[发明专利]基于水力切割技术的煤层顶板定向切缝设备

说明书

基于水力切割技术的煤层顶板定向切缝设备，包括布置在顶板内钻孔下方的水砂流发生装置、推杆装置和射流水回收装置，推杆装置上夹持有空心钻杆，空心钻杆的上端设有定向切缝喷头，空心钻杆下端通过高压软管与水砂流发生装置连接，射流水回收装置设置在钻孔的孔口处，射流水回收装置通过回流管与水砂流发生装置连接，射流水回收装置上设置有用于穿过空心钻杆的豁口。本发明在切割时不用封孔，可将水砂流再回收利用，操作简单，易于实现机械化、自动化控制，可以根据高压泵的流量方便调节同时切割钻孔的数量，以适应不同煤矿工程及切割速度的需求。

技术领域

本发明属于水力切割技术领域，具体涉及一种基于水力切割技术的煤层顶板定向切缝设备。

背景技术

顶板预裂是煤矿井下减缓巷道或采场矿山压力、防治冲击地压等常用的技术之一。常用的方法是在煤矿巷道或采场空间内，向顶板施工成排的长钻孔，钻孔终孔的位置施工到预定的岩层层位，钻孔排列方式与顶板预裂方向一致，钻孔间距根据具体工程和顶板岩性确定，一般为0.5m~3m。钻孔施工完成后，装入炸药，然后封孔，连接炮线进行爆破切顶，一般多个钻孔同时起爆，这样达到对顶板预裂的目的。这是目前我国煤矿顶板切断、顶板预裂、巷道卸压等最常使用的方式，在110工法沿空留巷、沿空掘巷切顶卸压、小煤柱切顶卸压等工程中大量使用。

但是爆破切顶的方法存在较多问题（现有技术缺点）：一是目前我国对炸药等火工用品管控严格，炸药管理、储运、使用工序较为复杂；二是在煤矿井下环境中，使用炸药存在安全隐患，并且容易出现冲孔、瞎炮等问题；三是高瓦斯和突出矿井对于炸药使用限制严格，爆破作业时生产地点需要撤离工作人员，与正常的生产相互干扰；四是炸药爆破需要封孔，《煤矿安全规程》规定，深孔爆破封孔长度不得小于孔深的1/3，封孔段不能装药，不能实现全孔破裂或切割；五是炸药爆破时能量向四周瞬时扩散，在孔内不能实现对岩层的定向预裂，即使利用聚能管爆破，爆破能量向预定方向的传播程度也非常有限，并且聚能管安装时聚能方向较难控制，还增加了爆破成本。

因此，若采用水力切割技术对钻孔的孔壁切缝，在钻孔内充填膨胀剂，实现对岩层沿切缝的方向进行定向预裂，这种操作方式相比现有技术具有安全性高、节能环保、成本低的优点。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种操作方便、安全可靠性强、水可循环利用、节能环保、施工成本低的基于水力切割技术的煤层顶板定向切缝设备。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：基于水力切割技术的煤层顶板定向切缝设备，包括布置在顶板内钻孔下方的水砂流发生装置、推杆装置和射流水回收装置，推杆装置上夹持有空心钻杆，空心钻杆的上端设有定向切缝喷头，空心钻杆下端通过高压软管与水砂流发生装置连接，射流水回收装置设置在钻孔的孔口处，射流水回收装置通过回流管与水砂流发生装置连接，射流水回收装置上设置有用于穿过空心钻杆的豁口。

水砂流发生装置包括高速水砂混合桶和高压泵，高压泵的进水口通过低压管路与高速水砂混合桶连接，高压泵的出水口与高压软管的进水口连接；高速水砂混合桶内盛装有砂浆，高速水砂混合桶底部设有用于搅拌砂浆的搅拌器，高速水砂混合桶内上部在回流管的出口上方设有过滤网板。

射流水回收装置包括回收漏斗，回收漏斗将钻孔的孔口罩住并通过挂钩挂接在用于支护顶板的钢丝网上，回收漏斗的最低端通过管接头与回流管的进口连接，豁口开设在回收漏斗上侧边缘处，豁口整体呈矩形结构，回收漏斗在豁口的左右两侧分别设有一条导向条板，两条导向条板的相对侧面之间均设有一条导槽，两条导槽平行且相对设置，两条导槽内插设有一块将豁口上半部封堵的挡板，挡板的下端和豁口的下端相对且均为半圆形结构，挡板上表面与豁口两侧的回收漏斗的内壁平滑过渡。