一种水力切顶装置的制作方法

1.本实用新型属于煤矿安全开采技术领域，特别是涉及一种水力切顶装置。


背景技术：

2.沿空留巷技术指为了回收传统采煤方式中留设的保护煤柱，通过构筑充填体或隔离体将上一工作面的顺槽重新支护，继续为下个工作面开采服务。这种技术消除了煤柱护巷时煤柱顶底板应力集中的问题，实现主采煤层卸压连续开采；同时采用y型通风，避免上隅角瓦斯积聚，因而，近年来，这种技术在我国得到广泛推广。
3.随着我国煤炭开采逐渐向深部转移，井下采掘场所的围岩压力越来越大。在围岩压力的作用下，工作面顶板产生周期性的跨落，但是工作面两侧顺槽上方顶板由于存在人工支护会形成长距离悬顶。悬顶不仅影响巷道通风，而且如果其突然垮落则会产生强力冲击波，轻则影响设备正常工作，重则危害人员安全。因而，沿空留巷的维护非常关键。
4.一般通过爆破切顶和水力压裂切顶的方式切断采空区上方侧向悬臂结构，降低巷道围压应力。其中爆破切顶时，爆破能量大，容易产生次生的煤和冲击矿压。水力压裂切顶卸压方式则利用工业用水，节能环保，并且可操控性好，近年来应用较为广泛。传统水力压裂通过高压水管向临时密封的钻孔内注水压裂，存在压裂时间长、保压时间短及安全性低的缺点。


技术实现要素：

5.本实用新型目的是提供一种保压时间长，压裂时间短，安全性高的水力切顶装置。
6.本实用新型提供一种水力切顶装置，包括钻机、高压泵站、密封钻杆、上塞封孔器、下塞封孔器、加砂罐，所述密封钻杆安装在钻机上，所述密封钻杆尾部设置有水尾，头部依次与下塞封孔器、上塞封孔器连接，上塞封孔器下部设置通水孔，位于上塞封孔器和下塞封孔器之间，所述高压泵站包括曲轴泵、电机、水箱、调压阀块、稳压阀块，所述曲轴泵与电机轴连接，所述水箱设置有出水口和两个返水口，两个返水口分别与调压阀块和稳压阀块连接，出水口与曲轴泵连接，曲轴泵的出水端依次连接调压阀块、稳压阀块，所述调压阀块上设有调压阀，位于调压阀块进水侧，用于设定高压泵站最高输出水压，所述稳压阀块上设有稳压阀，所述加砂罐包括罐体和底座，所述罐体设置在底座上方，所述罐体中通，顶部设置压力表，底部设置出砂口，所述出砂口设置截止阀，所述稳压阀块出水端、加砂罐出砂口和密封钻杆水尾通过三通连接。
7.进一步的，所述高压泵站还包括操作台和履带，所述高压泵站通过履带行走，所述操作台用于控制履带行走方向。
8.进一步的，所述稳压阀块上设有压力表。
9.进一步的，所述密封钻杆还设置有孔口封孔器，用于封堵钻孔口。
10.本实用新型具有如下有益效果：（1）本实用新型切顶装置通过设置稳压阀块，限定高压泵站最高输出压力，避免突然的压力过大出现事故，安全性好；同时设置调压阀块，使
压力长时间保持在设定值，保压性好，缩短压裂时间。（2）本实用新型将钻杆作为通水载体，并用钻机夹持稳固，提高其安全性，利用上下塞封孔器形成密封空间，动态保压 ，提高压裂效果。
附图说明
11.图1、本实用新型水力切割装置整体示意图。
12.图2、本实用新型高压泵站示意图。
具体实施方式
13.为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本方案进行阐述。
14.如图1和2所示，一种水力切顶装置，包括钻机7、高压泵站1、密封钻杆3、上塞封孔器4、下塞封孔器5、加砂罐2。
15.密封钻杆3安装在钻机7上，密封钻杆3尾部设置有水尾，头部依次与下塞封孔器5、上塞封孔器4连接，上塞封孔器4下部设置通水孔6，位于上下塞封孔器之间. 用于输出高压携砂水，进行水力切顶。
16.高压泵站包括曲轴泵13、电机11、水箱17、调压阀块15、稳压阀块16。曲轴泵13与电机11轴连接，水箱17设置有出水口20和两个返水口12，两个返水口12分别与调压阀块15和稳压阀块16连接，当水压过大时，将水通过返水口12流回水箱17，避免水资源浪费。水箱出水口20与曲轴泵13连接，曲轴泵13的出水端依次连接调压阀块15、稳压阀块16，调压阀块15上设有调压阀，位于调压阀块15进水侧，用于设定高压泵站最高输出水压，稳压阀块上设有稳压阀，用于保压，使水压长时间稳定在设计值。
17.加砂罐2包括罐体和底座，罐体设置在底座上方，以防倾倒。罐体中通，顶部设置压力表，用于测量罐体内压力，底部设置出砂口，出砂口设置截止阀，用于开闭及调节加砂量。稳压阀块16出水端、加砂罐2出砂口和密封钻杆3水尾通过三通连接。
18.进一步的，高压泵站还包括操作台14和履带19，高压泵站通过履带19行走，操作台14用于控制履带行走方向。为了节省空间，便于高压泵站1在巷道内移动，为电机供油的油箱18和水箱17呈l型放置。
19.进一步的，稳压阀块16上设有压力表。
20.进一步的，密封钻杆3还设置有孔口封孔器8，用于封堵钻孔口。
21.工作过程：首先在采空区上空顶板钻孔，钻孔深度应达到或超过基本顶坚硬岩层。钻孔完毕后，将钻杆退出。采用后退式压裂法，连接好上塞封孔器4、下塞封孔器5，通过密封钻杆3将上、下塞封孔器4推送至压裂岩体预设位置，钻孔口使用孔口封孔器8临时密封。将密封钻杆3通过钻机7夹持固定并依次连接加砂罐2和高压泵站1，开始注水压裂。
22.先根据顶板岩层耐压值设置稳压阀16压力值，限定高压泵站1最高输出压力，然后调节调压阀15，进行动态保压，保持压力在设定值。通过泵站1输送高压携砂水，加压上塞封孔器4、下塞封孔器5，使其膨胀，同时上塞封孔器4下方通水孔6出水，当出水压力逐渐升高至岩层的极限强度时，孔壁开裂，压裂完成后，将密封钻杆3退出，到下一个压裂位置，重复上述过程。
23.尽管已结合优选的实施例描述了本实用新型，然而并非用以限定本实用新型，任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，能够对在这里列出的主题实施各种改变，同等物的置换和修改，因此本实用新型的保护范围当视所提出的权利要求限定范围为准。


