[发明专利]一种机械式非爆破网面钻胀切顶卸压装置及方法

说明书

本发明公开了一种机械式非爆破网面钻胀切顶卸压装置，包括智能定向钻胀机，该钻机整机具有前后移动、前后摆动、左右移动、左右摆动、左右扭转等功能，通过角度平衡仪和定向钻臂，精准控制切顶角度，实现多方位快速定位，便于钻孔施工。本发明还公开了一种机械式非爆破网面钻胀切顶卸压方法。本发明采用上述一种机械式非爆破网面钻胀切顶卸压装置及方法，利用智能定向钻胀机钻孔最终形成的网面结构切断了采空区顶板与巷道顶板间的覆岩传递路径，通过支架反复承载进一步弱化空间连接，在工作面回采后，采空区顶板能够在自重及矿山压力作用下，沿钻孔网面自动垮落形成巷帮，从而达到切顶卸压的目的。

技术领域

本发明涉及无煤柱自成巷开采技术领域，尤其是涉及一种机械式非爆破网面钻胀切顶卸压装置及方法。

背景技术

无煤柱自成巷是一种煤矿新型无煤柱采煤方法，由传统“一面两巷”的采掘模式改变为“一面一巷”模式，通过预裂爆破切顶卸压技术，切断工作面顶板应力传递，同时采用高预紧力恒阻锚索对巷道顶板进行加固控制，当工作面开采后，在矿山压力作用下，工作面后方顶板岩层垮落碎胀，充填采空区，实现自动成巷和无煤柱开采。无煤柱自成巷开采技术可以有效减弱周期来压、减少采空区瓦斯、降低煤层自燃倾向，且能够大幅度降低回采巷道掘进率、提高煤炭资源回收率、降低煤炭开采成本，是我国煤炭实现绿色可持续发展的重要途径，被誉为第三次矿业技术变革。

无煤柱自成巷开采方法区别于传统留煤柱开采最典型的特点是需要切顶卸压并留巷，而在这个过程中需要对顶板进行切顶作业。定向切缝施工包括切缝孔施工和沿着切缝孔定向切割连通切缝孔两个过程。目前切顶卸压均采用双向聚能爆破预裂技术，于顶板钻孔后，将特定规格的炸药装在两个设定方向有聚能效应的聚能装置中，炸药起爆后，炮孔围岩在非设定方向上均匀受压，而在设定方向上集中受拉，依靠岩石抗压怕拉的特性，使岩体按预裂方向拉裂成型。该技术对于切断顶板应力传递路径具有优良成效，但仍存在以下不足：(1)切顶卸压时，目前主要通过炸药爆破来实现，炸药爆破管控严格，运输及使用过程需要大量人力、物力，经济投入大；(2)炸药火工品爆破存在一定安全隐患，爆破后易产生有毒有害气体，威胁矿工健康；(3)采用传统切缝钻机效率低，钻臂无法灵活调整与顶板预定工作位点的夹角，难以满足无煤柱自成巷快速施工特殊要求，工作面推采速度过快时，顶板钻孔和爆破工序复杂，易影响工作面生产。

针对以上的局限性，需要解决以下技术问题：

(1)如何在不使用炸药的情况下，切断巷道顶板和采空区顶板间的覆岩应力传递路径，达到定向卸压和安全切顶的目的；

(2)如何实现钻进方位和角度的精准定位调节和控制，提高切顶施工效率和施工质量，从而提高工作面生产效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种机械式非爆破网面钻胀切顶卸压装置及方法，解决上述背景技术中提出的问题。为实现上述目的，本发明提供了一种机械式非爆破网面钻胀切顶卸压装置，包括智能定向钻胀机，智能定向钻胀机上设置有安装底座、前后滑移座、前后摆动座、左右滑移座、钻臂前后滑移油缸、钻臂扭转油缸、钻臂、钻臂前后摆动油缸、钻臂左右摆动油缸、钻臂左右滑移油缸、扭转座、左右摆动座、定向钻臂、液压系统、水路系统、电气系统、滑移胀裂器；

安装底座上设置有钻臂前后滑移油缸，钻臂前后滑移油缸与用于带动钻臂前后移动的前后滑移座传动连接，前后滑移座与用于带动钻臂前后摆动的前后摆动座连接，钻臂前后摆动油缸与前后摆动座传动连接，钻臂前后摆动油缸设置在前后滑移座上；

前后摆动座与用于带动钻臂左右滑移的左右滑移座连接，钻臂左右滑移油缸与左右滑移座传动连接，钻臂左右滑移油缸设置在前后摆动座上，左右滑移座上设置有钻臂扭转油缸，钻臂扭转油缸与扭转座连接；

扭转座上设置有钻臂左右摆动油缸，钻臂左右摆动油缸与用于带动钻臂左右摆动的左右摆动座传动连接；