一种用于邻空煤巷消波减载的预裂控顶割缝装备的制作方法

本发明涉及岩层控制技术领域，具体涉及一种用于邻空煤巷消波减载的预裂控顶割缝装备。

背景技术：

随着工作面的推进，靠近开采煤层的坚硬顶板在倾向和走向上发生周期断裂，断裂瞬间释放的震动载荷严重威胁邻空巷道和工作面围岩的稳定性，为了解决上述难题，工程技术人员提出了预裂弱化顶板的方法，通过布置密集钻孔、钻孔松动爆破、钻孔水力压裂、钻孔定向水射流等技术提前预裂坚硬顶板，其中钻孔水力压力具有环保性能好、经济效益高、技术成熟等优势，应用最为广泛；但水力压裂技术中割缝方向与钻孔轴向垂直的现状严重影响了水力压裂技术的应用范围和应用效果，往往用多次、多向、多层的方法弱化顶板，大大减少了该技术的功效和优越性；基于以上分析，如何改变钻孔割缝方向与钻孔轴向的夹角成为该领域急需解决的工程技术难题。

技术实现要素：

本发明目的在于克服已有技术的不足之处，提供一种经济成本低、劳动强度小、操作简单的用于邻空煤巷消波减载的预裂控顶割缝装备。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于邻空煤巷消波减载的预裂控顶割缝装备，包括：驱动装置、轴承架、轴承、传动轮轴、传动链条、开缝钢管、目标轮轴、刀片组、开缝；所述驱动装置整体呈圆筒形，其内部存在螺纹，用于连接与之匹配的钻杆提供动力，其上方为第一圆锥齿轮；所述轴承架为具有一定厚度的钢环，焊接在开缝钢管上，内部焊接轴承；所述轴承用于固定驱动装置，使驱动装置与开缝钢管间发生相对旋转运动，共有两组轴承架和轴承；所述传动轮轴由第一轴承、旋转轴、链齿轮、第二圆锥齿轮组成，被第一轴承固定在开缝钢管上，第二圆锥齿轮与驱动装置上的第一圆锥齿轮铰接传递动力，与旋转轴固结，链齿轮与旋转轴固结，并向传动链条传递动力；所述传动链条一端链接在传动轮轴的链齿轮上，一端链接在目标轮轴的链齿轮上，传递动力；所述开缝钢管上存在两组开缝，开缝的开口大于刀片组的厚度；所述目标轮轴由第二轴承、旋转轴、链齿轮组成，并固结了刀片组；所述刀片组可做伸缩运动，长度可变，用于穿透开缝钢管的开缝切割岩石。

优选的，所述驱动装置的动力来源于平行钻孔轴向的钻杆旋转带来的动力，钻杆头部与驱动装置通过螺纹连接。

优选的，所述驱动装置上方的第一圆锥齿轮与驱动装置固结在一起，端面垂直于钻孔轴向。

优选的，所述轴承实现了确定固定驱动装置与开缝钢管的相对位置的功能，并允许驱动装置与开缝钢管之间发生相对旋转运动。

优选的，所述传动轮轴上第二圆锥齿轮的齿根圆直径大于传动轮轴上链齿轮齿顶圆直径与传动链条厚度的和，且传动轮轴上链齿轮齿顶圆直径与传动链条厚度的和大于传动轮轴上第一轴承的外径。

优选的，所述传动轮轴上的第二圆锥齿轮端面与驱动装置上的第一圆锥齿轮端面相互垂直，将绕钻孔中心轴旋转的力矩转换为绕垂直于钻孔中心轴旋转的力矩。

优选的，所述目标轮轴的轴向与传动轮轴的轴向相互平行，且目标轮轴与传动轮轴的间距大于刀片完全伸展的长度。

优选的，所述刀片组的刀片可由缩紧状态变为伸长状态，缩紧状态的刀片长度小于开缝钢管直径，完全伸长状态的刀片长度大于钻孔直径。

优选的，所述刀片组的刀片根据旋转后的离心力伸长，并切割岩石。

优选的，所述刀片组的刀片尾部固结于刚性弹簧的一端，根据旋转后离心力的大小控制弹簧的伸缩。

采用上述技术方案，本发明的有益效果：

（1）可重复性强、耗费时间短、经济成本低、环保性能好、操作简单；（2）缩短了多次、多向、多层预裂弱化顶板所花费的时间；（3）采用上述技术方案可实现一次割缝预裂坚硬顶板，在本技术领域内具有广泛的应用前景。

