專利名稱：高壓脈動(dòng)注水防治煤巖動(dòng)力災(zāi)害的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種礦井中對(duì)煤層注水的裝置，尤其涉及一種為防止煤 與瓦斯突出、沖擊礦壓等災(zāi)害發(fā)生的高壓脈動(dòng)注水防治煤巖動(dòng)力災(zāi)害的裝 置。
背景技術(shù)：
煤與瓦斯突出、沖擊礦壓等煤巖動(dòng)力災(zāi)害，嚴(yán)重威脅煤礦安全生產(chǎn)，給 井下工作人員造成了極大的精神和心理壓力。近年來，隨著礦井開采深度和 強(qiáng)度的增加，煤巖動(dòng)力災(zāi)害逐年增加、愈發(fā)嚴(yán)重。對(duì)其進(jìn)行防治對(duì)于減少礦 井人員傷亡、提高礦井抗災(zāi)能力、降低財(cái)產(chǎn)損失具有重要的意義。
現(xiàn)有技術(shù)中，為防治突出經(jīng)常采用瓦斯抽放、深孔預(yù)裂爆破、煤層注 水、水力割縫等措施。而防治沖擊礦壓則采用卸栽鉆孔、預(yù)裂卸壓爆破、誘 發(fā)爆破和煤層預(yù)注水等措施進(jìn)行解危。隨著防突技術(shù)不斷發(fā)展，許多水力化 措施得到推廣和應(yīng)用，通過注水裝置向煤層注水更是作為濕潤劑和動(dòng)力對(duì)煤 層進(jìn)行瓦斯處理的有效手段，但現(xiàn)有這些注水裝置由于結(jié)構(gòu)簡單、工藝性 差、防突和防沖擊效果并不理想，根據(jù)煤層注水防治動(dòng)力災(zāi)害的原理設(shè)計(jì)一 種新的注水裝置，提高注水效果是本實(shí)用新型要解決的問題。
發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型的目的是提供一種工藝簡單、防 動(dòng)力災(zāi)害效果好的高壓脈動(dòng)注水防治煤巖動(dòng)力災(zāi)害的裝置。
本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的高壓脈動(dòng)注水防治煤巖動(dòng)力災(zāi)害的裝置，包括高壓供水系統(tǒng)，還包括脈 沖壓力水輸出系統(tǒng)和氣動(dòng)調(diào)頻控制系統(tǒng)，脈沖壓力水輸出系統(tǒng)分別與高壓供 水系統(tǒng)和氣動(dòng)調(diào)頻控制系統(tǒng)連接，脈沖壓力水輸出系統(tǒng)接受氣動(dòng)調(diào)頻控制系 統(tǒng)的控制將高壓供水系統(tǒng)提供的高壓水脈動(dòng)注入到鉆孔中。
氣控閥，所述氣動(dòng)調(diào)頻回路和氣控閥分別與外接氣源連通，氣動(dòng)調(diào)頻回路負(fù) 責(zé)產(chǎn)生脈沖控制，氣控鬧將外接氣源轉(zhuǎn)換為脈沖控制信號(hào)輸出到脈沖壓力水 輸出系統(tǒng)。
所述氣動(dòng)調(diào)頻回路包括兩個(gè)兩位五通閥、兩只控制氣容和一個(gè)頻率調(diào)節(jié) 閥，所述兩只控制氣容和兩只兩位五通閥構(gòu)成交變矩形波脈沖回路，頻率調(diào) 節(jié)閥連接在兩位五通閥的調(diào)節(jié)回路上，頻率調(diào)節(jié)閥限制流過調(diào)節(jié)回路上的氣 體流量。
所述氣動(dòng)調(diào)頻回路還包括兩個(gè)調(diào)節(jié)氣容，調(diào)節(jié)氣容分別連接在調(diào)節(jié)回路 上兩位五通閥與兩個(gè)控制氣容之間的連接通路上，兩個(gè)調(diào)節(jié)氣容分別調(diào)節(jié)兩 個(gè)控制氣容的氣體容量。
