CN106285481B - 一种自动旋进式高压水破煤冲孔方法 - Google Patents

Abstract

一种自动旋进式高压水破煤冲孔方法，采用偏心式枪头，可增大冲孔孔径，解决流量小、压力小、枪头口径小的设备冲孔孔径小的问题。枪头前端设有截齿，可在旋转时破碎坚硬煤矸石，起到扩孔、增大冲孔深度的作用。旋进螺旋空心管的螺旋面可为冲击破碎的煤泥水提供排出通道，增大煤泥水排量，提高冲孔效率。螺旋面缩小了水体与钻孔壁的距离，利于具有残余压力的水破碎钻孔壁，从而达到扩孔的目的。旋进螺旋空心管与旋进扣、平稳轨道、四轮机车、液压马达的大螺旋式前进后退方式，实现了冲孔智能化，增大了单一部件的作用单元，便于井下拆卸运输。采用视频监控配合远程控制，真正意义上实现了工作面无人操作，实现了安全生产。

Description

一种自动旋进式高压水破煤冲孔方法

技术领域：

本发明涉及一种自动旋进式高压水破煤冲孔方法，具体的说是一种通过高压水力冲孔改变围岩应力状态，实现裂隙发育，达到增透效果的方法。

背景技术：

目前水力冲孔这项技术已经成为煤矿防突的重要手段。特别是在高瓦斯矿井的开采中，采用水利冲孔增透技术，可增大瓦斯抽采半径、提高瓦斯抽采量，大大降低煤与瓦斯突出危险性。然而，现有设备一般具有流量大、压力大、枪头口径大、设备笨重、成孔率低、操作危险等特点；一些流量小、压力小、枪头口径小的设备又存在打孔深度浅、排煤泥水困难、冲孔孔径小、软煤层冲孔阻挡煤垫多、工作效率低、操作危险等特点。因此，急需提供一种节省资源、方便安装及井下运输、成孔率高、冲孔孔径适中、冲孔速度快、煤泥排放快、工作效率高的方法。

发明内容：

本发明在克服技术背景的问题情况下，设计出一套流量小、压力小、枪头口径小、冲孔孔径适中、成孔率高、煤泥排放快、冲孔效率高、设备便于井下拆装运输的水射流破煤冲孔增透方法。

本发明包括如下技术方案：一种自动旋进式高压水破煤冲孔方法，具体包括：步骤一，选择煤壁冲孔位置，旋进扣固定支架摆放在煤壁前方，将轨道与旋进扣固定支架对接固定，安装四节轨道，将三叉型固定部件安装好，并确保其稳固，调节三叉型固定部件，使整个轨道处于水平状态，将旋进螺旋空心管全部连接并将前、后段旋入旋进扣，后端固定在旋转供水管上，首次安装需调节传动齿轮之间的距离，使其完美咬合。旋转供水管与固定供水管通过回转套进行连接，并将固定供水管固定在四轮机车上，此时四轮机车放在轨道上，用高压油管将液压泵站与液压马达相连接。固定供水管与柱塞水泵之间用高压水管连通，在距离水箱较近的位置安装流量计。柱塞水泵与水箱采用高压水管连通。将可调换前置防爆防水摄像头安装在旋进扣固定支架上，后置防爆防水摄像头安装在四轮机车上，并将数据传输线连接到防爆视频转换器，防爆视频转换器与防爆显示电脑用数据传输线连接。步骤二，200m外躲避洞室调试液压泵站、防爆显示电脑、柱塞水泵；步骤三，初选供水压力20MPa进行供水，枪头扣径为6mm小型偏心式枪头，打开柱塞水泵，观察前置防爆防水摄像头所传输图像中冲孔情况，观察后置防爆防水摄像头所传输数据中整个装置稳定情况、压力表所显示压力P并记录以及煤壁稳定情况。并记录流量计示数Q。步骤四，将供水压力提高到30MPa，开动液压泵站，使枪头缓慢向前旋进，观察冲孔情况、排煤泥水情况，记录压力表所显示压力P，并记录流量计示数Q。当枪头进入孔洞一段距离时，关闭液压泵站，使具有残余压力的煤泥水进行扩孔，当排水量加大时，继续开动液压泵站，使枪头继续向前旋进。直至冲孔距离达到预期距离，关闭柱塞水泵。

