一种高压水射流自动切割远程控制掘进方法与流程

本发明涉及煤矿巷道掘进领域，特别是一种高压水射流自动切割远程控制掘进方法，实现了煤矿巷道全断面掘进的远程控制，提高了掘进作业的安全性，极大地降低了作业面的的粉尘以及采动对巷道围岩的扰动影响，对煤矿的安全生产具有重要的指导意义。

技术背景

随着机械化程度的不断提高，煤矿巷道的掘进广泛采用综合掘进机掘进，综合掘进机施工速度快，工作效率高，但是针对复杂地质条件下的巷道掘进，在实际施工中存在一些无法克服的技术难题，主要表现在以下几点：①在进行巷道下行掘进时，综合掘进机稳定性难以控制；②在掘进过程中，虽然综合掘进机具有一定的喷雾除尘作用，但是除尘效果较差；③巷道底板为泥岩等软弱煤岩体时，易导致综合掘进机下陷，难以进行回撤；④巷道断面的成型效果差，对巷道围岩的扰动破坏较大。鉴于上述巷道掘进过程中存在的问题，相关研究学者尝试着将高压水射流技术应用于巷道掘进作业。高压水射流技术是一种高效、多功能的新型实用技术，在工程应用中具有广阔的应用前景，它以水作为工作介质，通过高压泵和特定形状的喷嘴形成高压射流束，具有能量集中、无热效应等优点。高压水射流技术以其独特的优越性，使得这项技术成功应用于煤矿开采作业中，对改善煤矿的安全生产状况发挥着积极重要的作用。但由于高压水射流具有一定的危险性，现在所采用的高压水射流掘进技术尚未实现远程控制作业，在一定程度了阻碍了该技术在煤矿巷道掘进领域中的应用，鉴于此，发明一种高压水射流自动切割远程控制掘进系统势在必行。

技术实现要素：

针对上述情况，为解决现有技术之缺陷，本发明之目的就是提供一种高压水射流自动切割远程控制掘进方法，可有效解决现阶段煤矿巷道掘进过程中综掘机不易回撤、粉尘浓度大、成型效果差、安全性差的技术难题。

本发明解决的技术方案是，包括以下步骤：

第一步，在煤矿掘进巷道掘进作业面进行设备组装，首先将前部千斤顶、后部千斤顶分别通过第二油管、第三油管与液压泵连接，行走转动装置的液压传动箱通过第一油管与液压泵连接，液压泵的电磁阀分别通过第一导线、第二导线、第三导线与远程操作台的配电开关连接，分别控制前部千斤顶、后部千斤顶、液压传动箱，将摄像头安装在水射流架后端，通过第四导线与远程操作台的显示器连接，将高压水管与高压水软管连接，将高压水软管与高压泵连接，将高压泵通过第五导线与远程操作台配电开关连接；

第二步，进行各个设备连接的检查，确保设备连接牢固，启动远程操作台的显示器，调整摄像头的监测方位，试启动前部千斤顶、后部千斤顶、液压传动箱，查看运转状况；

第三步，在安装水刀之前，启动高压水泵，冲洗高压水管管道内部的铁锈、污渍，以防堵塞水刀的喷嘴；

第四步，完成上述准备操作后，即可进行水力切割掘进作业，将水射流架置于巷道断面轴线位置，操作远程操作台的配电箱控制液压泵的电磁阀，启动液压泵促使前部千斤顶伸出，将水刀升至巷道断面的上部，操作远程操作台的配电箱启动高压水泵，进行巷道断面上部岩体的高压水射流切割，在进行切割过程中，操作远程操作台的配电箱，通过操作液压泵启动行走转动装置的液压传动箱，促使水刀在巷道断面的轴线两侧左右循环摆动，按照巷道断面设计尺寸依次由上而下循环切割岩体；

第五步，待切割至巷道断面底部时，停止作业，清理切割剥落的巷道断面岩体，然后重新将水刀升至巷道断面的上部按照上一作业循环进行切割掘进作业。

本发明通过远程操作台配电开关与液压泵电磁阀、高压水泵连接，进而实现水刀上仰、下俯以及左右摆动切割巷道断面，同时通过摄像头将切割作业画面在远程操作台的显示器进行显示，实现水射流作业的远程操作与控制，大大提高了整个作业过程的安全性和可靠性，提高了巷道断面成型效果，是高压水射流掘进方法上的创新。

附图说明。

图1 为本发明的立体构成图。

图2 为本发明切割装置左视图。

图3为本发明切割装置立体图。

图4为本发明切割装置上部结构立体图。

图5 为本发明水刀结构组装立体图。

图6为本发明切割巷道断面上部岩体使用状态图。

图7 为本发明切割巷道断面下部岩体使用状态图。

具体实施方式。

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

由图1-7给出，本发明在具体实施时，利用高压水射流自动切割远程控制掘进装置，然后按以下步骤进行：

第一步，在煤矿掘进巷道掘进作业面进行设备组装，首先将前部千斤顶23、后部千斤顶22分别通过第二油管12、第三油管13与液压泵6连接，行走转动装置4的液压传动箱24通过第一油管11与液压泵6连接，液压泵6的电磁阀34分别通过第一导线16、第二导线17、第三导线18与远程操作台8的配电开关21连接，分别控制前部千斤顶23、后部千斤顶22、液压传动箱24，将摄像头5安装在水射流架3后端，通过第四导线15与远程操作台8的显示器20连接，将高压水管2与高压水软管14连接，将高压水软管14与高压泵7连接，将高压泵7通过第五导线19与远程操作台配电开关21连接；

