[发明专利]基于储能弹簧人工激发可控震动波装置及方法

权利要求书

1.一种基于储能弹簧人工激发可控震动波的装置，其特征在于：它包括储能弹簧击打机构和动力驱动机构；

所述的储能弹簧击打机构包括左基座（2）、右基座（9）、储能弹簧（3）、张拉器（7）、气缸（6）、敲击锤（4）和可拉伸绞绳（14）；所述的敲击锤（4）的锤臂（5）固定在左基座（2）和右基座（9）之间，由可拉伸绞绳（14）连接左基座（2）和右基座（9）且绕在敲击锤（4）的锤臂（5）底端转轴上，敲击锤（4）的锤臂（5）一侧设有储能弹簧（3），另一侧连接张拉器（7）和气缸（6）；所述的储能弹簧（3）的一端与锤臂（5）相连，另一端固定在左基座（2）的左侧；所述的气缸（6）的活塞杆一端铰接固定在锤臂（5）上，气缸（6）的底部铰接固定在右基座（9）的右侧，气缸（6）的活塞杆上设有来回移动的张拉器（7）；所述的右基座（9）的左侧设有离合拉管（10）保护罩（16），在保护罩（16）的顶部固定有弹簧挂钩（8）；

所述的动力驱动机构包括离合拉管（10）、离合拉管进风口（11）、左闭气阀（12）、右闭气阀（13）、启动阀（15）、张拉器（7）和气缸（6）；所述的离合拉管（10）一端经离合拉管进风口（11）与气路相连，另一端经支管分别与张拉器（7）和气缸（6）相连接，通过压风驱动张拉器（7）和气缸（6），所述的离合拉管（10）上间隔设有位于左基座（2）、右基座（9）下方的左闭气阀（12）和右闭气阀（13），左闭气阀（12）和右闭气阀（13）上分别设有铰接在左基座（2）和右基座（9）上的拨杆，通过锤臂（5）推压拨杆控制左右两个闭气阀的打开、关闭，进而控制离合拉管（10）中的压风，所述的启动阀（15）设在位于左闭气阀（12）和右闭气阀（13）出入口离合拉管（10）的旁通管路上，配合左闭气阀（12）和右闭气阀（13）控制离合拉管（10）中的压风。

2.一种使用权利要求1所述的基于储能弹簧人工激发可控震动波的装置的方法，其特征在于包括如下步骤：

a.在井下工作面轨道顺槽或者皮带顺槽指定位置安装可控震动波的装置，将巷道中压风管道内的压风接入离合拉管进风口（11），初始状态时，敲击锤（4）与煤岩体（1）相接触，储能弹簧（3）处于收缩状态，敲击锤（4）的锤臂（5）压在左闭气阀（12）上的拨杆上，使得离合拉管（10）管路中没有压风，气缸（6）中也没有压风，气缸（6）的活塞杆以及张拉器（7）均不能运动；左闭气阀（12）和启动阀（15）初始状态为关闭状态，而右闭气阀（13）处于打开状态，当左闭气阀（12）上的拨杆上不被锤臂（5）压着时处于打开状态，关闭启动阀（15）；

b.工作时，按动离合拉管（10）管路中的启动阀（15），压风进入离合拉管（10）管路中，压风沿管路支管进入气缸（6）中，气缸（6）内部压风量逐渐增多，使驱动气缸（6）的活塞杆以及张拉器（7）拉动锤臂（5），锤臂（5）向右倾斜离开左闭气阀（12）上的拨杆，使左闭气阀（12）打开，此时，关闭启动阀（15），使压风沿着有左闭气阀（12）和右闭气阀（13）的管路进入，被拉动的锤臂（5）同时拖动敲击锤（4），被拖动的敲击锤（4）又带动储能弹簧（3）拉伸，使得敲击锤（4）处于激发状态；

c.储能弹簧（3）被拉伸，拉伸到敲击锤（4）的锤臂（5）压在右基座（9）上的右闭气阀（13）的拨杆时，使右闭气阀（13）被关闭，此时，离合拉管（10）管路中没有压风，并且被保护罩（16）上的弹簧挂钩（8）临时固定，储能弹簧（3）蓄能结束；

d. 敲击锤（4）的锤臂（5）由于惯性继续推动保护罩（16），锤臂（5）转轴上的可拉伸绞绳（14）拉动右基座（9）并带动离合拉管（10），离合拉管（10）又带动张拉器（7）平动，使得张拉器（7）与气缸（6）的活塞杆脱离，敲击锤臂（5）离开气缸（6）活塞杆的牵引，在储能弹簧（3）的牵引下迅速回位，驱动敲击锤（4）击打煤岩体（1），从而在煤岩层中产生可控震动波；

e.重复步骤b-d，使煤岩层中多次产生震动波，通过调节敲击锤的大小和质量、弹簧的物理力学参数、气缸的工作效率和参数以及敲击煤岩体的自身性质，即可产生不同能量、频率及纵横波形式的震动波。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述的气缸（6）由电动马达或油马达代替离合拉管（10）管路中的压风进行驱动，控制电动马达或油马达的启动状态，即可使敲击锤（4）击打煤岩体（1），从而在煤岩层中产生可控震动波。