CN111472740A - 一种超高压水射流远程操控系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超高压水射流远程操控系统及方法，在超高压水射流传输管路中部安装超高压远程操作台，实现超高压水射流远程作业。超高压远程操作台主要包括远程控制开关、进液口、调压溢流阀、耐高压压力表、排液口及回液口构成，调压溢流阀可实现调节射流水压功能。使用高压软管将进液口超高压水射流装置连接、排液口与水尾连接保证高压水安全传输，回液口与水箱连接形成回液通道，构成完备的远程操控系统。通过远程操作系统确保在煤矿巷道施工复杂条件下实现远程作业，提高割缝作业的安全性，避免高压水传输距离过长造成水头损失。另外，延长了超高压水射流装置传输管路，避免了水泵频繁更换位置，提高施工效率。

Description

一种超高压水射流远程操控系统及方法

技术领域

本发明属于矿井超高压水射流卸压增透技术领域，涉及一种超高压水射流远程操控系统及方法。

背景技术

随着我国煤矿开采深度的不断增加，高瓦斯突出矿井占比较高。钻孔预抽煤层瓦斯作为防治突出和治理瓦斯的基本措施被广泛应用于高瓦斯突出矿井，但该方法存在钻孔影响范围小、瓦斯抽采率普遍较低等问题。超高压水射流破煤技术作为一种煤层卸压增透措施能够有效增大钻孔抽采半径，解决钻孔抽采对周围煤体卸压增透效果不佳的瓶颈问题，在全国矿区得到广泛应用。

目前，现有超高压水射流破煤技术基本通过调节高压泵上调压装置进行作业，当操作地点与打钻施工地点距离过长时，工作人员不能观察在水射流割缝作业期间，钻孔的返水、返渣情况，易造成埋钻，卡钻等问题影响施工进度。因此，就需要一种超高压远程操控系统，在保证超高压水安全传输的同时，能实现远距离操控超高压水射流破煤作业，同时，便于现场工作人员即时掌握钻孔的施工情况。同时，在能够满足超高压水射流装置远程工作状态下的作业需求，又可避免远距离传输过程中的水头损失。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种超高压水射流远程操控系统及方法，能实现远距离操控超高压水射流破煤作业，便于现场工作人员即时掌握钻孔的施工情况，并且能够满足水射流装置超高压工作状态下的作业需求。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种超高压水射流远程操控系统，包括泵体以及钻机，泵体以及钻机之间设置有超高压远程操作台，该超高压远程操作台通过高压软管分别与泵体以及水尾匹配连通；

泵体上设置有泵体出水口，泵体还匹配连接有水箱，该水箱上设置有回液接口；

超高压远程操作台包括超高压远程操作台架以及远程控制开关，该超高压远程操作台架上安装有溢流阀组件，溢流阀组件包括进液口、排液口以及回液口；

超高压远程操作台的进液口与泵体出水口通过第一高压软管连接、排液口与水尾通过第二高压软管连接，以保证高压水安全传输，回液口通过缠丝橡胶管匹配连通至回液接口，在远离超高压远程操作台的一侧水尾还依次连接有钻机上的钻杆，射流喷嘴以及钻头；构成完备的远程操控系统。

可选的，溢流阀组件上匹配安装有调压螺母以及耐震压力表，调压螺母以及耐震压力表与溢流阀组件密封连接。

可选的，泵体还匹配连接有电机，该电机与远程控制开关通过电源线匹配连通，远程控制开关连通至矿用电源。

一种超高压水射流远程操控方法，包括以下步骤：

a.安装调压装置；将调压螺母、耐震压力表安装在溢流阀组件上，形成完备的调压装置；打开超高压远程操作台上的不锈钢外壳，将安装好的调压装置采用螺丝安装固定在超高压远程操作台架上；

b.连接电路；打开远程控制开关的外壳，使用电源线连接电机，将远程控制开关连上矿用电源，然后将远程控制开关使用螺丝固定在超高压远程操作台架上；

c.连接传输管路；使用第一高压软管将进液口与泵体出水口连接，使用第二高压软管将排液口与水尾连接，连接处采用高精度螺旋螺母进行耐高压密封连接，形成高压水传输系统；使用缠丝橡胶管连接回液口与回液接口，采用KJ32“U”型快接连接，形成回液系统；管路连接完毕后，使用螺钉将不锈钢外壳安装在超高压远程操作台上；

d.远程操控作业；打钻施工至设计水射流破煤处，保持钻机正常工作状态，钻杆正常旋转；打开远程控制开关，启动泵体；现场操作观察孔口反水情况，待反水正常后，调节调压螺母，观察耐震压力表数值，将射流压力升至80～100Mpa；水射流切割煤体5～8min后，降压至零；以常压水清洗钻孔内的煤渣1～2min，关闭远程控制开关，停泵完成单次水射流切割煤体；依据现场施工设计，重复上述步骤完成超高压水射流卸压增透工作。

