本發(fā)明涉及煤礦生產(chǎn)領(lǐng)域，特別是一種巖石深孔后混合磨料高壓水射流切縫裝置及方法。

背景技術(shù)：

高壓水射流技術(shù)是一種高效、多功能的新型實(shí)用技術(shù)，在工程應(yīng)用中具有廣闊的應(yīng)用前景，它以水作為工作介質(zhì)，通過(guò)高壓泵和特定形狀的噴嘴形成高壓射流束，在煤礦領(lǐng)域正廣泛應(yīng)用于瓦斯抽采、煤層注水、頂板卸壓等。磨料射流是在純水射流的基礎(chǔ)上通過(guò)混入石英砂、金剛砂等非常硬的固體顆粒而形成的一類射流技術(shù)，其切割原理是通過(guò)噴嘴加速后沖擊到被切割物表面，利用磨料顆粒對(duì)材料的沖蝕作用實(shí)現(xiàn)切割。與純水射流技術(shù)相比，磨料射流技術(shù)優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：①相對(duì)純水射流來(lái)說(shuō)，磨料射流大大降低了同等切割目的下所需的壓力；②切割面上受力小，巖石切縫不易被破壞，且在切割面上幾乎不產(chǎn)生熱影響區(qū)；③能量轉(zhuǎn)換效率高，所產(chǎn)生的射流切割性能好等優(yōu)點(diǎn)。但是目前在煤礦巷道中進(jìn)行深孔巖石切縫作業(yè)的方法中，將磨料與水流進(jìn)行混合的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，磨料射流對(duì)設(shè)備磨損較大，并且難以達(dá)到較好的混合效果。鑒于此，研發(fā)出一種深孔后混合磨料高壓水射流巖石切縫方法，來(lái)更好的完成磨料射流技術(shù)在礦井中的發(fā)展應(yīng)用勢(shì)在必行。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述情況，為解決現(xiàn)有技術(shù)之缺陷，本發(fā)明之目的就是提供一種巖石深孔后混合磨料高壓水射流切縫裝置及方法，可有效解決現(xiàn)有技術(shù)將磨料與水流進(jìn)行混合的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，磨料射流對(duì)設(shè)備磨損較大，并且難以達(dá)到較好的混合效果的問(wèn)題。

本發(fā)明解決的技術(shù)方案是，包括以下步驟：

第一步，在煤礦巷道中，在需要進(jìn)行深孔高壓水射流巖石切縫的部位進(jìn)行鉆打鉆孔；

第二步，鉆孔完成后，將巖石深孔后混合磨料高壓水射流切縫裝置與高壓水管進(jìn)行螺紋連接，將磨料輸送管與磨料分流器相連接，并將磨料輸送管與高壓水管進(jìn)行固定在一起；

第三步，將高壓水管進(jìn)行接長(zhǎng)，推入到指定鉆孔深度處，并將高壓水管與高壓水泵連接，將磨料輸送管與磨料箱連接；

第四步，啟動(dòng)高壓水泵，高壓水通過(guò)高壓水管注入到混合器“T”字型通孔中，最終在噴嘴處形成能量集中的高速水流，同時(shí)磨料箱中的磨料在驅(qū)動(dòng)力的作用下進(jìn)入磨料輸送管，通過(guò)磨料分流器進(jìn)入壓蓋內(nèi)，與噴嘴噴射出的高壓水流充分混合，形成混合有磨料的高壓水射流來(lái)切割巖石；

第五步，巖石切縫作業(yè)完成后，先關(guān)閉磨料輸送機(jī)再關(guān)閉高壓水泵，取下巖石深孔后混合磨料高壓水射流切縫裝置，檢查該裝置的磨損情況，然后將設(shè)備移動(dòng)到下一處進(jìn)行巖石切縫作業(yè)。

本發(fā)明結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)巧妙，體積小，制作成本低，使用效果好，實(shí)用性強(qiáng)，大大提高水射流技術(shù)的工作效率及能量轉(zhuǎn)換效率，與傳統(tǒng)水射流裝置相比具有明顯的優(yōu)越性，是高壓水射流巖石切縫裝置及方法上的創(chuàng)新。

附圖說(shuō)明

圖1 為本發(fā)明混合器結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2 為本發(fā)明結(jié)構(gòu)主視圖。

圖3為本發(fā)明結(jié)構(gòu)剖面圖。

圖4為本發(fā)明部件連接關(guān)系圖。

圖5 為本發(fā)明壓蓋結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為本發(fā)明使用狀態(tài)圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

由圖1-6給出，本發(fā)明利用巖石深孔后混合磨料高壓水射流切縫裝置，按以下步驟進(jìn)行：

第一步，在煤礦巷道中，在需要進(jìn)行深孔高壓水射流巖石切縫的部位進(jìn)行鉆打鉆孔15；

第二步，鉆孔完成后，將巖石深孔后混合磨料高壓水射流切縫裝置12與高壓水射流水管13進(jìn)行螺紋連接，將磨料輸送管14與磨料分流器5相連接，并將磨料輸送管14與高壓水射流水管13固定在一起；

第三步，將高壓水射流水管13進(jìn)行接長(zhǎng)，推入到指定鉆孔深度處，并將高壓水射流水管13與高壓水泵連接，將磨料輸送管14與磨料輸送機(jī)相連，磨料輸送機(jī)與磨料箱連接；

