煤矿井下液压定向切顶设备制造技术

本实用新型专利技术公开了一种煤矿井下液压定向切顶设备，该设备主要由防爆泵站、进液长管、回液长管、侧推装置组成，侧推装置由通过连接管、连接杆串联的多个侧推棒构成，每个侧推棒一侧设置多个液压顶。采用该设备的施工方法，施工时，超前工作面钻孔，滞后工作面在钻孔内安设侧推装置，防爆泵站给侧推装置提供液压力，进液长管进液时液压顶同时侧推，产生巨大推力劈裂临空面顶板岩层，从而切顶，降低采空区侧围岩压力；进液长管停止供液并释放压力，回液长管供液，液压顶收回。本实用新型专利技术可用于煤矿切顶卸压、无煤柱开采、冲击地压防治等领域。

Hydraulic Directional Roof Cutting Equipment in Coal Mine

【技术实现步骤摘要】
煤矿井下液压定向切顶设备
本技术属于井工煤矿无煤柱开采领域，具体涉及一种煤矿井下液压定向切顶设备。
技术介绍
在无煤柱开采应用中，通过对顶板实施定向切顶技术，将顶板悬臂梁的一部分切落，减小顶板带来的压力，提高围岩的稳定性，减少沿空巷道围岩变形量，提高支护安全性，减少支护成本。目前主要通过爆破技术和水力压裂技术对顶板进行定向切顶卸压。两者均是向顶板打连排钻孔，孔内产生高压，相邻空间岩石在张拉力作用下产生裂隙，从而切断顶板。但是在矿井的生产实践中，仍然存在着一些问题。爆破切顶技术，爆破冲击波产生的扰动较大，影响巷道的稳定，爆破产生的有毒有害气体较多，且存在哑炮的风险，安全风险高，爆破切顶同时存在许多不确定问题，爆破的间距和倾角关键参数往往需要井下试验，且爆破期间需要人员撤离，费时费力，一定程度上影响了工作进度，造成工作面接续紧张，而且炸药作为管制商品，采购及运输都很严格，手续复杂。水力切顶技术应用的范围较广，但水力压裂技术导致工作面顶板含水量大增，对于顶底板为泥岩等遇水容易膨胀溃散的矿井，不利于工作面及巷道顶板管理，支护较为困难，从而严重影响井下生产。因此，为克服上述缺点，实现安全、高效生产，需要研制一种新型的煤矿井下切顶设备。
技术实现思路
本技术的目的在于针对上述现有技术的不足，提供了一种煤矿井下液压定向切顶设备，其结构简单、体积小、重量轻，操作方便，工作时无振动、无冲击、无噪音、无有害气体、无水软化顶板，具有作业效率高、成本低、安全、节能等一系列优点。本技术采用如下技术方案来实现的：煤矿井下液压定向切顶设备，包括防爆泵站、N个进液长管、N个回液长管和N个侧推装置；其中，防爆泵站与每个侧推装置通过1个进液长管与1个回液长管连接；侧推装置由通过连接管和连接杆连接形成串联的多个侧推棒组成，侧推装置还包括设置在串联在一起的两个相邻侧推棒之间的保护套；每个侧推棒由棒缸和多个液压顶组成，棒缸一侧径向间隔设置有多个容纳液压顶活动的空腔，液压顶将空腔分割为进液腔和回液腔，进液腔和回液腔分别与进液道和回液道连接，进液道和回液道两端穿出棒缸轴向端面分别与高压接头连接；末端的侧推棒未连接连接管一端的高压接头由螺丝堵头封闭。本技术进一步的改进在于，侧推棒的轴向两端面设置有孔内螺纹接头。本技术进一步的改进在于，串联在一起的两个相邻侧推棒之间通过连接管连接，连接管中部设置有高压DN接头。本技术进一步的改进在于，进液长管和回液长管与侧推棒分别通过高压接头连接。