一种工作面支架超高压水力切割顶板卸压装置

本发明涉及煤炭安全开采，具体涉及一种工作面支架超高压水力切割顶板卸压装置。

背景技术：

1、随着我国煤矿开采越来越向深部发展，在深层煤矿开采过程中，矿井的原岩应力比较高，煤层上方的顶板呈现硬厚状，常常无法正常垮落，从而导致在煤炭开采过程中，工作面上方悬顶的面积范围过大，容易造成冲击地压和工作面采空区瓦斯涌出、瓦斯超限等灾害，悬顶面积过大还影响巷道支护系统，造成巷道变形，严重威胁了工作面正常生产。

2、近年来，随着煤矿开采技术的不断提高，工作面切顶卸压多采用爆破和水力压裂技术，在工作面切眼处应用超前预裂爆破技术，降低了坚硬顶板突然垮落对工作面造成的冲击危害，但在采空区爆破容易存在较多安全隐患且工序复杂，影响回采效率。此外采用这种预裂爆破的方式处理硬厚顶板时，炸药爆破时所产生的震动会扰动采场围岩，同时，若爆破预裂用药量大，爆破形成的冲击对工作面瓦斯控制也具有危害。爆破预裂用药量小又达不到预设的效果，较难掌握用药量的多少。

3、水力切割顶板卸压的方法避免了爆破技术、水力压裂技术存在的缺点，可以有效解决工作面前方顶板应力过大，工作面支架难以向前推进的问题，不但工艺简单、安全、成本低且卸压范围大、效果好，降低采煤安全事故，保证工作面正常向前推进，具有重要的工程实际应用价值，但是在实际应用过程中，受地应力大小以及顶板岩层状态的影响，水力压裂的方向和扩散范围难以控制，水力压裂切顶的效果不是十分理想，不能对工作面坚硬顶板进行大范围的有效破断，因此，需要一种新型磨料砂高压水射流切割装置来完成对工作面坚硬顶板的切顶卸压，以保证工作面支架向前推进。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种工作面支架超高压水力切割顶板卸压装置。该装置包括液压支架、高压磨料砂水射流装置、射流喷嘴位置调节装置、射流喷嘴方向调节臂、高压水力切割射流喷嘴；液压支架为工作面支架，水力切割装置通过固定板固定在液压支架的伸缩板上；射流喷嘴位置调节装置通过螺栓固定在伸缩板上，用于实现高压水力切割射流喷嘴的横向移动；高压水力切割射流喷嘴通过射流喷嘴方向调节臂驱动圆形绞盘改变射流喷嘴的切割角度，高压水力切割射流喷嘴通过高压水管与高压磨料砂水射流装置相连接。本发明提供的水力切割设备可拆卸，不占用空间，高压水枪射流喷嘴可横向移动和转换切割角度，便于操作的同时提高了水力切割效率。

2、本发明采用如下技术方案，一种工作面支架超高压水力切割顶板卸压装置，包括液压支架、高压磨料砂水射流装置、射流喷嘴位置调节装置、射流喷嘴方向调节臂、高压水力切割射流喷嘴，具体的：所述液压支架为工作面支架，水力切割装置通过固定板固定在液压支架的伸缩板上；所述射流喷嘴位置调节装置通过螺栓固定在伸缩板上，用于实现高压水力切割射流喷嘴的横向移动；所述高压水力切割射流喷嘴通过所述射流喷嘴方向调节臂驱动圆形绞盘改变射流喷嘴的切割角度，所述高压水力切割射流喷嘴通过高压水管与高压磨料砂水射流装置相连接。

3、进一步的，所述高压磨料砂水射流装置包括超高压水泵、磨料砂浆混合设备及高压水管；

4、所述磨料砂浆混合设备用于存储超高压水泵增压后的高压水，形成高压磨料砂浆水射流；

5、所述高压磨料砂水射流装置通过高压水管连接到高压水力切割射流喷嘴，由高压水力切割射流喷嘴喷出切割顶板。

6、进一步的，所述射流喷嘴位置调节装置包括限位槽、螺纹杆和连接支架；

7、所述限位槽通过固定板固定在支架伸缩板上，所述螺纹杆位于限位槽内部，通过连接支架与高压水力切割射流喷嘴相连接，用于实现高压水力切割射流喷嘴的横向移动。

8、进一步的，所述超高压水泵外壁设置有水压调节器，用于调整磨料砂浆水射流的水压。

9、进一步的，所述固定板与所述伸缩板之间是通过螺栓连接的可拆卸结构。

10、进一步的，所述高压水力切割射流喷嘴外壁设置有高压磨料砂浆水射流的进水口。

11、进一步的，螺纹杆内嵌于所述限位槽中，所述连接支架套在螺纹杆上，一部分连接块位于所述限位槽内，通过限位槽内螺纹杆转动带动连接支架移动，使所述连接支架在限位槽内水平移动。