所述脈沖壓力水輸出系統(tǒng)包括換向閥、出水口、高壓溢流閥和4氐壓溢5虎 閥，換向閥連接在出水口與高壓供水系統(tǒng)之間的連接管路上，氣控閥控制換 向閥的開啟，高壓溢流閥連接在高壓供水系統(tǒng)與換向閥之間，低壓溢流閥連 接在換向閥的水流回路上。
所述脈沖壓力水輸出系統(tǒng)中至少包括一套與換向閥并聯(lián)并且水流控制方 向相反的反向換向閥及出水口，反向換向閥同時(shí)接受氣控閥的控制，反向換 向閥連接在高壓溢流閥與換向閥之間的連接管路上，反向換向閥的水流回路
與寸氐壓: 益^虎閥連通。
所述脈沖壓力水輸出系統(tǒng)中還包括過濾器和排渣閥，過濾器和排渣閥連 接在出水口上。由上述技術(shù)方案可以看出，本實(shí)用新型所述高壓脈動(dòng)注水防治煤巖動(dòng)力 災(zāi)害的裝置，通過在高壓供水系統(tǒng)上連接脈沖壓力水輸出系統(tǒng)和氣動(dòng)調(diào)頻控 制系統(tǒng)，使煤層鉆孔注水過程變?yōu)橄蛎簩幼⑷朊}動(dòng)高壓水，即注入壓力周期 性變化的水，使水滲入到不同的裂隙、孔隙中，增加煤體的潤濕性，脈動(dòng)高 壓水還可以使裂隙不斷貫通、擴(kuò)大，擴(kuò)大潤濕半徑，最大范圍地改變煤層物 理力學(xué)性質(zhì)，而不同壓力下的水還可對(duì)煤體裂隙、孔隙產(chǎn)生"膨脹-收縮-膨脹"的反復(fù)作用，最大限度使煤體力學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變。脈動(dòng)高壓水有利于 游離高壓瓦斯的排放，減少煤體中的瓦斯含量，通過多種作用使煤層突出和 沖擊危險(xiǎn)性減低或消除。整個(gè)注水裝置結(jié)構(gòu)筒單、使用方便、操作可靠、防 治效果好，特別適合防治煤巖動(dòng)力災(zāi)害時(shí)對(duì)鉆孔注水使用。
附閨說明
圖l為本實(shí)用新型所述高壓脈動(dòng)注水防治煤巖動(dòng)力災(zāi)害裝置的結(jié)構(gòu)原理圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附閨l對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述
本實(shí)用新型所述高壓脈動(dòng)注水防治煤巖動(dòng)力突害的裝置，包括高壓供水 系統(tǒng)、氣動(dòng)調(diào)頻控制系統(tǒng)和脈沖壓力水輸出系統(tǒng)。其中，高壓供水系統(tǒng)負(fù)責(zé) 高壓水的輸出，主要包括進(jìn)水閥控制的高壓柱塞泵3和為高壓柱塞泵3提供動(dòng) 力的氣源三聯(lián)體1和氣動(dòng)馬達(dá)2。
氣動(dòng)調(diào)頻控制系統(tǒng)由單獨(dú)的氣源二聯(lián)體ll提供，氣動(dòng)調(diào)頻控制系統(tǒng)負(fù)責(zé) 產(chǎn)生脈沖氣流控制脈沖壓力水輸出系統(tǒng)工作。氣動(dòng)調(diào)頻控制系統(tǒng)包括氣動(dòng)調(diào) 頻回路和與氣動(dòng)調(diào)頻回路配合使用的氣控兩12，氣控閥12為一個(gè)氣控兩位五 通閥，氣動(dòng)調(diào)頻回路和氣控閥12分別與氣源二聯(lián)體11連通，氣動(dòng)調(diào)頻回路又15,其中兩只控制 氣容14和兩只兩位五通閥13， 16構(gòu)成交變矩形波脈沖回路，負(fù)責(zé)對(duì)外輸出脈 沖控制信號(hào)，兩只調(diào)節(jié)氣容17分別連接在調(diào)節(jié)回路上兩位五通閥16與兩個(gè)控 制氣容14之間的連接通路上，兩只調(diào)節(jié)氣容17用于調(diào)節(jié)兩個(gè)控制氣容14的氣 體容量大小，控制兩個(gè)控制氣容14充氣的快慢。