本发明的有益效果在于：本发明操作简便、效率高，集泵的开启、关闭与调压于一体，取代原有泵体上的调压装置，具备耐高压、密封性好的功能特性。该系统能实现远距离操控超高压水射流破煤作业，便于现场工作人员即时掌握钻孔的施工情况；同时，也使操作人员远离泵体以减少噪声干扰，改善现场作业环境。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为本发明一种超高压水射流远程操控系统的整体结构示意图；

图2为本发明一种超高压水射流远程操控系统中超高压远程操作台的结构示意图。

附图标记：1-1远程控制开关；1-2溢流阀组件；1-3调压螺母；1-4耐震压力表；1-5进液口；1-6排液口；1-7回液口；1-8超高压远程操作台架；2-1泵体；2-2水箱；2-3进水接口；2-4回液接口；2-5泵体出水口；2-6电机；3-1水尾；3-2钻机；3-3钻杆；3-4射流喷嘴；3-5钻头；4第一高压软管；5第二高压软管；6缠丝橡胶管。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

请参阅图1～图2，为一种超高压水射流远程操控系统，包括2-1泵体以及3-2钻机，2-1泵体以及3-2钻机之间设置有超高压远程操作台，该超高压远程操作台通过高压软管分别与2-1泵体以及3-1水尾匹配连通，3-1水尾在远离超高压远程操作台的一侧还依次连接3-3钻杆、3-4射流喷嘴以及3-5钻头，3-3钻杆、3-4射流喷嘴以及3-5钻头匹配的安装在3-2钻机上；

2-1泵体上设置有2-5泵体出水口，2-1泵体还匹配连接有2-6电机与2-2水箱，2-6电机与1-1远程控制开关通过电源线匹配连通，1-1远程控制开关连通至矿用电源，2-2水箱上设置有2-3进水接口以及2-4回液接口。

超高压远程操作台包括1-8超高压远程操作台架以及1-1远程控制开关，该1-8超高压远程操作台架上安装有1-2溢流阀组件，1-2溢流阀组件包括1-5进液口、1-6排液口以及1-7回液口，该1-2溢流阀组件上还匹配安装有1-3调压螺母以及1-4耐震压力表，1-3调压螺母以及1-4耐震压力表与1-2溢流阀组件密封连接；

超高压远程操作台的1-5进液口与2-5泵体出水口通过4第一高压软管连接、1-6排液口与3-1水尾通过5第二高压软管连接，以保证高压水安全传输，1-7回液口通过6缠丝橡胶管匹配连通至2-4回液接口，整体构成完备的远程操控系统。

一种超高压水射流远程操控方法，包括以下步骤：

步骤1：安装调压装置。将1-3调压螺母、1-4耐震压力表安装在1-2溢流阀组件上，形成完备的调压装置；打开1-8超高压远程操作台上的不锈钢外壳，将该装置采用螺丝安装固定在1-8超高压远程操作台架上。

在本实施例中，其1-2溢流阀组件上螺孔底部有聚氨酯密封圈，安装1-4耐震压力表后，可实现高压密封。

在本实施例中，远程操控系统调压装置最大工作压力为120MPa。

步骤2：连接电路。使用电源线将1-1远程控制开关与2-6电机连接，将1-1远程控制开关连接矿用660V电路接通电源，然后将-1远程控制开关使用螺丝固定在1-8超高压远程操作台架。

在本实施例中，1-1远程控制开关为矿用本安型的防爆开关。

步骤3：连接传输管路。使用4第一高压软管将1-5进液口与2-5泵体出水口连接，使用4第二高压软管将1-6排液口与3-1水尾连接，形成高压水传输系统；使用6缠丝橡胶管连接1-7回液口与2-4回液接口，形成回液系统。

