乎不产生热影响区；③能量转换效率高，所产生的射流切割性能好等优点。但是目前在煤矿巷道中进行深孔岩石切缝作业的方法中，将磨料与水流进行混合的结构较为复杂，磨料射流对设备磨损较大，并且难以达到较好的混合效果。鉴于此，研发出一种深孔后混合磨料高压水射流岩石切缝方法，来更好的完成磨料射流技术在矿井中的发展应用势在必行。
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岩石深孔后混合磨料高压水射流切缝装置及方法，可有效解决现有技术将磨料与水流进行混合的结构较为复杂，磨料射流对设备磨损较大，并且难以达到较好的混合效果的问题。
本发明解决的技术方案是，包括以下步骤：
第一步，在煤矿巷道中，在需要进行深孔高压水射流岩石切缝的部位进行钻打钻孔；
第二步，钻孔完成后，将岩石深孔后混合磨料高压水射流切缝装置与高压水管进行螺纹连接，将磨料输送管与磨料分流器相连接，并将磨料输送管与高压水管进行固定在一起；
第三步，将高压水管进行接长，推入到指定钻孔深度处，并将高压水管与高压水泵连接，将磨料输送管与磨料箱连接；
第四步，启动高压水泵，高压水通过高压水管注入到混合器“T”字型通孔中，最终在喷嘴处形成能量集中的高速水流，同时磨料箱中的磨料在驱动力的作用下进入磨料输送管，通过磨料分流器进入压盖内，与喷嘴喷射出的高压水流充分混合，形成混合有磨料的高压水射流来切割岩石；
第五步，岩石切缝作业完成后，先关闭磨料输送机再关闭高压水泵，取下岩石深孔后混合磨料高压水射流切缝装置，检查该装置的磨损情况，然后将设备移动到下一处进行岩石切缝作业。
本发明结构设计巧妙，体积小，制作成本低，使用效果好，实用性强，大大提高水射流技术的工作效率及能量转换效率，与传统水射流装置相比具有明显的优越性，是高压水射流岩石切缝装置及方法上的创新。
附图说明
图1 为本发明混合器结构示意图。
图2 为本发明结构主视图。
图3为本发明结构剖面图。
图4为本发明部件连接关系图。
图5 为本发明压盖结构示意图。
图6为本发明使用状态图。
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1-6给出，本发明利用岩石深孔后混合磨料高压水射流切缝装置，按以下步骤进行：
第一步，在煤矿巷道中，在需要进行深孔高压水射流岩石切缝的部位进行钻打钻孔15；
第二步，钻孔完成后，将岩石深孔后混合磨料高压水射流切缝装置12与高压水射流水管13进行螺纹连接，将磨料输送管14与磨料分流器5相连接，并将磨料输送管14与高压水射流水管13固定在一起；
第三步，将高压水射流水管13进行接长，推入到指定钻孔深度处，并将高压水射流水管13与高压水泵连接，将磨料输送管14与磨料输送机相连，磨料输送机与磨料箱连接；
第四步，启动高压水泵，高压水通过高压水射流水管13注入到混合器1 “T”字型通孔9中，最终在喷嘴3处形成能量集中的高速水流，同时磨料箱中的磨料在磨料输送机驱动力的作用下进入磨料输送管14，通过磨料分流器5进入压盖2内，与喷嘴3喷射出的高压水流充分混合，形成混合有磨料的高压水射流来切割岩石；
第五步，岩石切缝作业完成后，先关闭磨料输送机再关闭高压水泵，取下深孔后混合磨料高压水射流岩石切缝装置12，检查该装置的磨损情况，然后将设备移动到下一处进行岩石切缝作业。