一种自动旋进式高压水破煤冲孔方法，其中使用的自动旋进式高压水破煤冲孔装置由整体固定装置、旋进装置、轴向固旋转换装置、供水装置和视频监控装置五部分组成；其中整体固定装置由固定支架、四节镶嵌平稳轨道及其固定部件组成；旋进装置由四轮机车、液压马达、液压泵站、旋进螺旋空心管、传动齿轮、旋进扣、枪头构成；轴向固旋转换装置由旋转供水管、回转套、固定供水管组成。供水装置由高压胶管、柱塞水泵、压力表、流量计、水箱组成。视频监控装置由两个防爆防水摄像头、防爆视频转换器、防爆显示电脑组成。所述整体固定装置四条轨道采用嵌入式连接，并在两侧采用螺栓进行加固，轨道两侧装有三叉型固定部件，三叉型固定部件可进行升降调平，且其三叉方向按水平旋转90°为单位进行交替安装。轨道前端与旋进扣固定支架相连接。所述旋进装置液压马达固定在四轮机车上，四轮机车在轨道上前后行驶，液压马达与液压泵站通过两条高压油管连接，液压泵站安设在200m外躲避洞室内，液压马达输出端通过齿轮组合，将旋转动力传到旋进螺旋空心管，螺旋管的螺旋线与旋进扣的螺旋线咬合，通过旋转带动四轮机车、可调换枪头前进和后退。所述轴向回转装置旋转供水管与旋进螺旋空心管连接，实现传递旋转和供水，固定供水管固定在四轮机车上，固定供水管与旋转供水管通过回转套实现连通，实现水流传递和旋转切断。所述供水装置高压胶管一段与固定供水管连接，另一端与柱塞水泵连接，中间串接流量计、压力表，柱塞水泵与水箱连接。所述视频监控装置的防爆防水摄像头为两个，一个安装在旋进扣上侧10cm处的旋进扣固定支架上，监测冲孔情况。另一个安装在四轮机车的后上部，监测整个装置和煤壁情况。两个摄像头与防爆视频转换器相连接，防爆视频转换器与200m外躲避洞石内防爆显示电脑连接。

枪头为偏心式枪头，枪头入口轴线与枪嘴轴线夹角为2°～3°；枪头前端设有截齿，截齿环绕枪身均匀布置，枪头前段设有1cm整流嘴，枪头外侧等角度均匀设计3个孔洞，用于插入操作杆旋转拆卸或紧固。

三叉型固定部件内部两侧为齿轮咬合支撑杆，中间为两个咬合齿轮，可实现调节升降；安装在轨道外侧，可进行整体轨道调平；两侧装有可伸缩的支撑架，进行固定时与地面形成三角形增加稳固性能，且三叉在同一平面内，安装时可在相邻安装点每旋转90°进行安装，增加整体稳固性。

旋进螺旋空心管较高螺旋面可在冲孔时，为排水、排煤提供通道，可清除冲孔煤垫，并起到扩孔作用。

采用上述技术方案的本发明与现有技术相比，采用偏心式枪头，可增大冲孔孔径，解决流量小、压力小、枪头口径小的设备冲孔孔径小的问题。枪头前端设有截齿，可在旋转时破碎坚硬煤矸石，起到扩孔、增大排煤泥量的作用。旋进螺旋空心管的螺旋面可为冲击破碎的煤泥水提供排出通道，增大煤泥水排量，减少冲孔时软煤煤垫的产生，提高冲孔效率。螺旋面缩小了水体与钻孔壁的距离，利于具有残余压力的水破碎钻孔壁，从而达到扩孔的目的。旋进螺旋空心管与旋进扣、平稳轨道、四轮机车、液压马达的大螺旋式前进后退方式，实现了冲孔智能化，增大了单一部件的作用单元，压缩了装置空间，便于井下拆卸运输。采用视频监控配合远程控制，真正意义上实现了工作面无人操作，实现了安全生产。