附图说明

图1是本发明中一种用于邻空煤巷消波减载的预裂控顶割缝装备的结构示意图；

图2为所述割缝装置的a-a剖面图；

图3为所述割缝装置的b-b剖面图；

图4为所述割缝装置的c-c剖面图。

图中，1-驱动装置、2-轴承架、3-轴承、4-传动轮轴、5-传动链条、6-开缝钢管、7-目标轮轴、8-刀片组、9-开缝、1-1螺纹、1-2第一圆锥齿轮、4-1第一轴承、4-2旋转轴、4-3链齿轮、4-4第二圆锥齿轮、7-1第二轴承、7-2旋转轴、7-3链齿轮。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明：

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

结合图1所示：一种用于邻空煤巷消波减载的预裂控顶割缝装备，包括：驱动装置1、轴承架2、轴承3、传动轮轴4、传动链条5、开缝钢管6、目标轮轴7、刀片组8、开缝9；所述驱动装置1整体呈圆筒形，其内部存在螺纹1-1，用于连接与之匹配的钻杆提供动力，其上方为第一圆锥齿轮1-2；所述轴承架2为具有一定厚度的钢环，所述轴承架的厚度为10-80mm，焊接在开缝钢管6上，内部焊接轴承3；所述轴承3用于固定驱动装置1，使驱动装置1与开缝钢管6间发生相对旋转运动，共有两组轴承架2和轴承3；所述传动轮轴4由第一轴承4-1、旋转轴4-2、链齿轮4-3、第二圆锥齿轮4-4组成，被第一轴承4-1固定在开缝钢管6上，第二圆锥齿轮4-4与第一圆锥齿轮1-2铰接传递动力，与旋转轴4-2固结，链齿轮4-3与旋转轴4-2固结，并向传动链条5传递动力；所述传动链条5一端链接在传动轮轴4的链齿轮4-3上，一端链接在目标轮轴7的链齿轮7-3上，传递动力；所述开缝钢管6上存在两组开缝9，开缝9的开口大于刀片组8的厚度；所述目标轮轴7由第一轴承7-1、旋转轴7-2、链齿轮7-3组成，并固结了刀片组8；所述刀片组8可做伸缩运动，长度可变，用于穿透开缝钢管6的开缝9切割岩石。

本实施例中，所述驱动装置1的动力来源于平行钻孔轴向的钻杆旋转带来的动力，钻杆头部与驱动装置1通过螺纹1-1连接。

本实施例中，所述驱动装置1上方的第一圆锥齿轮1-2与驱动装置1固结在一起，端面垂直于钻孔轴向。

本实施例中，所述轴承3实现了确定固定驱动装置1与开缝钢管6的相对位置的功能，并允许驱动装置1与开缝钢管6之间发生相对旋转运动。

本实施例中，所述传动轮轴4上第二圆锥齿轮4-4的齿根圆直径大于传动轮轴4上链齿轮4-3齿顶圆直径与传动链条5厚度的和，且传动轮轴4上链齿轮4-3齿顶圆直径与传动链条5厚度的和大于传动轮轴4上第一轴承4-1的外径。

本实施例中，所述传动轮轴4上的第二圆锥齿轮4-4端面与驱动装置1上的第一圆锥齿轮1-2端面相互垂直，将绕钻孔中心轴旋转的力矩转换为绕垂直于钻孔中心轴旋转的力矩。

本实施例中，所述目标轮轴7的轴向与传动轮轴4的轴向相互平行，且目标轮轴7与传动轮轴4的间距大于刀片组8完全伸展的长度。

本实施例中，所述刀片组8可由缩紧状态变为伸长状态，缩紧状态的刀片长度小于开缝钢管6直径，完全伸长状态的刀片长度大于钻孔直径。

本实施例中，所述刀片组8根据旋转后的离心力伸长，并切割岩石。

本实施例中，所述刀片组8的尾部固结于刚性弹簧的一端，根据旋转后离心力的大小控制弹簧的伸缩。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出更动或修饰等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，均仍属于本发明技术方案的范围内。