第四步，啟動(dòng)高壓水泵，高壓水通過(guò)高壓水射流水管13注入到混合器1 “T”字型通孔9中，最終在噴嘴3處形成能量集中的高速水流，同時(shí)磨料箱中的磨料在磨料輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)力的作用下進(jìn)入磨料輸送管14，通過(guò)磨料分流器5進(jìn)入壓蓋2內(nèi)，與噴嘴3噴射出的高壓水流充分混合，形成混合有磨料的高壓水射流來(lái)切割巖石；

第五步，巖石切縫作業(yè)完成后，先關(guān)閉磨料輸送機(jī)再關(guān)閉高壓水泵，取下深孔后混合磨料高壓水射流巖石切縫裝置12，檢查該裝置的磨損情況，然后將設(shè)備移動(dòng)到下一處進(jìn)行巖石切縫作業(yè)。

所述的巖石深孔后混合磨料高壓水射流切縫裝置，包括混合器、噴嘴、壓蓋和磨料分流器，在混合器1上對(duì)稱布置有噴嘴槽7，橡膠墊片4對(duì)稱布置在噴嘴槽7底端，噴嘴3緊貼橡膠墊片4并通過(guò)壓蓋2固定在噴嘴槽7內(nèi)，壓蓋2中心具有射流孔10，射流孔10與噴嘴3同軸心，磨料分流器5呈“Y”字型，下部穿過(guò)混合器1上的圓形通孔8與磨料輸送管(14)相連通，上部分岔端通過(guò)磨料分流管6與壓蓋磨料孔11相連通。

為了保證使用效果，所述的混合器1由平臺(tái)及平臺(tái)下部的帶有外螺紋的接頭構(gòu)成，混合器1中部進(jìn)行兩側(cè)對(duì)稱切除，切除后的中部呈矩形，并形成上平臺(tái)與下平臺(tái)，在矩形的兩側(cè)對(duì)稱布置有兩個(gè)噴嘴槽7，噴嘴槽7內(nèi)有內(nèi)螺紋，通過(guò)內(nèi)螺紋與壓蓋2外螺紋連接，混合器1的下平臺(tái)上設(shè)有圓形通孔8，磨料分流器5穿過(guò)圓形通孔8與壓蓋2和噴嘴3之間的空腔相連通，壓蓋2和噴嘴3之間的空腔與混合器(1)中心的“T”字型通孔(9)相連通，混合器1經(jīng)接頭外螺紋與高壓水射流水管13相連接，高壓水射流水管13與磨料輸送管14固定在一起。

所述的壓蓋2為一端帶有弧面的八棱柱結(jié)構(gòu)，另一端為空心圓柱體，在圓柱體上有外螺紋與噴嘴槽7連接，在壓蓋2一側(cè)的平面上有壓蓋磨料孔11，在弧面的頂端有射流孔10，射流孔10內(nèi)側(cè)依次布置有噴嘴3和橡膠墊片4，壓蓋2與噴嘴3之間的空腔呈流線形，保證了磨料能夠及時(shí)與高壓水流相混合，形成液固兩相紊動(dòng)混合的磨料射流。

所述的噴嘴3為硬質(zhì)合金鋼制成的圓柱形，在噴嘴3一端有一個(gè)圓錐形空腔體，該結(jié)構(gòu)有利于聚集水流的能量，另一端有一個(gè)與圓錐形空腔體連通的直徑為1mm的噴水孔。

所述的橡膠墊片4為圓環(huán)狀，其位于噴嘴3與噴嘴槽7之間，厚度為2mm，起到密封作用。

本發(fā)明的技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于：在進(jìn)行巖石切縫作業(yè)時(shí)，磨料箱內(nèi)的磨料因管路內(nèi)高壓水流形成的負(fù)壓及外界施加的驅(qū)動(dòng)力作用下，均勻地進(jìn)入磨料輸送管14，通過(guò)磨料分流器5后在壓蓋2腔內(nèi)與噴嘴3噴出的高壓水流相混合，壓蓋2腔內(nèi)部具有良好的流線形且空間小，保證了磨料能夠及時(shí)與高壓水流相混合，形成液固兩相紊動(dòng)混合的磨料射流，因此，在本發(fā)明中，磨料射流主要對(duì)壓蓋這一個(gè)部件造成磨損，該部件拆卸方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，采用本發(fā)明可以進(jìn)行深孔巖石鉆孔內(nèi)兩側(cè)對(duì)稱切縫作業(yè)，具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

本發(fā)明結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)巧妙，體積小，制作成本低，使用效果好，實(shí)用性強(qiáng)，采用磨料后混合的方式大大降低了磨料水射流對(duì)管道及噴嘴造成的磨損，相對(duì)純水射流來(lái)說(shuō)，磨料射流在很大程度上降低了同等切割目的下所需的壓力，提高了煤礦巷道巖石切縫的效率，并表現(xiàn)了安全可靠的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，與傳統(tǒng)的磨料高壓水射流技術(shù)相比降低了對(duì)設(shè)備的磨損程度，節(jié)約了成本。通過(guò)后混合磨料高壓水射流切縫技術(shù)，混合效果好，對(duì)煤礦沿空巷道深部頂板卸壓及降低煤層的瓦斯?jié)舛染哂兄匾饔?，是水射流技術(shù)在煤礦生產(chǎn)領(lǐng)域的一大創(chuàng)新，具有很好的推廣應(yīng)用價(jià)值。