CN110644992A - 一种可定向柔性破岩装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可定向柔性破岩装置及方法，包括高压注水泵、主高压连接管、连接三通、可膨胀高压胶管、数显压力表、刚性高压连接杆、推进结构、高频振动结构和压力连续记录器，所述高频振动结构固定在推进结构的两侧，可解决煤矿生产需要采用爆破的方式处理高地应力大变形巷道、冲击地压、瓦斯抽采的难题以及地面采石场、削切山体采用爆破的方式进行处理，存在装药量较难控制，瞎炮难以避免的难题，柔性压裂管较轻便，可实现整孔同时压裂，通过多孔成排同时压裂可实现岩体定向破裂，锥形堵头可实现压裂管顺利进入钻孔，通过设置推进结构和高频振动结构，能够实现对裂纹两侧进行高频低幅振动，能够加快分裂，提高破岩效率。
Description
技术领域
本发明具体为一种可定向柔性破岩装置及方法,属于煤矿生产和地面破岩领域技术领域。
背景技术
近年来，随着煤矿开采深度和强度的大幅度提高，出现了大量的高地应力大变形巷道、冲击地压巷道，二是我国煤矿开采中有大约1/3的坚硬煤层顶板，开采过程中底板不能及时垮落，当大面积垮落时，容易产生冲击地压，形成飓风，造成设备损坏和人员伤亡事故，三是回采工作面上下隅角悬顶面积大，造成瓦斯集聚，存在重大安全隐患，四是高瓦斯低渗透煤层，需要人为对煤层内部制造裂隙，从而增加煤层透气性，增加瓦斯抽出率，以上问题包括地面采石、削切山体多采用爆破的方式进行处理，存在装药量较难控制，瞎炮难以避免的难题，存在较大安全隐患设计一种可定向柔性破岩装置及方法是很有必要的。
发明内容
本发明克服了现有技术存在的不足，提供了一种可定向柔性破岩装置及方法，解决了高危险性破岩的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种可定向柔性破岩装置，包括高压注水泵、主高压连接管、连接三通、可膨胀高压胶管、数显压力表、数显压力表连接管、刚性高压连接杆、推进结构、高频振动结构和压力连续记录器，所述高压注水泵与连接三通通过主高压连接管连接，所述刚性高压连接杆与连接三通的一端连接，所述数显压力表安装在刚性高压连接杆的一侧，所述数显压力表通过数显压力表连接管与压力连续记录器连接，所述可膨胀高压胶管安装在刚性高压连接杆的顶部，所述推进结构卡接在刚性高压连接杆的外部，所述高频振动结构固定在推进结构的两侧；
所述可膨胀高压胶管包括锥形堵头、滑动密封圈、扣压接头、固定密封圈、连接螺栓、高压出水孔、高承压钢丝、特种橡胶、管体，所述扣压接头安装在管体的顶端端部，所述扣压接头上固定有连接螺栓，所述锥形堵头通过螺纹配合安装在连接螺栓顶端，所述管体的上下两端管口处分别设置有滑动密封圈和固定密封圈，所述特种橡胶安装在管体的空腔内部，所述高承压钢丝与特种橡胶为一体式结构，所述特种橡胶的中心位置竖直开设有高压出水孔。
作为本发明进一步的方案：所述推进结构包括挤压杆、挤压弹簧、套筒、异步马达、弧形滚轮，所述挤压杆贯穿安装在套筒的一侧筒壁内部，所述挤压杆的一端安装有滚轮架，所述弧形滚轮通过轮轴配合安装在滚轮架内部，所述异步马达安装滚轮架的外侧，所述异步马达的输出轴与轮轴连接，所述挤压弹簧弹簧套接在挤压杆的另一端外部，所述挤压弹簧的一端通过焊接固定在挤压杆的端部侧表面上，所述挤压弹簧的另一端焊接固定在套筒的外壁一侧。
作为本发明进一步的方案：所述高频振动结构包括振动头、缓冲弹簧、活塞杆、活塞筒、推动杆、振动马达、旋转盘、连动杆和固定板，所述固定板安装在套筒的外壁一侧，所述振动马达固定在固定板的底侧，所述旋转盘安装在振动马达的输出端部，所述活塞筒固定在固定板的顶侧，所述活塞杆安装在活塞筒的内部，所述推动杆竖直贯穿安装在活塞筒的一端筒壁内，所述推动杆的顶端与活塞杆的底端连接，所述推动杆的底端通过螺栓与连动杆的一端连接，所述连动杆的另一端通过螺栓配合固定在旋转盘的一侧偏心位置，所述振动头的内部开设有杆槽，所述活塞杆的顶端配合插接在杆槽内部，所述活塞杆的顶端与杆槽的顶侧槽壁之间安装有缓冲弹簧。
