[实用新型]一种水力压裂辅助截割模拟实验装置

说明书

本实用新型公开了一种水力压裂辅助截割模拟实验装置，包括煤壁固定加压组件、水力压裂组件、机械截割组件；煤壁固定加压组件包括煤壁固定架、加压支撑架、侧面液压缸、顶部液压缸；水力压裂组件包括水箱、高压水泵和注水封孔器；机械截割组件包括实验台架、滑台一、导轨一、滑台二、导轨二、减速箱、截割滚筒和截割电机；滑台二上设置有实现截割滚筒在牵引方向上运动的第一驱动单元；实验台架上设置有实现截割滚筒在进给方向上运动的第二驱动单元。本实用新型能够进行不同模拟围压、不同压裂水压、不同截割速度和不同牵引速度下的水力压裂辅助截割实验，进而对探究水力压裂辅助截齿截割的破岩机理、提高破岩效率的研究提供实验数据支持。

技术领域

本实用新型属于采煤机截割性能测试实验装置技术领域，具体涉及一种水力压裂辅助截割模拟实验装置。

背景技术

煤炭是我国的基础能源和重要原料，煤炭的开采关系着国家经济命脉和能源安全。随着煤炭资源开采深度的增加，硬质煤岩的比例越来越高，开采难度越来越大。滚筒式采煤机是煤炭开采过程中的主要设备之一，而截齿是滚筒式采煤机直接截割煤岩的重要部件，当截割硬质煤岩时，较大的冲击力易使截齿发生磨损严重、断裂、裂痕等破坏，严重影响采煤的效率。

目前，深部矿产资源开采趋于常态化，对于如何降低截齿磨损和提高滚筒采煤机截齿破岩效率的研究具有重要的实用意义。采用水力压裂辅助截齿破碎煤岩的方法可预先弱化煤岩的强度，提高截齿截割硬质煤岩时的截割效率。但目前缺乏相关实验设备，对如何配置压裂水压、截割速度、牵引速度与截齿之间的关系才能有效提高破岩效率的问题有待深入研究。

基于此，本申请提出一种水力压裂辅助截割模拟实验装置，可将水力压裂辅助截齿截割煤岩实验移入实验室环境中，进行不同模拟围压、不同压裂水压、不同截割速度和牵引速度下的水力压裂辅助截割实验，进而对探究水力压裂辅助截齿截割的破岩机理、提高破岩效率的研究提供实验数据支持。

实用新型内容

本实用新型的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种水力压裂辅助截割模拟实验装置。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种水力压裂辅助截割模拟实验装置，包括煤壁固定加压组件、水力压裂组件、机械截割组件；

所述煤壁固定加压组件包括煤壁固定架、加压支撑架、侧面液压缸、顶部液压缸；所述煤壁固定架上装有预设钻孔的模拟煤壁；所述加压支撑架与煤壁固定架固定连接，所述侧面液压缸安装在加压支撑架的左、右两侧面，侧面液压缸的活塞杆端部与用来对模拟煤壁的相应侧壁施加压力的侧面压板相连；所述顶部液压缸安装在加压支撑架的顶部，顶部液压缸的活塞杆端部与用来对模拟煤壁的顶壁施加压力的顶部压板相连；

所述水力压裂组件包括水箱、高压水泵和注水封孔器；所述注水封孔器放置在模拟煤壁的预设钻孔内，所述高压水泵的入口通过入口管与水箱相连，所述高压水泵的出口设置有与注水封孔器进行连接的压裂管路；

所述机械截割组件包括实验台架、滑台一、导轨一、滑台二、导轨二、减速箱、截割滚筒和截割电机；所述导轨二沿前后方向固定在实验台架上表面，滑台二的底部与导轨二进行前后方向的滑动配合；所述导轨一沿左右方向固定在滑台二上表面，滑台一的底部与导轨一进行左右方向的滑动配合；

所述减速箱固定设置在滑台一的上表面，所述截割电机通过联轴器与减速箱的输入轴相连，所述截割滚筒与减速箱的输出轴相连；所述截割滚筒上设置有截齿；

所述滑台二上表面设置有用来控制滑台一左右滑动以实现截割滚筒在牵引方向上运动的第一驱动单元；所述实验台架上表面设置有用来控制滑台二前后滑动以实现截割滚筒在进给方向上运动的第二驱动单元。