技术特征：
1.一种水力切顶装置，其特征在于，包括钻机、高压泵站、密封钻杆、上塞封孔器、下塞封孔器、加砂罐，所述密封钻杆安装在钻机上，所述密封钻杆尾部设置有水尾，头部依次与下塞封孔器、上塞封孔器连接，上塞封孔器下部设置通水孔，位于上塞封孔器和下塞封孔器之间，所述高压泵站包括曲轴泵、电机、水箱、调压阀块、稳压阀块，所述曲轴泵与电机轴连接，所述水箱设置有出水口和两个返水口，两个返水口分别与调压阀块和稳压阀块连接，出水口与曲轴泵连接，曲轴泵的出水端依次连接调压阀块、稳压阀块，所述调压阀块上设有调压阀，位于调压阀块进水侧，用于设定高压泵站最高输出水压，所述稳压阀块上设有稳压阀，所述加砂罐包括罐体和底座，所述罐体设置在底座上方，所述罐体中通，顶部设置压力表，底部设置出砂口，所述出砂口设置截止阀，所述稳压阀块出水端、加砂罐出砂口和密封钻杆水尾通过三通连接。2.根据权利要求1所述的水力切顶装置，其特征在于，所述高压泵站还包括操作台和履带，所述高压泵站通过履带行走，所述操作台用于控制履带行走方向。3.根据权利要求1所述的水力切顶装置，其特征在于，所述稳压阀块上设有压力表。4.根据权利要求1所述的水力切顶装置，其特征在于，所述密封钻杆还设置有孔口封孔器，用于封堵钻孔口。

技术总结
本实用新型提供一种水力切顶装置，包括钻机、高压泵站、密封钻杆、上下塞封孔器、加砂罐，密封钻杆安装在钻机上，密封钻杆尾部设置水尾，头部依次与下、上塞封孔器连接，上塞封孔器下部设置通水孔，高压泵站包括曲轴泵、水箱、调压阀块、稳压阀块，曲轴泵与电机轴连接，水箱设置有出水口和两个返水口，两个返水口分别与调压阀块和稳压阀块连接，出水口与曲轴泵连接，曲轴泵的出水端依次连接调压阀块、稳压阀块，加砂罐包括罐体和底座，罐体顶部设置压力表，底部设置出砂口，稳压阀块出水端、加砂罐出砂口和密封钻杆水尾通过三通连接。本实用新型水力切顶装置保压时间长，压裂时间短，安全性高。安全性高。安全性高。


技术研发人员：杨勇 邱树乾 石俊旗 周波 张欣 郝英皓 王政清 武磊
受保护的技术使用者：山西潞安工程有限公司
技术研发日：2021.11.23
技术公布日：2022/5/25