一种带有打孔套筒的软岩层支撑设备的制作方法

本发明属于煤矿开采方法领域，尤其涉及一种带有打孔套筒的软岩层支撑设备。

背景技术：

1、使用110工法对煤矿进行无煤柱开采，当一片区域被采空后，需要在巷道一侧对巷道上部的煤层顶板进行切顶，将巷道上的顶板切断从而卸除巷道上方的压力，保证巷道的安全，通常使用钻孔机在煤层顶板处沿切缝方向均匀打孔，并在孔道中添入炸药引爆将顶板炸断。

2、授权公告号为cn111456733b的中国专利公开了一种煤矿顶板切缝方法。设定煤矿顶板的钻孔位置及数量；钻孔设置在切顶线上，切顶线在煤矿巷道内顶板上且沿挡矸网一侧设置，钻孔轴线在竖直方向上向挡矸网一侧倾斜7-13度设置；在煤矿巷道中使用液压支撑将待切缝的顶板支撑；在顶板上打出钻孔，在每一个钻孔安装孔口装置，然后在钻孔内注满水；将能量转换器与脉冲功率驱动源连接；然后将能量转换器放置在钻孔中；启动脉冲功率驱动源向能量转换器放电，能量转换器产生的冲击波将顶板致裂；冲击波的强度为230-239mpa；多个钻孔产生的裂缝相互贯穿形成裂缝带，也即完成煤矿顶板的切缝作业。

3、但是上述已公开方案存在如下不足之处：针对软岩层进行打孔作业时，其钻孔设备进行打孔时，打孔处的的柔软岩层易塌落，造成孔道开口过大难以填装炸药后进行密封，由于岩层较软孔道难以维持形状，在打孔之后将打孔设备抽出孔道，孔道内塌落的碎石会将孔道堵塞，需要对孔道进行清理甚至重新进行打孔才能够填装炸药，在添入炸药进行爆破时，软岩层内部质地不均，爆破产生的裂缝方向不一，导致切线并不连续使顶板上卸压效果不均。

4、鉴于上述不足之处，本发明提出一种软岩层支撑切顶方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种带有打孔套筒的软岩层支撑设备，利用支撑柱将顶梁顶向顶板为巷道提供支撑，同时为打孔作业进行稳定的支撑，在打孔过程中利用顶板对打孔处的岩层进行支撑，避免孔道开口处碎石塌落，利用向岩层中插入打孔套，维持支撑孔道形状避免碎石堵塞孔道的同时，带有倒齿的打孔套起到锚定岩层避免塌落的作用，在打孔完成填装炸药进行爆破时，爆炸使两片打孔半桶向外炸开，对软岩层进行横向切割，引导裂缝的方向使裂缝形成一条连续的平直的切线切断顶板，提高切顶的效果。

2、本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种带有打孔套筒的软岩层支撑设备，包括顶梁，所述顶梁下侧两端处对称分布固定连接有两个能够伸缩的支撑柱，所述支撑柱11水平方向一端固定连接有移动部件，所述移动部件连接有移动架25，所述移动架25远离移动部件的一端向一侧弯折，所述移动架25弯折的一端连接有软岩层打孔套筒，所述液压缸18内滑动连接有活塞43,所述液压缸18外侧位于液压缸18底端的一侧处固定设置有注油口55，所述43上端中心处设置有用于打孔的打孔套，所述液压缸18上端开口处转动连接有顶板26，所述打孔套内设置有喷水部件，所述43下端设置有供水部件。