所述的岩石深孔后混合磨料高压水射流切缝装置，包括混合器、喷嘴、压盖和磨料分流器，在混合器1上对称布置有喷嘴槽7，橡胶垫片4对称布置在喷嘴槽7底端，喷嘴3紧贴橡胶垫片4并通过压盖2固定在喷嘴槽7内，压盖2中心具有射流孔10，射流孔10与喷嘴3同轴心，磨料分流器5呈“Y”字型，下部穿过混合器1上的圆形通孔8与磨料输送管(14)相连通，上部分岔端通过磨料分流管6与压盖磨料孔11相连通。
为了保证使用效果，所述的混合器1由平台及平台下部的带有外螺纹的接头构成，混合器1中部进行两侧对称切除，切除后的中部呈矩形，并形成上平台与下平台，在矩形的两侧对称布置有两个喷嘴槽7，喷嘴槽7内有内螺纹，通过内螺纹与压盖2外螺纹连接，混合器1的下平台上设有圆形通孔8，磨料分流器5穿过圆形通孔8与压盖2和喷嘴3之间的空腔相连通，压盖2和喷嘴3之间的空腔与混合器(1)中心的“T”字型通孔(9)相连通，混合器1经接头外螺纹与高压水射流水管13相连接，高压水射流水管13与磨料输送管14固定在一起。
所述的压盖2为一端带有弧面的八棱柱结构，另一端为空心圆柱体，在圆柱体上有外螺纹与喷嘴槽7连接，在压盖2一侧的平面上有压盖磨料孔11，在弧面的顶端有射流孔10，射流孔10内侧依次布置有喷嘴3和橡胶垫片4，压盖2与喷嘴3之间的空腔呈流线形，保证了磨料能够及时与高压水流相混合，形成液固两相紊动混合的磨料射流。
所述的喷嘴3为硬质合金钢制成的圆柱形，在喷嘴3一端有一个圆锥形空腔体，该结构有利于聚集水流的能量，另一端有一个与圆锥形空腔体连通的直径为1mm的喷水孔。
所述的橡胶垫片4为圆环状，其位于喷嘴3与喷嘴槽7之间，厚度为2mm，起到密封作用。
本发明的技术优势在于：在进行岩石切缝作业时，磨料箱内的磨料因管路内高压水流形成的负压及外界施加的驱动力作用下，均匀地进入磨料输送管14，通过磨料分流器5后在压盖2腔内与喷嘴3喷出的高压水流相混合，压盖2腔内部具有良好的流线形且空间小，保证了磨料能够及时与高压水流相混合，形成液固两相紊动混合的磨料射流，因此，在本发明中，磨料射流主要对压盖这一个部件造成磨损，该部件拆卸方便，结构简单，成本低，采用本发明可以进行深孔岩石钻孔内两侧对称切缝作业，具有明显的技术优势。
本发明结构设计巧妙，体积小，制作成本低，使用效果好，实用性强，采用磨料后混合的方式大大降低了磨料水射流对管道及喷嘴造成的磨损，相对纯水射流来说，磨料射流在很大程度上降低了同等切割目的下所需的压力，提高了煤矿巷道岩石切缝的效率，并表现了安全可靠的技术优势，与传统的磨料高压水射流技术相比降低了对设备的磨损程度，节约了成本。通过后混合磨料高压水射流切缝技术，混合效果好，对煤矿沿空巷道深部顶板卸压及降低煤层的瓦斯浓度具有重要作用，是水射流技术在煤矿生产领域的一大创新，具有很好的推广应用价值。
Claims (6)
1.一种岩石深孔后混合磨料高压水射流切缝方法，其特征在于，利用岩石深孔后混合磨料高压水射流切缝装置，按以下步骤进行：
第一步，在煤矿巷道中，在需要进行深孔高压水射流岩石切缝的部位进行钻打钻孔(15)；
第二步，钻孔完成后，将岩石深孔后混合磨料高压水射流切缝装置(12)与高压水射流水管(13)进行螺纹连接，将磨料输送管(14)与磨料分流器(5)相连接，并将磨料输送管(14)与高压水射流水管(13)固定在一起；