頻率調(diào)節(jié)閥15連接兩位五通 閥16的調(diào)節(jié)回路上，頻率調(diào)節(jié)鬧15限制流過調(diào)節(jié)回路上的氣體流量，控制獲 得脈沖控制信號(hào)的頻率。兩只兩位五通閥13, 16在兩只控制氣容14的作用下 往復(fù)變換接通方向，使流出兩位五通閥13的氣流方向發(fā)生規(guī)律性變換，即形 成脈沖控制信號(hào)控制與之連接的氣控閥12產(chǎn)生相應(yīng)控制操作，最終使氣源二 聯(lián)體11流過氣控閥12的氣體形成脈沖信號(hào)輸出到了脈沖壓力水輸出系統(tǒng)中， 控制脈沖壓力水輸出系統(tǒng)的注水工作。當(dāng)然，也可根據(jù)需要不設(shè)調(diào)節(jié)氣容 17,只通過兩個(gè)控制氣容14實(shí)現(xiàn)對(duì)兩個(gè)兩位五通閥13， 16的控制。
脈沖壓力水輸出系統(tǒng)連接在高壓供水系統(tǒng)和氣動(dòng)調(diào)頻控制系統(tǒng)之間，脈 沖壓力水輸出系統(tǒng)接受氣動(dòng)調(diào)頻控制系統(tǒng)的控制并將高壓注水由出水口8脈動(dòng) 注出。脈沖壓力水輸出系統(tǒng)包括換向閥6、與換向閥6并聯(lián)并且水流控制方向 相反的反向換向閥7、高壓溢流閥4、低壓溢流閥5以及連接在換向閥6和反向 換向閥7上的兩個(gè)出水口8，換向閥6和反向換向閥7分別連接在兩個(gè)出水口8與 高壓柱塞水泵3之間的連接管路上，換向閥6和反向換向閥7中水流的控制方向 相反，即兩個(gè)出水口8始終處于一個(gè)進(jìn)水另一個(gè)出水的狀態(tài)，氣控鬧12同時(shí)控 制換向閥6和反向換向閥7的開啟。高壓溢流閥4連接在高壓柱塞水泵3為換向 閥6和反向換向鬧7提供高壓水的管路上，低壓溢流閥5連接在換向閥6和反向 換向閥7的水流回路上。當(dāng)然，與換向閥并聯(lián)的反向換向閥及出水口也可有多 套，其水流流出方向可以與換向鬧相同也可以相反，具體數(shù)量根據(jù)實(shí)際使用 的需要而定。為防止兩個(gè)出水口8進(jìn)出水時(shí)，煤巖渣和粉塵進(jìn)入反向換向閥7和換向閥6中，在兩個(gè)出水口8上還分別連接有過濾器10和排渣閥9，過濾器10主要攔截工作過程中流入的煤巖渣和粉塵，排渣閥9負(fù)責(zé)將攔截沉淀后的煤巖渣和粉塵排出管道。
工作過程中，需要往兩個(gè)鉆孔中注水時(shí)，高壓水源由氣動(dòng)馬達(dá)2帶動(dòng)高壓柱塞泵3產(chǎn)生，氣源三聯(lián)體1負(fù)責(zé)為氣動(dòng)馬達(dá)2提供氣源，同時(shí)，氣源二聯(lián)體ll開始為氣動(dòng)調(diào)頻控制系統(tǒng)提供氣源，氣源二聯(lián)體11氣源可以從氣動(dòng)馬達(dá)2的氣源三聯(lián)體l前氣源管引出，在氣動(dòng)調(diào)頻控制系統(tǒng)中兩只控制氣容14和兩只兩位五通閥13， 16構(gòu)成的交變矩形波脈沖回路會(huì)不斷產(chǎn)生脈沖控制信號(hào)，控制與之連接的氣控閥12產(chǎn)生相應(yīng)脈動(dòng)控制操作。當(dāng)氣源二聯(lián)體ll氣體流過氣控閥12時(shí)，就會(huì)在氣控閥12不斷變換氣流流出方向的作用下形成新的脈沖信號(hào)輸出，控制換向閥6和反向換向閥7同時(shí)進(jìn)行水流流出方向的變換。