在本实施例中，4第一高压软管以及5第二高压软管具有耐磨、承压性，最大工作压力为140MPa。

在本实施例中，4第一高压软管以及5第二高压软管与1-5进液口、2-5泵体出水口、1-6排液口、3-1水尾连接均采用螺旋螺母进行耐高压密封连接。

在本实施例中，6缠丝橡胶管外径32mm，与1-7回液口与2-4回液接口连接处采用KJ32“U”型快接连接。

步骤四：远程操控作业。钻孔施工到位后，开启打开1-1远程控制开关，启动2-6电机；现场操作观察孔口反水情况，待反水正常后，调节1-3调压螺母，观察1-4耐震压力表数值，将射流压力升至80～100MPa；水射流切割煤体5～8min后降压至零。以常压水清洗钻孔内的煤渣1～2min，关闭1-1远程控制开关，停泵完成单次水射流切割煤体。

本发明的超高压水射流远程操控系统及方法，集泵的开启、关闭与调压于一体，取代原有泵体上的调压装置，具备耐高压、密封性好的功能特性。该系统能实现远距离操控超高压水射流破煤作业，便于现场工作人员即时掌握钻孔的施工情况。同时，也使操作人员远离泵体以减少噪声干扰，改善现场作业环境。通过远程操作系统确保在煤矿巷道施工复杂条件下实现远程作业，提高割缝作业的安全性，避免高压水传输距离过长造成水头损失。另外，延长了超高压水射流装置传输管路，避免了水泵频繁更换位置，提高施工效率。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种超高压水射流远程操控系统，其特征在于：

包括泵体以及钻机，泵体以及钻机之间设置有超高压远程操作台，该超高压远程操作台通过高压软管分别与泵体以及水尾匹配连通；

所述泵体上设置有泵体出水口，所述泵体还匹配连接有水箱，该水箱上设置有回液接口；

所述超高压远程操作台包括超高压远程操作台架以及远程控制开关，该超高压远程操作台架上安装有溢流阀组件，所述溢流阀组件包括进液口、排液口以及回液口；

超高压远程操作台的进液口与泵体出水口通过第一高压软管连接、排液口与水尾通过第二高压软管连接，以保证高压水安全传输，回液口通过缠丝橡胶管匹配连通至回液接口，在远离超高压远程操作台的一侧水尾还依次连接有钻机上的钻杆，射流喷嘴以及钻头；构成完备的远程操控系统。

2.根据权利要求1所述的一种超高压水射流远程操控系统，其特征在于：所述溢流阀组件上匹配安装有调压螺母以及耐震压力表，调压螺母以及耐震压力表与溢流阀组件密封连接。

3.根据权利要求1所述的一种超高压水射流远程操控系统，其特征在于：所述泵体还匹配连接有电机，该电机与远程控制开关通过电源线匹配连通，远程控制开关连通至矿用电源。

4.一种超高压水射流远程操控方法，其特征在于，包括以下步骤：

a.安装调压装置；将调压螺母、耐震压力表安装在溢流阀组件上，形成完备的调压装置；打开超高压远程操作台上的不锈钢外壳，将安装好的调压装置采用螺丝安装固定在超高压远程操作台架上；

b.连接电路；打开远程控制开关的外壳，使用电源线连接电机，将远程控制开关连上矿用电源，然后将远程控制开关使用螺丝固定在超高压远程操作台架上；

c.连接传输管路；使用第一高压软管将进液口与泵体出水口连接，使用第二高压软管将排液口与水尾连接，连接处采用高精度螺旋螺母进行耐高压密封连接，形成高压水传输系统；使用缠丝橡胶管连接回液口与回液接口，采用KJ32“U”型快接连接，形成回液系统；管路连接完毕后，使用螺钉将不锈钢外壳安装在超高压远程操作台上；

d.远程操控作业；打钻施工至设计水射流破煤处，保持钻机正常工作状态，钻杆正常旋转；打开远程控制开关，启动泵体；现场操作观察孔口反水情况，待反水正常后，调节调压螺母，观察耐震压力表数值，将射流压力升至80～100Mpa；水射流切割煤体5～8min后，降压至零；以常压水清洗钻孔内的煤渣1～2min，关闭远程控制开关，停泵完成单次水射流切割煤体；依据现场施工设计，重复上述步骤完成超高压水射流卸压增透工作。

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