作为本发明进一步的方案：所述套筒的内壁对应两侧分别设置有两弧形滚轮。
作为本发明进一步的方案：所述弧形滚轮的侧表面与刚性高压连接杆的圆周面贴合。
作为本发明进一步的方案：所述管体的底端安装有配合螺纹接头。
一种可定向柔性破岩方法，操作步骤如下：
1）施工压裂钻孔，可膨胀高压胶管采用连接螺栓连接后依次放入钻孔内，最外端连接刚性高压连接杆，再通过连接三通、主高压连接管连接至高压注水泵，数显压力表和压力连续记录器通过数显压力表连接管连接至刚性高压连接杆端部；
2）高压注水泵的高压水通过主高压连接管和刚性高压连接杆进入可膨胀高压胶管从高压出水孔出，实现破岩作业；
3）在刚性高压连接杆连接后，将推进结构套接在在挤压弹簧的配合作业下，实现弧形滚轮对刚性高压连接杆的夹持，在异步马达的作用下，能够实现弧形滚轮沿刚性高压连接杆的移动，将推进结构调整好位置；
4）将推进结构的位置调节完毕后，两侧的高频振动结构分别位于裂缝的两侧，通过振动马达作业，带动旋转盘旋转，在连动杆的配合下，实现套筒的高频底震幅的往复作业，在振动头的配合下，能够提高破岩的效率。
本发明与现有技术相比具有的有益效果是：可解决煤矿生产需要采用爆破的方式处理高地应力大变形巷道、冲击地压、瓦斯抽采的难题以及地面采石场、削切山体采用爆破的方式进行处理，存在装药量较难控制，瞎炮难以避免的难题，柔性压裂管较轻便，可实现整孔同时压裂，通过多孔成排同时压裂可实现岩体定向破裂，锥形堵头可实现压裂管顺利进入钻孔，通过设置推进结构和高频振动结构，能够实现对裂纹两侧进行高频低幅振动，能够加快分裂，提高破岩效率。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步的说明。
图1为本发明的整体系统图。
图2为本发明的可定向柔性破岩装置整体图。
图3为本发明的为推进结构结构示意图。
图4为本发明的为可膨胀高压胶管分散结构示意图。
图5为本发明的为高频振动结构结构示意图。
图6为本发明的孔眼分布示意图。
图中：1为高压注水泵；2为主高压连接管；3为连接三通；4为可膨胀高压胶管；5为数显压力表；6为数显压力表连接管；7为刚性高压连接杆；8为推进结构；9为高频振动结构；10为压力连续记录器；41为锥形堵头；42为滑动密封圈；43为扣压接头；44为固定密封圈；45为连接螺栓；46为高压出水孔；47为高承压钢丝；48为特种橡胶；49为管体；81为挤压杆；82为挤压弹簧；83为套筒；84为异步马达；85为弧形滚轮；91为振动头；92为缓冲弹簧；93为活塞杆；94为活塞筒；95为推动杆；96为振动马达；97为旋转盘；98为连动杆；99为固定板。
具体实施方式
如图1-6所示，一种可定向柔性破岩装置，包括高压注水泵1、主高压连接管2、连接三通3、可膨胀高压胶管4、数显压力表5、数显压力表连接管6、刚性高压连接杆7、推进结构8、高频振动结构9和压力连续记录器10，高压注水泵1与连接三通3通过主高压连接管2连接，刚性高压连接杆7与连接三通3的一端连接，数显压力表5安装在刚性高压连接杆7的一侧，数显压力表5通过数显压力表连接管6与压力连续记录器10连接，可膨胀高压胶管4安装在刚性高压连接杆7的顶部，推进结构8卡接在刚性高压连接杆7的外部，高频振动结构9固定在推进结构8的两侧；
可膨胀高压胶管4包括锥形堵头41、滑动密封圈42、扣压接头43、固定密封圈44、连接螺栓45、高压出水孔46、高承压钢丝47、特种橡胶48、管体49，扣压接头43安装在管体49的顶端端部，扣压接头43上固定有连接螺栓45，锥形堵头41通过螺纹配合安装在连接螺栓45顶端，管体49的上下两端管口处分别设置有滑动密封圈42和固定密封圈44，特种橡胶48安装在管体49的空腔内部，高承压钢丝47与特种橡胶48为一体式结构，特种橡胶48的中心位置竖直开设有高压出水孔46；
