一种沿空巷道切顶卸压定向水力切槽远程控制装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及沿空巷道切顶卸压定向水力切槽远程控制装置，可有效解决煤矿沿空巷道定向切顶卸压的技术难题，其解决的技术方案是，水射流架一端的第二支撑底座上固定有轴向推进油缸及转筒，另一端的第一支撑底座分别与活动支架、固定支架固定在一起，活动支架和固定支架经第一长销子、第二长销子连接在一起，后端的第二长销子与水射流架固定在一起，活动支架上装有活动水管，活动支架上固定有环向转动油缸，环向转动油缸另一端与活动水管连接在一起，活动水管一端装有水刀，另一端与高压水泵相连接，本实用新型安全可靠，为高压水射流切槽技术在矿井中的安全应用提供了技术保证，是高压水射流切割设备上的创新。
【专利说明】
一种沿空巷道切顶卸压定向水力切槽远程控制装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及煤矿生产领域，特别是一种沿空巷道切顶卸压定向水力切槽远程控制装置。
【背景技术】
[0002]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，通过高压栗和特定形状的喷嘴形成高压射流束，可用于金属表面除锈、平面切割、注水钻孔等作业，具有能量集中、无热效应等优越性。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中，对改善煤矿的安全生产状况发挥着积极重要的作用。在我国煤矿的煤巷掘进、防治煤与瓦斯突出、治理工作面回风隅角瓦斯积聚以及清仓泥浆工作中得到广泛应用。目前针对沿空巷道顶板切顶卸压多采取的措施是深孔爆破、钻孔卸压、煤层注水，但由于地质条件的限制，使用效果多不理想，将而高压水射流切割技术用于煤矿沿空巷道顶板卸压，能够克服地质条件因素的限制，在煤矿应用前景较为广阔。但由于高压水射流具有一定的危险性，现在所采用的水射流装置难以完成定向远程控制操作，在一定程度上阻碍了水力切槽在矿井生产中的应用，鉴于此，研制出一种沿空巷道切顶卸压定向水力切槽远程控制装置来更好的完成水力切槽技术在矿井中的发展应用势在必行。
【发明内容】
[0003]针对上述情况，为解决现有技术之缺陷，本实用新型之目的就是提供一种沿空巷道切顶卸压定向水力切槽远程控制装置，可有效解决煤矿沿空巷道定向切顶卸压的技术难题。
[0004]本实用新型解决的技术方案是，包括水射流架、液压栗、高压水栗、水刀和远程控制操作台，水射流架由焊接在一起的方钢管构成，水射流架一端的第二支撑底座上固定有轴向推进油缸及转筒，另一端的第一支撑底座分别与活动支架、固定支架固定在一起，活动支架和固定支架经第一长销子、第二长销子连接在一起，后端的第二长销子与水射流架固定在一起，活动支架上装有活动水管，活动支架上固定有环向转动油缸，环向转动油缸另一端与活动水管连接在一起，活动水管一端装有水刀，另一端与高压水栗相连接，高压水栗的电磁阀通过第三导线与远程控制操作台上的电路控制箱相连接，固定支架上装有光栅位移传感器，光栅位移传感器移动头与活动支架固定在一起，水射流架后端装有摄像头，轴向推进液压油缸、环向转动液压油缸经油管与液压栗相连接，液压栗的电磁阀通过第二导线与远程控制操作台上的电路控制箱相连接，摄像头、光栅位移传感器分别经第一导线、光栅线缆与远程控制操作台上的显示器、光栅数显表相连接。
[0005]本实用新型通过将液压油缸、摄像头和光栅位移传感器分别与远程控制操作台上的电路控制箱、监视显示器及光栅数显表进行连通即可实现水力切槽的远程监控作业，在很大程度上保证了作业的安全性和可靠性，为高压水射流切槽技术在矿井中的安全应用提供了技术保证，是高压水射流切割设备上的创新。
【附图说明】
[0006]图1为本实用新型的立体结构示意图。
[0007]图2为本实用新型水力切槽部分结构立体示意图。
[0008]图3为本实用新型水力切槽部分上部结构立体示意图。
