CN209942817U - 煤矿坚硬顶板液压式定向致裂弱化装备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种煤矿坚硬顶板液压式定向致裂弱化装备，包括使钻孔坚硬顶板岩层段裂开的液压分裂装置、为液压分裂装置提供动力的液压动力装置、用于带动液压分裂机构沿钻孔轴向往复运动的气动推送装置和用于将气动推送装置与煤矿井下压风管路连接的压风管。本实用新型提供的煤矿坚硬顶板液压式定向致裂弱化装备，能够减轻部分装置的重量，从而便于设备的搬运，并且在推送过程中使液压分裂装置仅有沿钻孔轴线方向移动的单自由度，降低液压分裂装置的磨损程度。
Description
技术领域
本实用新型涉及煤矿开采技术领域，具体涉及一种煤矿坚硬顶板液压式定向致裂弱化装备。
背景技术
据统计资料显示，我国主要煤炭矿区有一半以上分布有坚硬顶板，其中属于坚硬顶板煤层约占1/3，近年来随着煤矿开采深度不断延深和采煤机械化程度不断提高，具有坚硬顶板工作面初次来压步距和周期来压步距随之变大,易在工作面后方采空区形成大面积悬顶，顶板垮落时将空气冲击和顶板冲击双重作用,给煤矿安全生产带来极大的安全威胁和隐患。另外，随着煤矿井下无煤柱开采技术的迅猛发展，对坚硬顶板处理技术提出了更迫切的需求。现有技术中通过液压机械装置对坚硬顶板进行定向致裂弱化，但是现有的液压机械装置在使用时进入钻孔需要配套使用钻机或者类似钻机的推送工具，一方面存在重量大不便于搬运的问题，另一方面钻杆旋转可能会引发液压管因与钻杆缠绕而出现磨损，钻杆与钻孔轴线未完全重合使液压机械装置壳体与岩层不断旋转摩擦导致磨损等问题。
因此，为解决以上问题，需要一种煤矿坚硬顶板液压式定向致裂弱化装备，能够减轻部分装置的重量，从而便于设备的搬运，并且在推送过程中使液压分裂装置仅有沿钻孔轴线方向移动的单自由度，降低液压分裂装置的磨损程度。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的目的是克服现有技术中的缺陷，提供煤矿坚硬顶板液压式定向致裂弱化装备，能够减轻部分装置的重量，从而便于设备的搬运，并且在推送过程中使液压分裂装置仅有沿钻孔轴线方向移动的单自由度，降低液压分裂装置的磨损程度。
本实用新型的煤矿坚硬顶板液压式定向致裂弱化装备，包括使钻孔坚硬顶板岩层段裂开的液压分裂装置、为液压分裂装置提供动力的液压动力装置、用于带动液压分裂机构沿钻孔轴向往复运动的气动推送装置和用于将气动推送装置与煤矿井下压风管路连接的压风管。
进一步的，所述液压分裂装置包括筒状外壳、多个沿筒状外壳轴向间隔设置的液压柱塞和用于连接液压柱塞与液压动力装置连接的液压管接头，所述筒状外壳一端设置有螺纹接头，另一端设置有与螺纹接头配合的螺孔。
进一步的，所述液压分裂装置可设置多个且通过首尾依次连接成一个整体，顶端的液压分裂装置的螺纹接头连接有导向装置。
进一步的，所述导向装置包括能与螺纹接头连接的套筒和沿套筒周向间隔设置的导向板，所有导向板远离套筒轴线一侧的边位于同一圆锥面上。
进一步的，所述导向板为由直角梯形的直角处开设一矩形缺口形成的六边形，所述矩形缺口的一条边与直角梯形的下底重合。
进一步的，所述液压柱塞为6-8个，各液压柱塞之间以并联的方式连接；所述导向板等间隔设置有至少3个。
进一步的，所述气动推送装置包括安装支架以及固定在安装支架上的气动马达和螺旋升降机；所述压风管与气动马达的进气口连接，所述螺旋升降机的输入端与气动马达的输出端传动连接；所述螺旋升降机的丝杠一端设置有连接座，所述连接座上设置有与液压分裂装置的螺孔配合的连接接头。
进一步的，所述连接座上还设置有用于安装液压分裂装置时确定液压柱塞朝向角度的刻度盘。
进一步的，所述液压动力装置包括液压泵站、用于连接液压泵站与液压管接头的高压管以及用于收放高压管的盘管器。
进一步的，还包括设置在所述螺旋升降机的丝杠与钻孔孔口段之间的注液式高压封孔器和用于为注液式高压封孔器注液的注液管。
本实用新型的有益效果是：本实用新型公开的一种煤矿坚硬顶板液压式定向致裂弱化装备，气动推送装置通过压风管直接与煤矿井下压风管路连接，重量轻便于搬运。将液压动力装置固定在气动推送装置的输出端，实现液压分裂装置沿钻孔轴线方向单自由度移动的目的，降低液压分裂装置的磨损程度，液压分裂装置被推送到指定位置后，液压动力装置为液压分裂装置提供动力，液压动力装置作用于煤矿的钻孔孔壁，通过对钻孔孔壁施压胀裂坚硬顶板，形成坚硬岩层间隙，实现煤矿坚硬顶板的定向致裂弱化。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述：