3、优选的，所述移动部件包括滑槽架，所述滑槽架与顶梁水平方向一端固定连接，所述滑槽架远离支撑柱的一侧中心处开设有竖直方向的滑槽，所述滑槽上端开口处固定连接有螺杆座，所述螺杆座内位于滑槽对应位置处转动连接有螺杆，所述滑槽内滑动连接有滑块，所述滑块与螺杆啮合传动连接，所述螺杆伸出滑槽架底部的一端固定连接有第三齿轮，所述滑槽架底侧固定连接有与滑槽架伸出第三齿轮的一端转动连接的第二支座，所述滑槽架靠近支撑柱的一侧靠近第三齿轮的一端处固定连接有第三支座，所述第三支座远离第二支座的一侧固定连接有第二电机，所述第二电机的动力输出轴穿过第三支座和第二支座且与第三支座和第二支座相对转动，所述第二电机的动力输出轴上位于第三支座和第二支座之间处固定连接有第四齿轮，所述第四齿轮与第三齿轮啮合传动连接。

4、优选的，所述滑块远离液压缸的一侧上开设有锁定孔，所述顶梁远离液压缸的一侧位于锁定孔对应位置处固定连接有电磁阀，所述电磁阀内滑动连接有伸入顶梁和滑槽架内用于锁定滑块的锁定杆。

5、优选的，所述活塞远离移动架的一侧固定连接有固定座，所述固定座远离活塞的一侧固定连接有弹簧，所述弹簧远离活塞的一端与液压缸内侧底部固定连接，所述活塞靠近移动架的一端圆周面上按圆周方向均匀分布固定连接有两个锁定头，所述液压缸外侧圆周面上位于液压缸底端的一侧处固定设置有与液压缸内部连通的注油口，位于所述液压缸下方处设置有液压油箱，所述液压油箱远离滑槽架的一侧固定连接有液控站，所述液控站与之间通过软管连接。

6、优选的，所述打孔套包括固定环，所述固定环与活塞接触的内壁上位于两个锁定头对应位置处按圆周方向均匀分布开设有两个个锁定槽，每个所述锁定头分别伸入对应的锁定槽内从而使固定环与活塞之间相互咬合固定，所述固定环外壁上按圆周方向均匀分布固定连接有两个第二合页，每个所述第二合页远离固定环的一端内转动连接有第一合页，两个所述第一合页相互靠近的两侧固定连接有两个相互对称的打孔半桶，每个所述打孔半桶的外侧圆周面上对称分布固定设置有一组将打孔套固定在煤层顶块内的锯齿状的切齿，每个所述打孔半桶上位于切齿中间处开设有与打孔半桶内部连通的通槽，所述固定环下端能够连接用于延长打孔套长度的延长管，每个所述延长管的圆周外壁上对称分布有两组切齿，每个所述延长管的下端开设有用于连接活塞或者其他延长管的锁定槽，每个所述延长管的上端固定设置有用于连接固定环或其他延长管的突榫，每个所述延长管的上端开设有方便喷水套滑动的滑道。

7、优选的，所述喷水部件包括喷水套，所述喷水套的外壁上位于通槽的对应位置处均匀分布固定连接有一组第二喷头，每个所述第二喷头内开设有与喷水套内部连通的喷孔，所述喷水套远离固定环的一端固定连接有与喷水套内部连通的第一喷头，所述第一喷头远离喷水套的一端伸出两个打孔半桶的圆锥尖端。

8、优选的，所述供水部件包括固定座42，所述活塞43远离移动架25的一侧连接有固定座42,所述固定座42与液压缸18内侧底部之间连接有弹簧41，所述固定座42内壁连接有导管14，与通孔连通的导管，所述活塞轴心处开设有贯通的通孔，所述导管远离固定环的一端伸出液压缸底部与液压缸紧密贴合相对滑动，所述导管内均匀分布设置有抗压的钢圈，所述导管伸出液压缸的一端固定连通连接有高压泵，所述高压泵的靠近液压油箱的一侧固定连通连接有水箱。

9、优选的，所述移动架底侧位于液压缸对应位置处固定连接有环绕于液压缸外侧且带有缺口的限位环，所述液压缸外壁上位于限位环的缺口处固定连接有限位块，所述液压缸外壁上贴近于限位环处固定连接有第一齿轮，所述移动架底侧远离液压缸的一侧处固定连接有第一支座，所述第一支座远离移动架的一侧固定连接有第一电机，所述第一电机的动力输出端穿过第一支座固定连接有第二齿轮，所述第二齿轮与第一齿轮啮合传动连接。