第二步，进行各个设备连接的检查，确保设备连接牢固，启动远程操作台8的显示器20，调整摄像头5的监测方位，试启动前部千斤顶23、后部千斤顶22、液压传动箱24，查看运转状况；

第三步，在安装水刀1之前，启动高压水泵7，冲洗高压水管2管道内部的铁锈、污渍，以防堵塞水刀1的喷嘴32；

第四步，完成上述准备操作后，即可进行水力切割掘进作业，将水射流架3置于巷道断面轴线位置，操作远程操作台8的配电箱21控制液压泵6的电磁阀34，启动液压泵促使前部千斤顶23伸出，将水刀1升至巷道断面37的上部，操作远程操作台8的配电箱21启动高压水泵7，进行巷道断面37上部岩体的高压水射流切割，在进行切割过程中，操作远程操作台8的配电箱21，通过操作液压泵6启动行走转动装置4的液压传动箱24，促使水刀1在巷道断面37的轴线两侧左右循环摆动，按照巷道断面设计尺寸依次由上而下循环切割岩体；

第五步，待切割至巷道断面37底部时，停止作业，清理切割剥落的巷道断面岩体，然后重新将水刀1升至巷道断面37的上部按照上一作业循环进行切割掘进作业。

所述的高压水射流自动切割远程控制掘进装置包括水射流架、水刀、液压泵、千斤顶和高压水管，水射流架3装在行走转动装置4上，水射流架3上装有固定支架9、活动支架10，高压水管2经水管支撑架26与活动支架10连接，高压水管2前端与水刀1连接，后端通过高压水软管14与高压水泵7连接，高压水泵7通过第五导线19与远程操作台8的配电开关21连接，活动支架10与固定支架9通过前部销轴36、后部销轴35连接在一起，同时活动支架10与固定支架9通过后部销轴35与水射流架3连接，行走转动装置4通过前部千斤顶23与固定支架9连接，水射流架3通过后部千斤顶22与活动支架10连接，前部千斤顶23、后部千斤顶22分别通过第二油管12、第三油管13与液压泵6相连接，行走转动装置4的液压传动箱24通过第一油管11与液压泵6连接，液压泵6的电磁阀34分别通过第一导线16、第二导线17、第三导线18与远程操作台8的配电开关21连接，分别控制前部千斤顶23、后部千斤顶22、液压传动箱24，摄像头5安装在水射流架3后侧，通过第四导线15与远程操作台8的显示器20连接。

为了保证使用效果，所述的水射流架3由方管钢焊接而成，其下部与行走转动装置4通过焊接连接在一起，水射流架3通过后部销轴35与活动支架10、固定支架9连接，实现活动支架10在水射流架3上转动。

所述的行走转动装置4包括上部盖板、下部盖板，上、下盖板通过液压传动箱24连接，上部盖板焊接有支腿27，支腿27与下部盖板间距1mm，在液压传动箱24的作用下促使上部盖板转动，下部盖板上装有轮轴28，可实现在巷道中行走。

所述的高压水管2通过前后两个水管支撑架26固定在活动支架10上，高压水管2前端与水刀1螺纹连接。

所述的活动支架10前部两侧设有镂空槽，满足前部销轴36滑动，活动支架10通过后部千斤顶22的伸缩带动活动支架10前进和后退，进而调节水刀与巷道断面岩体的距离。

所述的前部千斤顶23一端通过底座25与行走转动装置4固定在一起，另一端与固定支架9相连接，通过前部千斤顶23的伸缩实现活动支架10、固定支架9的上仰与下俯，进而实现水刀1切割巷道断面上部与下部的岩体。

所述的水刀1由密封套圈30、接头29、橡胶密封垫片31、高压水喷嘴32、喷嘴固定器33依次连接在一起构成。

本发明的使用情况是，前部千斤顶可以实现活动支架与固定支架的升降，进而实现水刀切割巷道断面上部和下部的岩体，后部千斤顶可以调节水刀与巷道岩体的距离，行走转动装置的液压传动箱可以实现水射流架的左右旋转，进而实现水刀切割巷道全断面岩体而不需要左右移动水射流架。本发明通过远程操作台配电开关与液压泵电磁阀、高压水泵连接，进而实现水刀上仰、下俯以及左右摆动切割巷道断面，同时通过摄像头将切割作业画面在远程操作台的显示器进行显示，实现水射流作业的远程操作与控制，大大提高了整个作业过程的安全性和可靠性，提高了巷道断面成型效果。在进行巷道掘进作业时，通过摄像头5的监测将高压水射流的作业现场画面在远程操作台8的显示器20上进行实时监测与控制，通过远程操作台8控制前部千斤顶23、液压传动箱24以及后部千斤顶22的伸缩，分别实现水刀1的上仰下俯、左右循环切割以及调节水刀1与巷道断面岩体的距离，进而实现巷道全断面掘进的远程控制。

本发明提供的一种高压水射流自动切割远程控制掘进方法，实现了煤矿巷道全断面掘进的远程控制，大大提高了掘进工作面的安全性，极大地减少了作业面的粉尘以及采动对巷道围岩的扰动影响，提高了巷道断面的成型效果，同时为高压水射流技术在煤矿领域的应用提供了技术保证，是高压水射流掘进方法上的创新，对现代化煤矿的安全生产具有重要的指导意义。