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型的液压分裂装置的结构示意图；
图3为本实用新型的导向装置的结构示意图
图4为本实用新型的刻度盘的结构示意图。
具体实施方式
图1为本实用新型的结构示意图，图2为本实用新型的液压分裂装置的结构示意图，图3为本实用新型的导向装置的结构示意图，图4为本实用新型的刻度盘的结构示意图。如图1-图4所示，本实施例中的煤矿坚硬顶板液压式定向致裂弱化装备，包括使钻孔坚硬顶板岩层段4裂开的液压分裂装置5、为液压分裂装置5提供动力的液压动力装置、用于带动液压分裂机构沿钻孔2轴向往复运动的气动推送装置和用于将气动推送装置与煤矿井下压风管路连接的压风管1。气动推送装置通过压风管1直接与煤矿井下压风管路连接，重量轻便于搬运至煤矿的巷道3内。将液压动力装置固定在气动推送装置的输出端，实现液压分裂装置5沿钻孔2轴线方向单自由度移动的目的，降低液压分裂装置5的磨损程度，液压分裂装置5被推送到指定位置后，液压动力装置为液压分裂装置5提供动力，液压动力装置作用于煤矿的钻孔2孔壁，通过对钻孔2孔壁施压胀裂坚硬顶板，形成坚硬岩层间隙，实现煤矿坚硬顶板的定向致裂弱化。
本实施例中，所述液压分裂装置5包括筒状外壳501、多个沿筒状外壳501轴向间隔设置的液压柱塞502和用于连接液压柱塞502与液压动力装置连接的液压管接头503，所述筒状外壳501一端设置有螺纹接头501a，另一端设置有与螺纹接头501a配合的螺孔502b。液压动力装置加压，使液压柱塞502向外顶出，作用于钻孔2孔壁。螺纹接头501a和螺孔502b的设计便于多个液压分裂装置5组装或者拆卸。
本实施例中，所述液压分裂装置5可设置多个且通过首尾依次连接成一个整体，顶端的液压分裂装置5的螺纹接头501a连接有导向装置6。多个液压分裂装置5连成一个整体，顶端的液压分裂装置5的螺纹接头501a暴露在外，在这个螺纹接头501a上连接一个导向装置6，在推送过程中引导液压分裂装置5移动，减少钻孔2孔壁对筒状外壳501的磨损，同时能够避免钻孔2不规则处干涉液压分裂装置5的移动。
本实施例中，所述导向装置6包括能与螺纹接头501a连接的套筒601和沿套筒601周向间隔设置的导向板602，所有导向板602远离套筒601轴线一侧的边位于同一圆锥面上。圆锥的底面不小于液压分裂装置5外径，这种设计的引导效果更好。套筒601设置有能与螺纹接头501a连接的内螺纹。采用沿套筒601周向间隔设置的导向板602，导向板602与钻孔2的接触面积小，导向板602在引导移动的同时不会有较大的摩擦阻力。
本实施例中，所述导向板602为由直角梯形的直角处开设一矩形缺口形成的六边形，所述矩形缺口的一条边与直角梯形的下底重合。导向板602通过矩形缺口贴合于套筒601然后焊接固定，矩形缺口使焊接的稳定性显著提升；由于是在钻孔2内导向，所以导向装置6的最顶端是直角梯形的上底，不需要采用完全的尖锥状，能够防止搬运时意外划伤工作人员，同时，六边形转角处倒圆角。
本实施例中，所述液压柱塞502为6-8个，各液压柱塞502之间以并联的方式连接；所述导向板602等间隔设置有至少3个。导向板602等间隔设置3个才能保证导向作用生效。本方案中优选液压柱塞502为6个，导向板602等间隔设置有4个。
本实施例中，所述气动推送装置包括安装支架7以及固定在安装支架7上的气动马达8和螺旋升降机9；所述压风管1与气动马达8的进气口连接，所述螺旋升降机9的输入端与气动马达8的输出端传动连接；所述螺旋升降机9的丝杠901一端设置有连接座902，所述连接座902上设置有与液压分裂装置5的螺孔502b配合的连接接头。气动马达8将压风管1传来的压缩空气转换为旋转的机械能，螺旋升降机9是由蜗轮蜗杆、箱体、轴承、丝杠901等零部件组成，气动马达8驱动蜗杆旋转，蜗杆驱动蜗轮旋转，蜗轮与丝杠901啮合，驱动丝杠901上下移动，螺旋升降机9定位精准，速度稳定，具有自锁性能。气动马达8和螺旋升降机9均是现有技术结构，在此不再详细说明。连接座902上的连接接头上设置有与液压分裂装置5的螺孔502b配合的外螺纹，液压分裂装置5固定在连接座902上，丝杠901上下移动实现液压分裂机构沿钻孔2轴向往复运动。
本实施例中，所述连接座902上还设置有用于安装液压分裂装置5时确定液压柱塞502朝向角度的刻度盘903。刻度盘903固定在连接座朝向液压分裂装置5一侧的端面上，刻度盘903中部的孔穿过连接座902上的连接接头，从而使刻度盘903与连接座902贴合，通过紧固件穿过刻度盘903上的孔并将紧固件固定在连接座902上实现刻度盘903的固定，紧固件可以选用六角螺栓。在液压分裂装置5固定在连接座902上时，通过刻度盘903确定液压柱塞502的朝向，固定后由于螺旋升降机9在带动液压分裂结构移动时并不会使液压分裂装置5旋转，所以朝向不会改变，实现了精准的定向致裂弱化。