[0009]图4为本实用新型水射流架立体图。
[0010]图5为本实用新型活动支架立体图。
[0011]图6为本实用新型固定支架立体图。
[0012]图7为本实用新型水刀立体图。
[0013]图8为本实用新型水刀装配图。
[0014]图9为本实用新型的使用状态图。
【具体实施方式】
[0015]以下结合附图对本实用新型的【具体实施方式】作进一步详细说明。
[0016]由图1-9给出，本实用新型包括水射流架、液压栗、高压水栗、水刀和远程控制操作台，水射流架16由焊接在一起的方钢管构成，水射流架16—端的第二支撑底座18上固定有轴向推进油缸4及转筒，另一端的第一支撑底座17分别与活动支架5、固定支架6固定在一起，活动支架5和固定支架6经第一长销子23、第二长销子24连接在一起，后端的第二长销子23与水射流架16固定在一起，活动支架5上装有活动水管2，活动支架5上固定有环向转动油缸3，环向转动油缸3另一端与活动水管2连接在一起，活动水管2—端装有水刀I，另一端与高压水栗32相连接，高压水栗32的电磁阀通过第三导线33与电路控制箱28相连接，固定支架6上装有光栅位移传感器7，光栅位移传感器7移动头与活动支架5固定在一起，水射流架16后端装有摄像头12，轴向推进液压油缸4、环向转动液压油缸3经油管与液压栗11相连接，液压栗11的电磁阀通过第二导线30与远程控制操作台8上的电路控制箱28相连接，摄像头12、光栅位移传感器7分别经第一导线29、光栅线缆25与远程控制操作台8上的显示器9、光栅数显表10相连接。
[0017]为了保证使用效果，所述的水刀I长91mm，最大直径为50mm，在最大直径段有两个对称分布的直径为35mm、深9mm的圆柱形凹槽，在圆柱形凹槽内依次安装有橡胶密封垫20、喷嘴21、喷嘴压盖22，水刀I与活动水管2螺纹连接在一起，水刀I两侧各有一个喷嘴21，两侧切槽相对称。
[0018]所述的水射流架16长700mm、宽450mm，由厚度为3mm、尺寸为50mmX 50mm的方钢焊接制成，在四根竖立方钢底部焊接有10mmX 10mmX 1mm的钢板19作为垫块，保证支架的稳定性。
[0019]所述的光栅位移传感器7移动头经光栅线缆25与光栅数显表10连接在一起，光栅位移传感器7测量量程为350mm。
[0020]所述的活动支架5长650mm、宽300mm、厚8mm，为“U”型结构，在活动支架5—端伸出长125mm、宽10mm的翼板27，翼板27上经第三支撑底座26固定有环向转动油缸3，在活动支架5的两侧各有满足第一长销子23、第二长销子24滑动的长170mm、宽20mm的槽，槽两侧为圆弧形，活动支架5的前端与轴向推进油缸4的前端第二支撑底座18固定在一起。
[0021 ] 所述的固定支架6长500mm、宽330mm、厚8mm，为“U”型结构，为减轻装置重量，在固定支架6的底面设有长380mm、宽330mm的槽，同时在固定支架6的两侧也设有长310mm、宽50mm的槽，槽两侧为圆弧形，固定支架6的前端与转筒15的上端第一支撑底座17固定在一起。
[0022]所述的转筒15内有两个固定轴，轴的两端分别通过第一支撑底座17与水射流架16、固定支架6连接固定在一起，轴上有外螺纹，转筒15内部有内螺纹，通过转筒15的旋转来调节固定支架6向上仰起的角度，来完成沿空巷道顶板的定向切顶卸压。
[0023]所述的活动水管2外直径32mm、内直径12mm，活动水管2由两个水管支座13固定在活动支架5上，水管支座13内表面与活动水管2之间滑动连接，活动水管2经固定支座14与环向转动油缸3相连接，活动水管2在环向转动油缸3的带动下转动，活动水管2前端有外螺纹，与水刀I的外螺纹旋装在一起，后端通过输水管31与高压水栗32相连接。