第三步，将高压水射流水管(13)进行接长，推入到指定钻孔深度处，并将高压水射流水管(13)与高压水泵连接，将磨料输送管(14)与磨料输送机相连，磨料输送机与磨料箱连接；
第四步，启动高压水泵，高压水通过高压水射流水管(13)注入到混合器(1) “T”字型通孔(9)中，最终在喷嘴(3)处形成能量集中的高速水流，同时磨料箱中的磨料在磨料输送机驱动力的作用下进入磨料输送管(14)，通过磨料分流器(5)进入压盖(2)内，与喷嘴(3)喷射出的高压水流充分混合，形成混合有磨料的高压水射流来切割岩石；
第五步，岩石切缝作业完成后，先关闭磨料输送机再关闭高压水泵，取下岩石深孔后混合磨料高压水射流切缝装置(12)，检查该装置的磨损情况，然后将设备移动到下一处进行岩石切缝作业。
2.根据权利要求1所述的岩石深孔后混合磨料高压水射流切缝方法，其特征在于，所述的岩石深孔后混合磨料高压水射流切缝装置(12)，包括混合器、喷嘴、压盖和磨料分流器，在混合器(1)上对称布置有喷嘴槽(7)，橡胶垫片(4)对称布置在喷嘴槽(7)底端，喷嘴(3)紧贴橡胶垫片(4)并通过压盖(2)固定在喷嘴槽(7)内，压盖(2)中心具有射流孔(10)，射流孔(10)与喷嘴(3)同轴心，磨料分流器(5)呈“Y”字型，下部穿过混合器(1)上的圆形通孔(8)与磨料输送管(14)相连通，上部分岔端通过磨料分流管(6)与压盖磨料孔(11)相连通。
3.根据权利要求2所述的岩石深孔后混合磨料高压水射流切缝方法，其特征在于，所述的混合器(1)由平台及平台下部的带有外螺纹的接头构成，混合器(1)中部进行两侧对称切除，切除后的中部呈矩形，并形成上平台与下平台，在矩形的两侧对称布置有两个喷嘴槽(7)，喷嘴槽(7)内有内螺纹，通过内螺纹与压盖(2)外螺纹连接，混合器(1)的下平台上设有圆形通孔(8)，磨料分流器(5)穿过圆形通孔(8)与压盖2和喷嘴3之间的空腔相连通，压盖2和喷嘴3之间的空腔与混合器(1)中心的“T”字型通孔(9)相连通，混合器1经接头外螺纹与高压水射流水管(13)相连接，高压水射流水管13与磨料输送管14固定在一起。
4.根据权利要求2所述的岩石深孔后混合磨料高压水射流切缝方法，其特征在于，所述的压盖(2)为一端带有弧面的八棱柱结构，另一端为空心圆柱体，在圆柱体上有外螺纹与喷嘴槽(7)连接，在压盖(2)一侧的平面上有压盖磨料孔(11)，在弧面的顶端有射流孔(10)，射流孔(10)内侧依次布置有喷嘴(3)和橡胶垫片(4)，压盖(2)与喷嘴(3)之间的空腔呈流线形，保证了磨料能够及时与高压水流相混合，形成液固两相紊动混合的磨料射流。
5.根据权利要求2所述的岩石深孔后混合磨料高压水射流切缝方法，其特征在于，所述的喷嘴(3)为硬质合金钢制成的圆柱形，在喷嘴(3)一端有一个圆锥形空腔体，该结构有利于聚集水流的能量，另一端有一个与圆锥形空腔体连通的直径为(1)mm的喷水孔。
6.根据权利要求2所述的岩石深孔后混合磨料高压水射流切缝方法，其特征在于，所述的橡胶垫片(4)为圆环状，其位于喷嘴(3)与喷嘴槽(7)之间，厚度为(2)mm，起到密封作用。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20180522 Termination date: 20210629 |
|
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