推进结构8包括挤压杆81、挤压弹簧82、套筒83、异步马达84、弧形滚轮85，挤压杆81贯穿安装在套筒83的一侧筒壁内部，挤压杆81的一端安装有滚轮架，弧形滚轮85通过轮轴配合安装在滚轮架内部，异步马达84安装滚轮架的外侧，异步马达84的输出轴与轮轴连接，挤压弹簧82弹簧套接在挤压杆81的另一端外部，挤压弹簧82的一端通过焊接固定在挤压杆81的端部侧表面上，挤压弹簧82的另一端焊接固定在套筒83的外壁一侧，能够实现高频振动结构9的前进；
高频振动结构9包括振动头91、缓冲弹簧92、活塞杆93、活塞筒94、推动杆95、振动马达96、旋转盘97、连动杆98和固定板99，固定板99安装在套筒83的外壁一侧，振动马达96固定在固定板99的底侧，旋转盘97安装在振动马达96的输出端部，活塞筒94固定在固定板99的顶侧，活塞杆93安装在活塞筒94的内部，推动杆95竖直贯穿安装在活塞筒94的一端筒壁内，推动杆95的顶端与活塞杆93的底端连接，推动杆95的底端通过螺栓与连动杆98的一端连接，连动杆98的另一端通过螺栓配合固定在旋转盘97的一侧偏心位置，振动头91的内部开设有杆槽，活塞杆93的顶端配合插接在杆槽内部，活塞杆93的顶端与杆槽的顶侧槽壁之间安装有缓冲弹簧92，能够实现对裂纹两侧岩石进行高频低幅震动；
套筒83的内壁对应两侧分别设置有两弧形滚轮85，能够多点接触，提高摩擦力；
弧形滚轮85的侧表面与刚性高压连接杆7的圆周面贴合，能够更好的前进；
管体49的底端安装有配合螺纹接头，能够配合连接安装。
一种可定向柔性破岩方法，操作步骤如下：
1）施工压裂钻孔，可膨胀高压胶管4采用连接螺栓45连接后依次放入钻孔内，最外端连接刚性高压连接杆7，再通过连接三通3、主高压连接管2连接至高压注水泵1，数显压力表5和压力连续记录器10通过数显压力表连接管6连接至刚性高压连接杆7端部；
2）高压注水泵1的高压水通过主高压连接管2和刚性高压连接杆7进入可膨胀高压胶管4从高压出水孔46出，实现破岩作业；
3）在刚性高压连接杆7连接后，将推进结构8套接在在挤压弹簧82的配合作业下，实现弧形滚轮85对刚性高压连接杆7的夹持，在异步马达84的作用下，能够实现弧形滚轮85沿刚性高压连接杆7的移动，将推进结构8调整好位置；
4）将推进结构8的位置调节完毕后，两侧的高频振动结构9分别位于裂缝的两侧，通过振动马达96作业，带动旋转盘97旋转，在连动杆98的配合下，实现套筒83的高频底震幅的往复作业，在振动头91的配合下，能够提高破岩的效率。
上面结合附图对本发明的实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (7)
1.一种可定向柔性破岩装置，其特征在于，包括高压注水泵（1）、主高压连接管（2）、连接三通（3）、可膨胀高压胶管（4）、数显压力表（5）、数显压力表连接管（6）、刚性高压连接杆（7）、推进结构（8）、高频振动结构（9）和压力连续记录器（10），所述高压注水泵（1）与连接三通（3）通过主高压连接管（2）连接，所述刚性高压连接杆（7）与连接三通（3）的一端连接，所述数显压力表（5）安装在刚性高压连接杆（7）的一侧，所述数显压力表（5）通过数显压力表连接管（6）与压力连续记录器（10）连接，所述可膨胀高压胶管（4）安装在刚性高压连接杆（7）的顶部，所述推进结构（8）卡接在刚性高压连接杆（7）的外部，所述高频振动结构（9）固定在推进结构（8）的两侧；
所述可膨胀高压胶管（4）包括锥形堵头（41）、滑动密封圈（42）、扣压接头（43）、固定密封圈（44）、连接螺栓（45）、高压出水孔（46）、高承压钢丝（47）、特种橡胶（48）、管体（49），所述扣压接头（43）安装在管体（49）的顶端端部，所述扣压接头（43）上固定有连接螺栓（45），所述锥形堵头（41）通过螺纹配合安装在连接螺栓（45）顶端，所述管体（49）的上下两端管口处分别设置有滑动密封圈（42）和固定密封圈（44），所述特种橡胶（48）安装在管体（49）的空腔内部，所述高承压钢丝（47）与特种橡胶（48）为一体式结构，所述特种橡胶（48）的中心位置竖直开设有高压出水孔（46）。