本实施例中，所述液压动力装置包括液压泵站10、用于连接液压泵站10与液压管接头503的高压管11以及用于收放高压管11的盘管器12。液压泵站10开启并逐渐加压，液压分裂装置5的液压柱塞502伸出。
本实施例中，还包括设置在所述螺旋升降机9的丝杠901与钻孔2孔口段之间的注液式高压封孔器13和用于为注液式高压封孔器13注液的注液管14。将液压分裂装置5推送至指定位置后，注液管14可以外接注液泵(图中未示出)的出液口，注液泵的使用属于现有技术，在此不再对注液泵电源连接方式、注液泵进液口连接的设备等现有技术进行详细说明。注液泵通过注液管14向注液式高压封孔器13内注入高压溶液使注液式高压封孔器13膨胀实现对丝杠901的固定。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种煤矿坚硬顶板液压式定向致裂弱化装备，其特征在于：包括使钻孔坚硬顶板岩层段裂开的液压分裂装置、为液压分裂装置提供动力的液压动力装置、用于带动液压分裂机构沿钻孔轴向往复运动的气动推送装置和用于将气动推送装置与煤矿井下压风管路连接的压风管。
2.根据权利要求1所述的煤矿坚硬顶板液压式定向致裂弱化装备，其特征在于：所述液压分裂装置包括筒状外壳、多个沿筒状外壳轴向间隔设置的液压柱塞和用于连接液压柱塞与液压动力装置连接的液压管接头，所述筒状外壳一端设置有螺纹接头，另一端设置有与螺纹接头配合的螺孔。
3.根据权利要求2所述的煤矿坚硬顶板液压式定向致裂弱化装备，其特征在于：所述液压分裂装置可设置多个且通过首尾依次连接成一个整体，顶端的液压分裂装置的螺纹接头连接有导向装置。
4.根据权利要求3所述的煤矿坚硬顶板液压式定向致裂弱化装备，其特征在于：所述导向装置包括能与螺纹接头连接的套筒和沿套筒周向间隔设置的导向板，所有导向板远离套筒轴线一侧的边位于同一圆锥面上。
5.根据权利要求4所述的煤矿坚硬顶板液压式定向致裂弱化装备，其特征在于：所述导向板为由直角梯形的直角处开设一矩形缺口形成的六边形，所述矩形缺口的一条边与直角梯形的下底重合。
6.根据权利要求4所述的煤矿坚硬顶板液压式定向致裂弱化装备，其特征在于：所述液压柱塞为6-8个，各液压柱塞之间以并联的方式连接；所述导向板等间隔设置有至少3个。
7.根据权利要求2所述的煤矿坚硬顶板液压式定向致裂弱化装备，其特征在于：所述气动推送装置包括安装支架以及固定在安装支架上的气动马达和螺旋升降机；所述压风管与气动马达的进气口连接，所述螺旋升降机的输入端与气动马达的输出端传动连接；所述螺旋升降机的丝杠一端设置有连接座，所述连接座上设置有与液压分裂装置的螺孔配合的连接接头。
8.根据权利要求7所述的煤矿坚硬顶板液压式定向致裂弱化装备，其特征在于：所述连接座上还设置有用于安装液压分裂装置时确定液压柱塞朝向角度的刻度盘。
9.根据权利要求8所述的煤矿坚硬顶板液压式定向致裂弱化装备，其特征在于：所述液压动力装置包括液压泵站、用于连接液压泵站与液压管接头的高压管以及用于收放高压管的盘管器。
10.根据权利要求9所述的煤矿坚硬顶板液压式定向致裂弱化装备，其特征在于：还包括设置在所述螺旋升降机的丝杠与钻孔孔口段之间的注液式高压封孔器和用于为注液式高压封孔器注液的注液管。
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Cited By (1)
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| CN114165198A (zh) * | 2021-12-09 | 2022-03-11 | 中国矿业大学(北京) | 一种定向水力裂切煤层卸压增透装置及卸压增透方法 |
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| CN114165198A (zh) * | 2021-12-09 | 2022-03-11 | 中国矿业大学(北京) | 一种定向水力裂切煤层卸压增透装置及卸压增透方法 |
| CN114165198B (zh) * | 2021-12-09 | 2022-07-05 | 中国矿业大学(北京) | 一种定向水力裂切煤层卸压增透装置及卸压增透方法 |
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