如當(dāng)換向閥6輸出的高壓水與注水鉆孔接通時(shí)，工作面上的注水鉆孔內(nèi)水壓處于高壓狀態(tài)，高壓水不斷灌入鉆孔內(nèi)，同時(shí)，反向換向閥7內(nèi)水流通道正與低壓溢流閥5連通，與反向換向閥7相對(duì)的工作面注水鉆孔內(nèi)的水壓則處于低壓狀態(tài)。而當(dāng)脈沖信號(hào)控制換向閥6和反向換向閥7同時(shí)換向時(shí)，原來與換向閥6相對(duì)的工作面注水鉆孔內(nèi)的水壓則會(huì)處于低壓狀態(tài)，而與反向換向閥7相對(duì)的工作面注水鉆孔內(nèi)的水壓則又處于了高壓狀態(tài)。這樣反復(fù)切換，兩個(gè)工作面鉆孔內(nèi)便會(huì)產(chǎn)生脈沖壓力，提高了高壓注水的滲透力。
由兩只調(diào)節(jié)氣容17、 一只兩位五通閥16和一只頻率調(diào)節(jié)閥15構(gòu)成調(diào)節(jié)回路，單側(cè)輸出的調(diào)節(jié)范圍可以在15-120次/min，調(diào)整氣容的數(shù)量或者大小，還可以得到頻率更慢或更快的調(diào)節(jié)范閨。高壓溢流閥4和低壓溢流閥5都可通過手動(dòng)調(diào)壓來進(jìn)行壓力調(diào)整，注水時(shí)，超壓部分水5危通過高壓溢流閥4、泄回水箱，而低壓部分水流也可通過^f氐壓溢流閥5、泄回水箱。由于從鉆孔，流回的水中很可能含有較多煤巖渣和粉塵，而連接在出水口8處的過濾器10可以有效將其
8攔截，保護(hù)換向閥6、反向換向閥7和低壓溢流閥5不被堵塞卡死或過快磨損。當(dāng)工作面鉆孔又處于高壓狀態(tài)時(shí)，煤巖渣和粉塵又會(huì)被高壓水流沖下來，在大截面的過濾器10中，水流速很慢，煤巖渣和粉塵又將沉降到過濾器10底部，通過排渣閥9定時(shí)清除，保證了煤層脈動(dòng)注水裝置的順利、安全使用。
以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的具體實(shí)施方式
，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1、高壓脈動(dòng)注水防治煤巖動(dòng)力災(zāi)害的裝置，包括高壓供水系統(tǒng)，其特征在于，還包括脈沖壓力水輸出系統(tǒng)和氣動(dòng)調(diào)頻控制系統(tǒng)，所述脈沖壓力水輸出系統(tǒng)分別與高壓供水系統(tǒng)和氣動(dòng)調(diào)頻控制系統(tǒng)連接，脈沖壓力水輸出系統(tǒng)接受氣動(dòng)調(diào)頻控制系統(tǒng)的控制將高壓供水系統(tǒng)提供的高壓水脈動(dòng)注入到鉆孔中。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的高壓脈動(dòng)注水防治煤巖動(dòng)力災(zāi)害的裝置，其特 征在于，所述氣動(dòng)調(diào)頻控制系統(tǒng)包括氣動(dòng)調(diào)頻回路和與氣動(dòng)調(diào)頻回路配合使 用的氣控閥，所述氣動(dòng)調(diào)頻回路和氣控閥分別與外接氣源連通，氣動(dòng)調(diào)頻回 路負(fù)責(zé)產(chǎn)生脈沖控制，氣控閥將外接氣源轉(zhuǎn)換為脈沖控制信號(hào)輸出到脈沖壓 力水輸出系統(tǒng)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的高壓脈動(dòng)注水防治煤巖動(dòng)力災(zāi)害的裝置，其特 征在于，所述氣動(dòng)調(diào)頻回路包括兩個(gè)兩位五通閥、兩只控制氣容和一個(gè)頻率 調(diào)節(jié)閥，所述兩只控制氣容和兩只兩位五通閥構(gòu)成交變矩形波脈沖回路；所 述頻率調(diào)節(jié)閥連接在兩位五通閥的調(diào)節(jié)回路上，頻率調(diào)節(jié)閥限制流過調(diào)節(jié)回路上的氣體流量。