2.根据权利要求1所述的可定向柔性破岩装置，其特征在于，所述推进结构（8）包括挤压杆（81）、挤压弹簧（82）、套筒（83）、异步马达（84）、弧形滚轮（85），所述挤压杆（81）贯穿安装在套筒（83）的一侧筒壁内部，所述挤压杆（81）的一端安装有滚轮架，所述弧形滚轮（85）通过轮轴配合安装在滚轮架内部，所述异步马达（84）安装滚轮架的外侧，所述异步马达（84）的输出轴与轮轴连接，所述挤压弹簧（82）弹簧套接在挤压杆（81）的另一端外部，所述挤压弹簧（82）的一端通过焊接固定在挤压杆（81）的端部侧表面上，所述挤压弹簧（82）的另一端焊接固定在套筒（83）的外壁一侧。
3.根据权利要求1所述的可定向柔性破岩装置，其特征在于，所述高频振动结构（9）包括振动头（91）、缓冲弹簧（92）、活塞杆（93）、活塞筒（94）、推动杆（95）、振动马达（96）、旋转盘（97）、连动杆（98）和固定板（99），所述固定板（99）安装在套筒（83）的外壁一侧，所述振动马达（96）固定在固定板（99）的底侧，所述旋转盘（97）安装在振动马达（96）的输出端部，所述活塞筒（94）固定在固定板（99）的顶侧，所述活塞杆（93）安装在活塞筒（94）的内部，所述推动杆（95）竖直贯穿安装在活塞筒（94）的一端筒壁内，所述推动杆（95）的顶端与活塞杆（93）的底端连接，所述推动杆（95）的底端通过螺栓与连动杆（98）的一端连接，所述连动杆（98）的另一端通过螺栓配合固定在旋转盘（97）的一侧偏心位置，所述振动头（91）的内部开设有杆槽，所述活塞杆（93）的顶端配合插接在杆槽内部，所述活塞杆（93）的顶端与杆槽的顶侧槽壁之间安装有缓冲弹簧（92）。
4.根据权利要求1所述的可定向柔性破岩装置，其特征在于，所述套筒（83）的内壁对应两侧分别设置有两弧形滚轮（85）。
5.根据权利要求1所述的可定向柔性破岩装置，其特征在于，所述弧形滚轮（85）的侧表面与刚性高压连接杆（7）的圆周面贴合。
6.根据权利要求1所述的可定向柔性破岩装置，其特征在于，所述管体（49）的底端安装有配合螺纹接头。
7.一种可定向柔性破岩方法，其特征在于，操作步骤如下：
1）施工压裂钻孔，可膨胀高压胶管（4）采用连接螺栓（45）连接后依次放入钻孔内，最外端连接刚性高压连接杆（7），再通过连接三通（3）、主高压连接管（2）连接至高压注水泵（1），数显压力表（5）和压力连续记录器（10）通过数显压力表连接管（6）连接至刚性高压连接杆（7）端部；
2）高压注水泵（1）的高压水通过主高压连接管（2）和刚性高压连接杆（7）进入可膨胀高压胶管（4）从高压出水孔（46）出，实现破岩作业；
3）在刚性高压连接杆（7）连接后，将推进结构（8）套接在在挤压弹簧（82）的配合作业下，实现弧形滚轮（85）对刚性高压连接杆（7）的夹持，在异步马达（84）的作用下，能够实现弧形滚轮（85）沿刚性高压连接杆（7）的移动，将推进结构（8）调整好位置；
4）将推进结构（8）的位置调节完毕后，两侧的高频振动结构（9）分别位于裂缝的两侧，通过振动马达（96）作业，带动旋转盘（97）旋转，在连动杆（98）的配合下，实现套筒（83）的高频底震幅的往复作业，在振动头（91）的配合下，能够提高破岩的效率。
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| CN113931628B (zh) * | 2021-11-11 | 2023-10-20 | 广西新港湾工程有限公司 | 一种定向变流式液力裂切系统及方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20200103 |