12、进一步的，所述射流喷嘴方向调节臂与圆形绞盘相连，用于驱动调节臂带动高压水力切割射流喷嘴转向，按预设偏角向上切割顶板

13、本发明的有益效果是：本发明提供了一整套完整的工作面支架超高压水力切割顶板卸压的装置，包括：高压磨料砂水射流装置、喷嘴位置调节装置、射流喷嘴方向调节臂、高压水力切割射流喷嘴等，采用定向高压水力切顶的方法，完成对整个顶板所有预设位置的水力切割，切断顶板达到卸压效果；本发明提供的工作面支架超高压水力切割设备可拆卸，不占用空间，通过限位槽、螺纹杆和连接支架的配合可以便于射流喷嘴整体进行水平移动，达到精准的横向切割效果；通过驱动调节臂带动圆形绞盘可以转换切割角度，实现精准竖向切割效果，方便操作，解决工作面支架前方顶板应力过大无法向前推进的问题，保证了工作面支架顺利向前推进，对控制工作面矿压影响具有重大意义，具有良好的应用价值和推广前景。

技术特征：

1.一种工作面支架超高压水力切割顶板卸压装置，包括液压支架、高压磨料砂水射流装置、射流喷嘴位置调节装置、射流喷嘴方向调节臂、高压水力切割射流喷嘴，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的一种工作面支架超高压水力切割顶板卸压装置，其特征在于：所述高压磨料砂水射流装置包括超高压水泵、磨料砂浆混合设备及高压水管；

3.根据权利要求1所述的一种工作面支架超高压水力切割顶板卸压装置，其特征在于：所述射流喷嘴位置调节装置包括限位槽、螺纹杆和连接支架；

4.根据权利要求2所述的一种工作面支架超高压水力切割顶板卸压装置，其特征在于：所述超高压水泵外壁歙州有水压调节器，用于调整磨料砂浆水射流的水压。

5.根据权利要求1所述的一种工作面支架超高压水力切割顶板卸压装置，其特征在于：所述固定板与所述伸缩板之间是通过螺栓连接的可拆卸结构。

6.根据权利要求1所述的一种工作面支架超高压水力切割顶板卸压装置，其特征在于：所述高压水力切割射流喷嘴外壁设置有高压磨料砂浆水射流的进水口。

7.根据权利要求1所述的一种工作面支架超高压水力切割顶板卸压装置，其特征在于：螺纹杆内嵌于所述限位槽中，所述连接支架套在螺纹杆上，一部分连接块位于所述限位槽内，通过限位槽内螺纹杆转动带动连接支架移动，使所述连接支架在限位槽内水平移动。

8.根据权利要求1所述的一种工作面支架超高压水力切割顶板卸压装置，其特征在于：

技术总结本发明涉及煤炭安全开采技术领域，具体涉及一种工作面支架超高压水力切割顶板卸压装置。包括液压支架、高压磨料砂水射流装置、射流喷嘴位置调节装置、射流喷嘴方向调节臂、高压水力切割射流喷嘴；液压支架为工作面支架，水力切割装置通过固定板固定在液压支架的伸缩板上；射流喷嘴位置调节装置通过螺栓固定在伸缩板上，用于实现高压水力切割射流喷嘴的横向移动；高压水力切割射流喷嘴通过射流喷嘴方向调节臂驱动圆形绞盘改变射流喷嘴的切割角度，高压水力切割射流喷嘴通过高压水管与高压磨料砂水射流装置相连接。本发明提供的水力切割设备可拆卸，不占用空间，高压水枪射流喷嘴可横向移动和转换切割角度，便于操作的同时提高了水力切割效率。技术研发人员：陈岩,厉二康,窦蓉,苏发强,王春,王志明,周雷,王高飞受保护的技术使用者：河南理工大学技术研发日：技术公布日：2024/6/23