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的高壓脈動(dòng)注水防治煤巖動(dòng)力災(zāi)害的裝置，其特 征在于，還包括兩個(gè)調(diào)節(jié)氣容，所迷調(diào)節(jié)氣容分別連接在調(diào)節(jié)回路上兩位五 通閥與兩個(gè)控制氣容之間的連接通路上，兩個(gè)調(diào)節(jié)氣容分別調(diào)節(jié)兩個(gè)控制氣 容的氣體容量。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的高壓脈動(dòng)注水防治煤巖動(dòng)力災(zāi)害的裝置，其特 征在于，所述脈沖壓力水輸出系統(tǒng)包括換向閥、出水口、高壓溢流閥和低壓 溢流閥，所述換向閥連接在出水口與高壓供水系統(tǒng)之間的連接管路上，氣控 閥控制換向閥的開啟；所述高壓溢流閥連接在高壓供水系統(tǒng)與換向閥之間， 低壓溢流閥連接在換向閥的水流回路上。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的高壓脈動(dòng)注水防治煤巖動(dòng)力災(zāi)害的裝置，其特 征在于，還至少包括一套與換向?qū)⒙?lián)并且水流控制方向相反的反向換向閥 及出水口，所述反向換向閥同時(shí)接受氣控閥的控制，反向換向閥連接在高壓 溢流閥與換向閥之間的連接管路上，反向換向閥的水流回路與低壓溢流閥連 通。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的高壓脈動(dòng)注水防治煤巖動(dòng)力災(zāi)害的裝置，其 特征在于，還包括過濾器和排渣閥，所述過濾器和排渣閥連接在出水口上。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種高壓脈動(dòng)注水防治煤巖動(dòng)力災(zāi)害的裝置，包括高壓供水系統(tǒng)、脈沖壓力水輸出系統(tǒng)和氣動(dòng)調(diào)頻控制系統(tǒng)，脈沖壓力水輸出系統(tǒng)分別與高壓供水系統(tǒng)和氣動(dòng)調(diào)頻控制系統(tǒng)連接，脈沖壓力水輸出系統(tǒng)接受氣動(dòng)調(diào)頻控制系統(tǒng)的控制將高壓供水系統(tǒng)提供的高壓水脈動(dòng)注出。通過向煤層注入脈動(dòng)高壓水，即注入壓力周期性變化的水，使水滲入到不同的裂隙、孔隙中，最大限度的使煤體力學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變，有利于游離高壓瓦斯的排放，減少煤體中瓦斯含量，提高安全系數(shù)，減低或消除煤層突出和沖擊危險(xiǎn)性。整個(gè)注水裝置結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、操作可靠、防治效果好，特別適合在各種煤層的鉆孔注水過程中使用。
文檔編號(hào)E21F7/00GK201407065SQ20092010763
公開日2010年2月17日 申請(qǐng)日期2009年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月30日
發(fā)明者何學(xué)秋, 聶百勝 申請(qǐng)人:聶百勝