[发明专利]高压磨料射流钻车装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种射流钻车装置，尤其是一种适用于采矿钻进技术领域的高压磨料射流钻车装置。

技术背景

在煤矿和石料行业中，巷道开采、巷道掘进、采煤巷道支护、岩石开采等都需要对岩石或硬质矿物进行钻孔，以实现特殊目的。例如，用于井下回采工作面顺槽掘进中瓦斯超前抽放，利用顺槽进行工作面瓦斯抽放；用于煤层冲击地压防治及其他岩土工程施工钻孔和卸压破岩。而在地下煤矿巷道的掘进中，需要对巷道岩石不破坏的情况下，进行打孔钻进，由于井下存在许多易燃、易爆的危险性气体，并且地下巷道内空间狭小、条件复杂，不能使用电气焊等易产生火花的机械切割方式钻孔。现有技术的钻机是采用钻杆旋转，驱动磨料射流钻头破岩的原理制成的，其最大缺点是破岩效率低，钻孔速度慢。因此这种钻机无法满足矿业及岩土工程等特殊作业，井下急需安全、实用的非机械钻孔设备。

目前，水射流技术发展迅猛，已经被广泛的应用在采矿、航空、建筑、化工、冶金、市政工程、金属切割、破岩和清洗等诸多领域。由于水射流是一种冷钻孔方式，能有效的避免切割过程中火花的产生，其钻孔原理主要依靠通过高压高速射出的水分子的能量度集中，射击物体的巨大冲击力，会对被击物进行加工作业，如对材料的钻孔、切割。在实际的应用中，切割一些表面松、软等材质是效果明显，但对于较为坚硬的岩石或钢铁则无能为力，特别是在复杂环境条件下的矿井和石料厂，如何提高这一类钻孔效果是现场急需解决的一大问题。

发明内容

技术问题：本发明的目的是克服已有技术中的不足之处，提供一种结构简单、钻孔效果好、适合在矿井复杂环境条件下、满足特殊要求的高压磨料射流钻车装置。

技术方案：本发明的高压磨料射流钻车装置，包括履带行走机构、钻机，在履带行走机构上设有操作台、经液压管依次连接的高压泵站、水箱、磨料装置、高压水辫装置，钻机设在高压水辫装置的前部，钻机上的钻杆尾端与高压水辫装置相连，钻杆的前端设有磨料射流钻头；所述的磨料装置包括磨料箱，并列设在磨料箱内的两个支架，两个支架内分别设有磨料罐；

所述的高压水辫装置包括壳体、设在壳体内的空心轴，空心轴的前部设有与壳体前端相固定的前端盖，空心轴的尾部设有与壳体后端相固定的进水端盖，空心轴与壳体之间对称设有滚动轴承，进水端盖内设有作用在空心轴上的压环和套环，套环与空心轴之间设有轴用车氏密封，壳体上设有固定压环的内六角螺钉；

所述的磨料射流钻头包括连有锥形头的圆柱形钻头体，圆柱形钻头体的锥面上对称焊接有多个金刚复合片，圆柱形钻头体上对称开有两个螺纹通孔，螺纹通孔内设有硬质合金喷嘴，圆柱形钻头体的后端开有内螺纹孔，圆柱形钻头体的前端锥形头开有偏心孔，偏心孔与内螺纹孔之间的连接孔为喇叭形。 

所述的前端盖与空心轴之间设有防尘圈；所述硬质合金喷嘴的喷口直径为2-3mm；所述多个金刚复合片为2-6个。

有益效果：本发明将冷切割原理和磨料射流钻头技术结合在一起，通过磨料前混合方式，使磨料和高压水在磨料罐内均匀混合，形成混合液，在通过管路连接到钻机，并通过磨料射流钻头射出，形成具有极高速度的磨料粒子流—磨料射流。与纯水射流相比，磨料射流将纯水射流对物料的静压连续作用改变为磨料粒子流对物料的高频撞击与冲蚀作用，其作用效果大为改观。前混合方式，磨料与水混合均匀、充分，经过高压放出后，对物料的作用效果更加突出。其装置在钻孔过程中无火花，不会诱发瓦斯爆炸，而且还有降尘作用。利用高压磨料射流对硬质物料进行钻孔，安全有效，保证复杂环境条件下各种钻孔工作的要求，节省了大量的人力、物力，钻孔时所用的介质——水、磨料——价格低廉、安全卫生、不会带来环境污染。磨料射流钻头随着钻杆旋转，从硬质合金喷嘴喷射的磨料射流会在偏心孔四周冲击出一道凹槽，使岩石面钻孔处出现一孤立的凸起，更加有利于岩石的破碎。磨料射流钻头工作时，磨料射流先破碎岩石，然后金刚复合片作用在岩石面上。由于磨料射流已经将岩石破碎降低了钻头磨损的同时大大提高了钻孔效率。现有技术相比具有速度快、效率高、使用寿命长、维护简便等特点，具有良好的应用前景。

附图说明

图1为本发明高压磨料射流钻车装置的主视图；

图2为本发明高压磨料射流钻车装置的俯视图；

图3为本发明高压磨料射流钻车装置的磨料装置结构示意图；

图4为本发明高压磨料射流钻车装置的磨料射流钻头主视结构示意图；

图5为本发明高压磨料射流钻车装置的磨料射流钻头左视结构示意图；

图6为本发明高压磨料射流钻车装置的高压水辫装置结构示意图。