[0024]所述的远程控制操作台8操作界面倾角为60度，方便数据观测及控制，上方安装有显示器9、光栅数显表10和电路控制箱28，电路控制箱28为BXPK系列防爆型电路控制装置(市售产品)或单片机控制器或可编程控制器，并且显示器9、光栅数显表10均由电路控箱28进行控制，其中，显示器9通过第一导线29与水射流架16上方的摄像头12相连接，光栅数显表10通过光栅线缆25与光栅位移传感器7相连接，电路控制箱28通过第二导线30、第三导线33分别与液压栗11的电磁阀及高压水栗32的电磁阀相连接，同时，液压栗11通过电磁阀分别控制轴向推进油缸4和环向转动油缸3。
[0025]本实用新型的原理是:在进行高压水射流切槽作业时，通过摄像头12的拍摄作用可以清晰的看到水射流支架16上设备(水力切槽部分)的运转情况，通过电路控制箱28远程控制轴向推进油缸4与环向转动油缸3以此来实现轴向切槽和环向切槽，同时，轴向推进油缸4带动活动支架5的位移数据可以通过光栅位移传感器7进行监测，并在光栅数显表10上进行显示，位移数据也为操作电路控制箱28提供了依据，一切控制操作都通过精密仪器进行远程控制，大大提高了水力切槽的安全保障。
[0026]本实用新型的使用情况是:在煤矿沿空巷道中，首先在顶板倾斜方向上进行钻孔，待钻孔完成后，旋转转筒15，将固定支架6升起，由于活动水管2可通过螺纹连接实现接长，将接长后的活动水管2前端与水刀I连接并推入钻孔中，将显示器9、光栅数显表10分别与水射流架上方的摄像头12、光栅位移传感器7连接，液压栗11与轴向推进油缸4和环向转动油缸3进行连接，将液压栗11的电磁阀与电路控制箱28连接;检查光栅位移传感器7的连接情况，检查是否灵敏，并对光栅数显表进行清零校正;检查轴向推进油缸4和环向转动油缸3与液压栗11的连接情况，检查液压栗11是否漏油以及油量多少情况;检查摄像头12与显示器9之间的连接情况，校正摄像头12的监视方向，以便显示器9能监视到水射流架上设备作业的详细情况;检查工作完毕后，启动高压水栗32实施水力切槽作业，然后操作电路控制箱28，使轴向推动油缸4缓慢伸出，推动活动支架5向前伸出，从而实现钻孔的轴向切缝，观察光栅数显表10，待切槽长度达到设计要求时停止轴向推进油缸4作业，操作电路控制箱28使其向环向转动油缸3供油，进行环向切槽，然后停止向环向推动油缸3供油，操作电路控制箱28使轴向推进油缸4回油收缩，进行后退轴向切槽，回油完毕后再将环向转动油缸3回油，边回油边切槽，从而扩大切槽的范围。通过进行定向切槽有利于加速顶板裂纹的扩展和岩块的断裂，进而减小沿空巷道煤柱上方的应力集中，同时该装置根据需要也可以实现钻孔的轴向和环向的单一对称定向切槽。在进行水力切槽的过程中，若由显示器9发现设备运转异常，应立即操作电动控制箱28关闭高压水栗32及液压栗11，停止水力切槽作业，查找并处理故障后方可继续作业。
[0027]本实用新型充分利用了现代化的精密测量仪器和监控仪器，实现了高压水射流切槽技术的远程控制，大大降低了沿空巷道煤柱上方的应力集中，保证了沿空巷道切顶卸压定向水力切槽的安全性和可靠性，为高压水射流切槽技术在矿井中的安全应用提供了技术保证。因此，沿空巷道切顶卸压定向水力切槽远程控制装置的研发，对煤矿的安全生产具有重要的指导意义。
【主权项】
1.一种沿空巷道切顶卸压定向水力切槽远程控制装置，包括水射流架、液压栗、高压水栗、水刀和远程控制操作台，其特征在于，水射流架(16)由焊接在一起的方钢管构成，水射流架(16)—端的第二支撑底座(18)上固定有轴向推进油缸(4)及转筒，另一端的第一支撑底座(17)分别与活动支架(5)、固定支架(6)固定在一起，活动支架(5)和固定支架(6)经第一长销子(23)、第二长销子(24)连接在一起，后端的第二长销子(23)与水射流架(16)固定在一起，活动支架(5)上装有活动水管(2)，活动支架(5)上固定有环向转动油缸(3)，环向转动油缸(3)另一端与活动水管(2)连接在一起，活动水管(2)一端装有水刀(I)，另一端与高压水栗(32)相连接，高压水栗(32)的电磁阀通过第三导线(33)与远程控制操作台(8)上的电路控制箱(28)相连接，固定支架(6)上装有光栅位移传感器(7)，光栅位移传感器(7)移动头与活动支架(5)固定在一起，水射流架(16)后端装有摄像头(12)，轴向推进液压油缸(4)、环向转动液压油缸(3)经油管与液压栗(11)相连接，液压栗(11)的电磁阀通过第二导线(30)与远程控制操作台(8)上的电路控制箱(28)相连接，摄像头(12)、光栅位移传感器(7)分别经第一导线(29)、光栅线缆(25)与远程控制操作台(8)上的显示器(9)、光栅数显表(10)相连接。