10、一种带有打孔套筒的软岩层支撑设备方法,方法流程如下：

11、s1:操作人员将设备假设在巷道的指定位置，然后向水箱12内注满水，然后控制支撑柱11伸长，使顶梁10顶住巷道顶部对巷道进行支撑；

12、s2:控制移动部件使移动架25下移到最底部，然后操作人员将打孔套放入液压缸18内，使锁定头45与锁定槽54对准并旋转，从而将打孔套固定于固定环44上；

13、s3:然后控制移动部件使移动架25上移，最终使顶板26顶在煤层顶板上，然后控制电磁阀39使锁定杆40伸入锁定孔38内对滑块30进行锁定，保证对打孔处的岩层进行有效支撑，避免对软岩层进行打孔的过程中打孔处塌落影响打孔；

14、s4:然后操作人员向液压缸18内注入高压油液，使活塞43推动打孔套进入煤层顶板内进行打孔，此过程中导管14内的抗压的钢圈能够避免导管14被液体压力挤压变形，从而避免液压缸18内的液压油从导管14与液压缸18之间的缝隙处泄露；

15、s5:打孔套进入软岩层顶板内的过程中，打孔处周围岩层和土壤碎裂产生碎石，利用打孔套挤压碎石保持孔道形状，避免碎石土壤等塌落时堵塞孔道，同时在打孔套时压碎石和土壤与切齿47之间相互磨擦挤压，碎石与切齿47之间相互咬合保证碎石稳定不塌落的同时使打孔套稳定的固定在顶板中；

16、s6:与此同时操作人员启动高压泵13将水注入到喷水套46内，喷水套46内的水压增大，水从孔径细小的第一喷头28处喷出形成高压水流用于冲击切割岩层，同时喷水套46内的水从第二喷头49喷出切割孔壁，使打孔套便于进入顶板软岩层内；

17、s7:当打孔套打入顶板内后，控制液压缸18转动打孔套与固定环44脱离，活塞43在弹簧41的拉力下复位，同时关闭高压泵13停止供水，液压缸18下移喷水部件随之滑出打孔套，操作人员向液压缸18内安装并旋转锁定一个延长管52，然后将喷水部件滑动安装在52内，然后控制液压缸18再次上升，将延长管52与打孔套连接；

18、s8:将延长管52和打孔套继续推入岩层顶板深处，同时控制高压泵13向喷水套46内注入高压水，在水压的作用下喷水套46在延长管52内滑动并最终停在最远处的打孔套内，不断喷水切割孔道；

19、s9:在将延长管52打入后，关闭高压泵13，喷水套46在重力作用下回到液压缸18内，重复液压缸18旋转解锁并下移，添加新的延长管52并重复s7和s8的步骤，直至达到预定深度，打孔套以及多个延长管52留在顶板内，设备复位等待后续向延长管52和打孔套内炸药；

20、s10:将炸药填装至打孔套内之后引燃炸药，爆炸使两片打孔半桶27向两侧移动切割岩层顶板，从而控制岩层顶板按照切顶打孔方向断裂，保证切顶质量。

21、与现有技术相比，本一种带有打孔套筒的软岩层支撑设备有以下优点：

22、利用支撑柱将顶梁顶向顶板为巷道提供支撑，同时为打孔作业进行稳定的支撑，在打孔过程中利用顶板对打孔处的岩层进行支撑，避免孔道开口处碎石塌落，利用向岩层中插入打孔套，维持支撑孔道形状避免碎石堵塞孔道的同时，带有倒齿的打孔套起到锚定岩层避免塌落的作用，在打孔完成填装炸药进行爆破时，爆炸使两片打孔半桶向外炸开，对软岩层进行横向切割，引导裂缝的方向使裂缝形成一条连续的平直的切线切断顶板，提高切顶的效果。