附图说明：

图1是本发明的主视图。

图2是本发明的偏心枪头示意图。

图3是本发明三叉型固定部件示意图。

图4是本发明的旋进螺旋空心管示意图。

图5是本发明旋进扣及支架示意图。

具体实施方式：

下面结合附图及实施例详述本发明：

一种自动旋进式高压水破煤冲孔装置，参见附图1-5，由偏心枪头1、前置防爆防水摄像头2、后置防爆防水摄像头3、数据传输线4、防爆视频转换器5、防爆显示电脑6、水箱7、高压水管8、液压泵站9、高压油管10、四轮机车11、三叉型固定部件12、旋进扣固定支架13、旋进扣14、旋进螺旋空心管15、液压马达16、传动齿轮17、旋转供水管18、回转套19、固定供水管20、流量计21、压力表22、轨道23、柱塞水泵24组成。

自动旋进式高压水破煤冲孔装置冲孔破煤：步骤一，选择煤壁冲孔位置，旋进扣固定支架13摆放在煤壁前方，将轨道23与旋进扣固定支架13对接固定，安装四节轨道23，将三叉型固定部件12安装好，并确保其稳固，调节三叉型固定部件12，使整个轨道23处于水平状态，将旋进螺旋空心管15全部连接并将前、后段旋入旋进扣14，后端固定在旋转供水管18上，首次安装需调节传动齿轮17之间的距离，使其完美咬合。旋转供水管18与固定供水管20通过回转套19进行连接，并将固定供水管20固定在四轮机车11上，此时四轮机车11放在轨道23上，用高压油管10将液压泵站9与液压马达16相连接。固定供水管20与柱塞水泵24之间用高压水管连通，在距离水箱7较近的位置安装流量计21。柱塞水泵24与水箱7采用高压水管8连通。将可调换前置防爆防水摄像头2安装在旋进扣固定支架13上，后置防爆防水摄像头3安装在四轮机车11上，并将数据传输线4连接到防爆视频转换器5，防爆视频转换器5与防爆显示电脑6用数据传输线4连接。步骤二，200m外躲避洞室调试液压泵站9、防爆显示电脑6、柱塞水泵24；步骤三，初选供水压力20MPa进行供水，枪头扣径为6mm小型偏心式枪头，打开柱塞水泵24，观察前置防爆防水摄像头2所传输图像中冲孔情况，观察后置防爆防水摄像头3所传输数据中整个装置稳定情况、压力表22所显示压力P并记录以及煤壁稳定情况。并记录流量计示数Q。步骤四，将供水压力提高到30MPa，开动液压泵站，使枪头缓慢向前旋进，观察冲孔情况、排煤泥水情况，记录压力表22所显示压力P，并记录流量计示数Q。当枪头1进入孔洞一段距离时，关闭液压泵站9，使具有残余压力的煤泥水进行扩孔，当排水量加大时，继续开动液压泵站9，使枪头1继续向前旋进。直至冲孔距离达到预期距离，关闭柱塞水泵24。

Claims (3)

1.一种自动旋进式高压水破煤冲孔方法，其特征在于，该方法具体包括：步骤一，选择煤壁冲孔位置，旋进扣固定支架摆放在煤壁前方，将轨道与旋进扣固定支架对接固定，安装四节轨道，将三叉型固定部件安装好，并确保其稳固，调节三叉型固定部件，使整个轨道处于水平状态，将旋进螺旋空心管全部连接并将前、后段旋入旋进扣，后端固定在旋转供水管上，首次安装需调节传动齿轮之间的距离，使其完美咬合；旋转供水管与固定供水管通过回转套进行连接，并将固定供水管固定在四轮机车上，此时四轮机车放在轨道上，用高压油管将液压泵站与液压马达相连接；固定供水管与柱塞水泵之间用高压水管连通，在距离水箱较近的位置安装流量计；柱塞水泵与水箱采用高压水管连通；将可调换前置防爆防水摄像头安装在旋进扣固定支架上，后置防爆防水摄像头安装在四轮机车上，并将数据传输线连接到防爆视频转换器，防爆视频转换器与防爆显示电脑用数据传输线连接；步骤二，200m外躲避洞室调试液压泵站、防爆显示电脑、柱塞水泵；步骤三，初选供水压力20MPa进行供水，枪头口径为6mm小型偏心式枪头，打开柱塞水泵，观察前置防爆防水摄像头所传输图像中冲孔情况，观察后置防爆防水摄像头所传输数据中整个装置稳定情况、压力表所显示压力P并记录以及煤壁稳定情况，并记录流量计示数Q；步骤四，将供水压力提高到30MPa，开动液压泵站，使枪头缓慢向前旋进，观察冲孔情况、排煤泥水情况，记录压力表所显示压力P，并记录流量计示数Q；当枪头进入孔洞一段距离时，关闭液压泵站，使具有残余压力的煤泥水进行扩孔，当排水量加大时，继续开动液压泵站，使枪头继续向前旋进，直至冲孔距离达到预期距离，关闭柱塞水泵；