本技术进一步的改进在于，串联在一起的两个相邻侧推棒连接区域安装的保护套为筒状，并采用具有伸缩性的塑性材料制成。本技术进一步的改进在于，每个进液长管和回液长管上均安装有阀门。考虑井工煤矿施工环境的复杂性，本技术具有如下有益的技术效果：本技术提供的煤矿井下液压定向切顶设备，主要由防爆泵站、进液长管、回液长管、侧推装置组成，侧推装置由通过连接管、连接杆串联的多个侧推棒构成，每个侧推棒一侧设置多个液压顶；该设备具有体积小便于运输、人工劳动强度低、不影响生产工作进度的优点。施工时，超前工作面钻孔，滞后工作面在钻孔内安设侧推装置，防爆泵站给侧推装置提供液压力，进液长管进液时液压顶同时侧推，产生巨大推力劈裂临空面顶板岩层，从而切顶，降低采空区侧围岩压力；进液长管停止供液并释放压力，回液长管供液，液压顶收回。因此，本技术不需要炸药，使用限制条件少；且顶板不注水，无软化顶板负效应；安全性高，液压可控，无爆破无冲击，无需采取复杂的安全措施；切顶效率高，侧推棒数分钟就可以完成切顶过程；反复使用，其运行及维护保养成本很低；施工工艺较为简单，工人易学习掌握。综上所述，本技术可用于煤矿切顶卸压、无煤柱开采、冲击地压防治等领域。附图说明图1为本技术在采煤工作面施工三维示意图；图2为本技术三维结构示意图；图3为本技术的侧推棒内部结构剖面图；图4为本技术在沿空留巷内切顶示意图。附图标记说明：1-防爆泵站；2-1-进液长管；2-2-回液长管；3-连接管；4-连接杆；5-侧推棒；6-保护套；7-棒缸；8-液压顶；9-1-进液腔；9-2-回液腔；10-1-进液道；10-2-回液道；11-高压接头；12-孔内螺纹接头；13-液压支架；14-顺槽；15-巷旁墙体；16-采空区，17-顶板钻孔。具体实施方式以下结合附图对本技术做进一步说明。A煤矿采用沿空留巷技术，混凝土墙体作为巷旁支护，A煤矿回采8煤，8煤平均厚度为3.2m，近水平煤层，埋深700m左右，属于高瓦斯矿井，工作面布置两条顺槽，分别为运输顺槽和回风顺槽，对运输顺槽进行沿空留巷。采用切顶技术降低沿空留巷压力。巷旁墙体厚度1.0m，高度3.2m。如图1至图4所示，本技术提供的煤矿井下液压定向切顶设备，由1个防爆泵站1、5个进液长管2-1、5个回液长管2-2和N个侧推装置组成，防爆泵站1与每个侧推装置通过1个进液长管2-1与1个回液长管2-2连接；所述侧推装置由通过连接管3和连接杆4连接形成串联的多个侧推棒5组成，侧推装置还含有串联在一起的两个相邻侧推棒之间的保护套6；每个侧推棒5由棒缸7和多个液压顶8组成，棒缸7一侧径向间隔设置有多个容纳液压顶8活动的空腔，液压顶8将空腔分割为进液腔9-1和回液腔9-2，进液腔9-1和回液腔9-2分别与进液道10-1和回液道10-2连接，进液道10-1和回液道10-2两端穿出棒缸7轴向端面分别与高压接头11连接；末端的侧推棒5未连接连接管3一端的高压接头11由螺丝堵头封闭。侧推棒5的轴向两端面设置有孔内螺纹接头12，相邻侧推棒5通过连接管3连接，连接管3中部设置高压DN接头。进液长管2-1和回液长管2-2与侧推棒5分别通过高压接头11连接。侧推棒5连接区域安装的保护套6为筒状，采用具有一定伸缩性的塑性材料制成。每个进液长管2-1和每个回液长管2-2上分别安装阀门。