[发明专利]矿用磨料水射流切割方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于煤矿技术领域，特别涉及一种矿用磨料水射流切割方法及装置。

背景技术

在煤矿行业中，巷道开采、采煤巷道支护等都会对岩石、锚杆进行切割。例如，在地下峒室的掘进中，需要对峒室围岩不破坏的情况下，对其中某一区域的地质体现场取岩样或岩心进行地质学与力学测试分析，由于井下存在许多易燃、易爆的危险性气体，并且峒室内空间狭小、切割条件复杂，不能使用电气焊等易产生火花的机械切割方式切割，而为满足井下生产需要，工人不得不将材料运输至地面进行切割，一方面影响了井下工作的连续性，另一方面又会耗费很多时间和极大的人力、物力，对于要求现代化生产的大型矿井来说，其生产成本大大提高，因此井下急需安全、实用的非机械切割的装备。

目前，水射流技术发展迅速，已经被广泛应用在采矿、航空、建筑、化工、冶金、市政工程、纺织、金属切割、破岩和清洗等诸多领域。在切割方面，水射流切割是唯一的冷切割方式，避免了热切割过程容易产生火花，易引起瓦斯爆炸的缺点，其切割原理主要依靠高速射出的水分子对待切割表面的冲刷，来形成一定的切割效应。在实际应用中，切割一些表面松、软或缝隙较大的材质时效果明显，但对于较为坚硬的岩石或钢铁等则无能为力，特别是在复杂环境条件下的矿井中，如何利用冷切割方式，设计一种新的切割方法，提高切割效果就成为本发明要解决的问题。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明旨在提供一种前混合磨料水射流方法及装置，使水射流切割速度更快、切割范围更广、切割效果更明显，特别适合在矿井中复杂环境条件下使用。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

矿用磨料水射流切割方法，将磨料加入切割用高压水中，利用混合后的磨料和高压水混合液从喷口射出，完成对切割表面的切割。

所述磨料采用前混合方式与部分高压水在容器中混合后形成均匀悬浮液，再将悬浮液与切割用高压水混合，并将悬浮液和切割用高压水一起从喷口中射出。

所述磨料添加量不超过容器容量的20％。

所述磨料为60-80目的石榴石。

所述高压水的水压为30-40MPa，喷口直径为0.8mm。

一种矿用磨料水射流切割装置，包括高压供水装置、高压磨料罐、混合室、喷枪和支架，高压磨料罐通过管路连接在高压供水装置和混合室之间，高压供水装置分别为高压磨料罐和混合室提供高压水，喷枪连接在混合室的出口上，支架固定在喷枪下方。

所述高压供水装置包括相互连接的液压泵、液压马达和高压柱塞泵，高压柱塞泵的输出端分别与高压磨料罐和混合室连通。

所述高压磨料罐上设有进料口和排气阀，进料口上连接有进料阀。

所述高压磨料罐通过顶部和底部的进水口分别与高压柱塞泵的输出端连通。

所述混合室与高压供水装置、高压磨料罐之间的连接管路上分别设有节流阀和供料阀。

本发明所述的矿用磨料水射流切割方法及装置，采用冷切割原理，通过磨料前混合方式，使磨料和高压水在高压磨料罐内均匀混合，形成悬浮液经管路至混合室后，与混合室内高压水一起从喷枪中喷出，形成具有极高速度的磨料粒子流-磨料射流。与纯水射流相比，磨料射流将纯水射流对物料的静压连续作用改变为磨料粒子流对物料的高频撞击与冲蚀作用，其作用效果大为改观。前混合方式，磨料与水混合均匀、充分，磨料粒子加速时间长、获得能量高，对物料的作用效果更加突出，故其工作压力可以大大降低，适应性提高、节省了能源。其装置在切割过程中无火花，不会诱发瓦斯爆炸，而且还有降尘作用。利用高压磨料水射流对岩样、岩心进行切割，可以实现复杂条件下岩样的提取；对锚杆、锚索和坚硬顶煤等进行切割，安全有效，保证井下放顶工作的顺利进行。其切割的多样性可满足复杂环境条件下各种切割工作的要求，节省了大量的人力、物力，切割时使用的介质——水、磨料价格低廉、安全卫生，不会带来环境污染，非常适合在矿井下复杂环境中切割使用。

附图说明

图1为本发明所述矿用磨料水射流切割方法中切深与水压力的关系图；

图2为本发明所述矿用磨料水射流切割装置的结构原理图。

具体实施方式