其中，枪头为偏心式枪头，枪头入口轴线与枪嘴轴线夹角为2°～3°；枪头前端设有截齿，截齿环绕枪身均匀布置，枪头前段设有1cm整流嘴，枪头环外侧等角度均匀设计3个孔洞，用于插入操作杆旋转拆卸或紧固；

三叉型固定部件内部两侧为齿轮咬合支撑杆，中间为两个咬合齿轮，可实现调节升降；安装在轨道外侧，可进行整体轨道调平；两侧装有可伸缩的支撑架，进行固定时与地面形成三角形增加稳固性能，且三叉在同一平面内，安装时在相邻安装点每旋转90°进行安装，增加整体稳固性。

2.根据权利要求1所述的一种自动旋进式高压水破煤冲孔方法，其特征在于：自动旋进式高压水破煤冲孔方法所使用的自动旋进式高压水破煤冲孔装置由整体固定装置、旋进装置、轴向固旋转换装置、供水装置和视频监控装置五部分组成；

整体固定装置由固定支架、四节镶嵌平稳轨道及其固定部件组成；

旋进装置由四轮机车、液压马达、液压泵站、旋进螺旋空心管、传动齿轮、旋进扣、枪头构成：

轴向固旋转换装置由旋转供水管、回转套、固定供水管组成；

供水装置由高压胶管、柱塞水泵、压力表、流量计、水箱组成；

视频监控装置由两个防爆防水摄像头、防爆视频转换器、防爆显示电脑组成；

所述整体固定装置四节轨道采用嵌入式连接，并在两侧采用螺栓进行加固，轨道两侧装有三叉型固定部件，三叉型固定部件可进行升降调平，且其三叉方向按水平旋转90°为单位进行交替安装；轨道前端与旋进扣固定支架相连接；

所述旋进装置的液压马达固定在四轮机车上，四轮机车在轨道上前后行驶，液压马达与液压泵站通过两条高压油管连接，液压泵站安设在200m外躲避洞室内，液压马达输出端通过齿轮组合，将旋转动力传到旋进螺旋空心管，旋进螺旋空心管的螺旋线与旋进扣的螺旋线咬合，通过旋转带动四轮机车、可调换枪头前进和后退；

所述旋转供水管与旋进螺旋空心管连接，实现传递旋转和供水，固定供水管固定在四轮机车上，固定供水管与旋转供水管通过回转套实现连通，实现水流传递和旋转切断；

所述供水装置的高压胶管一端与固定供水管连接，另一端与柱塞水泵连接，中间串接流量计、压力表，柱塞水泵与水箱连接；

所述视频监控装置的防爆防水摄像头为两个，一个安装在旋进扣上侧10cm处的旋进扣固定支架上，监测冲孔情况；另一个安装在四轮机车的后上部，监测整个装置和煤壁情况；两个摄像头与防爆视频转换器相连接，防爆视频转换器与200m外躲避洞石内防爆显示电脑连接。

3.根据权利要求2所述的一种自动旋进式高压水破煤冲孔方法，其特征在于：旋进螺旋空心管较高螺旋面可在冲孔时，为排水、排煤提供通道，可清除冲孔煤垫，并起到扩孔作用。