2.根据权利要求1所述的沿空巷道切顶卸压定向水力切槽远程控制装置，其特征在于，所述的水刀(I)长91mm，最大直径为50mm，在最大直径段有两个对称分布的直径为35mm、深9mm的圆柱形凹槽，在圆柱形凹槽内依次安装有橡胶密封垫(20)、喷嘴(21)、喷嘴压盖(22)，水刀(I)与活动水管(2)螺纹连接在一起，水刀(I)两侧各有一个喷嘴(21)，两侧切槽相对称。3.根据权利要求1所述的沿空巷道切顶卸压定向水力切槽远程控制装置，其特征在于，所述的水射流架(16)长700mm、宽450mm，由厚度为3mm、尺寸为50mm X 50mm的方钢焊接制成，在四根竖立方钢底部焊接有10mmX 10mmX 1mm的钢板(19)作为垫块。4.根据权利要求1所述的沿空巷道切顶卸压定向水力切槽远程控制装置，其特征在于，所述的光栅位移传感器(7)移动头经光栅线缆(25)与光栅数显表(10)连接在一起，光栅位移传感器(7)测量量程为350mm。5.根据权利要求1所述的沿空巷道切顶卸压定向水力切槽远程控制装置，其特征在于，所述的活动支架(5)长650mm、宽300mm、厚8mm，为“U”型结构，在活动支架(5)—端伸出长125mm、宽10mm的翼板(27)，翼板(27)上经第三支撑底座(26)固定有环向转动油缸(3)，在活动支架(5)的两侧各有满足第一长销子(23)、第二长销子(24)滑动的长170mm、宽20mm的槽，槽两侧为圆弧形，活动支架(5)的前端与轴向推进油缸(4)的前端第二支撑底座(18)固定在一起。6.根据权利要求1所述的沿空巷道切顶卸压定向水力切槽远程控制装置，其特征在于，所述的固定支架(6)长500mm、宽330mm、厚8mm，为“U”型结构，在固定支架(6)的底面设有长380mm、宽3 30mm的槽，同时在固定支架(6)的两侧也设有长31 Omm、宽50mm的槽，槽两侧为圆弧形，固定支架(6)的前端与转筒(15)的上端第一支撑底座(17)固定在一起。7.根据权利要求1所述的沿空巷道切顶卸压定向水力切槽远程控制装置，其特征在于，所述的转筒(15)内有两个固定轴，轴的两端分别通过第一支撑底座(17)与水射流架(16)、固定支架(6)连接固定在一起，轴上有外螺纹，转筒(15)内部有内螺纹。8.根据权利要求1所述的沿空巷道切顶卸压定向水力切槽远程控制装置，其特征在于，所述的活动水管(2)外直径32mm、内直径12mm，活动水管(2)由两个水管支座(13)固定在活动支架(5)上，水管支座(13)内表面与活动水管(2)之间滑动连接，活动水管(2)经固定支座(14)与环向转动油缸(3)相连接，活动水管(2)在环向转动油缸(3)的带动下转动，活动水管(2)前端有外螺纹，与水刀(I)的外螺纹旋装在一起，后端通过输水管(31)与高压水栗(32)相连接。9.根据权利要求1所述的沿空巷道切顶卸压定向水力切槽远程控制装置，其特征在于，所述的远程控制操作台(8)操作界面倾角为60度，其上部安装有显示器(9)，中下部并排装有光栅数显表(1 )、电路控制箱(28 )。10.根据权利要求1或9所述的沿空巷道切顶卸压定向水力切槽远程控制装置，其特征在于，所述的电路控制箱(28)为BXPK系列防爆型电路控制装置或单片机控制器或可编程控制器。
【文档编号】E21C35/24GK205422713SQ201620224913
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年3月23日
【发明人】张辉, 程利兴, 李兴旺, 王俊峰, 李梦珍, 李国盛, 徐佑林
【申请人】河南理工大学