本技术提供的煤矿井下液压定向切顶设备的施工方法，其步骤如下：1)在采煤工作面前方运输顺槽14内，提前仰斜打顶板钻孔17，顶板钻孔17布置在一条直线上，每个顶板钻孔17深度为6-10m，倾角为10-20°，相邻两个顶板钻孔17之间的间距为0.5-2.0m；2)在采煤工作面后方，每相邻3-6个顶板钻孔17为一组，每孔依次塞入2-5个侧推棒5，串联在一起的两个相邻侧推棒5之间通过连接管3及连接杆4连接，且侧推棒5之间设置保护套6，同组全部塞入后调整液压顶8朝向采空区16方向；3)进液长管2-1和回液长管2-2侧推棒5之间通过高压接头11连接；4)并打开进油阀门，关闭回油阀，启动防爆泵站1，同组的侧推棒5的液压顶8伸出，产生巨大推力，劈裂临空面顶板岩层；5)待液压表达到预先设定的压力值时，打开回油阀门，回液长管供液，液压顶8收回，随后顶板钻孔17内回撤设备，完成施工；6)依次完成其他组顶板钻孔17的预裂施工；7)随着采煤工作面持续推进，采空区16顶板沿着钻孔17的切顶缝垮落，在端头液压支架13后方的巷旁墙体15外侧垮落，完成切顶工作。最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.煤矿井下液压定向切顶设备，其特征在于，包括防爆泵站(1)、N个进液长管(2‑1)、N个回液长管(2‑2)和N个侧推装置；其中，防爆泵站(1)与每个侧推装置通过1个进液长管(2‑1)与1个回液长管(2‑2)连接；侧推装置由通过连接管(3)和连接杆(4)连接形成串联的多个侧推棒(5)组成，侧推装置还包括设置在串联在一起的两个相邻侧推棒(5)之间的保护套(6)；每个侧推棒(5)由棒缸(7)和多个液压顶(8)组成，棒缸(7)一侧径向间隔设置有多个容纳液压顶(8)活动的空腔，液压顶(8)将空腔分割为进液腔(9‑1)和回液腔(9‑2)，进液腔(9‑1)和回液腔(9‑2)分别与进液道(10‑1)和回液道(10‑2)连接，进液道(10‑1)和回液道(10‑2)两端穿出棒缸(7)轴向端面分别与高压接头(11)连接；末端的侧推棒(5)未连接连接管(3)一端的高压接头(11)由螺丝堵头封闭。

【技术特征摘要】
1.煤矿井下液压定向切顶设备，其特征在于，包括防爆泵站(1)、N个进液长管(2-1)、N个回液长管(2-2)和N个侧推装置；其中，防爆泵站(1)与每个侧推装置通过1个进液长管(2-1)与1个回液长管(2-2)连接；侧推装置由通过连接管(3)和连接杆(4)连接形成串联的多个侧推棒(5)组成，侧推装置还包括设置在串联在一起的两个相邻侧推棒(5)之间的保护套(6)；每个侧推棒(5)由棒缸(7)和多个液压顶(8)组成，棒缸(7)一侧径向间隔设置有多个容纳液压顶(8)活动的空腔，液压顶(8)将空腔分割为进液腔(9-1)和回液腔(9-2)，进液腔(9-1)和回液腔(9-2)分别与进液道(10-1)和回液道(10-2)连接，进液道(10-1)和回液道(10-2)两端穿出棒缸(7)轴向端面分别与高压接头(11)连接；末端的侧推棒(5)未连接连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴玉意，郑忠友，朱磊，刘毅涛，王黔，张振配，王俊峰，陈国华，宁石杰，黄剑斌，姚伟，
申请(专利权)人：中煤能源研究院有限责任公司，乌审旗蒙大矿业有限责任公司，鄂尔多斯市伊化矿业资源有限责任公司，
类型：新型
国别省市：陕西,61