磨料射流定向切顶系统的设计与研制

摘要

N00工法是一种节约资源并能降低开采成本的长壁采煤工法,快速无伤定向切割顶板岩石使采空区顶板垮落是该工法的关键。基于水射流理论与技术,提出了利用磨料射流定向切割顶板的新思路,研究了磨料射流定向切顶系统的结构组成及工作原理,设计了水射流喷嘴、切割喷头、定向器、输送机及磨料供给系统等关键部件的结构与尺寸,通过实验优化了磨料射流定向切顶的最优工作参数,并于陕西某矿S1201-Ⅱ工作面进行了顶板切割试验。结果表明,在射流压力25 MPa,喷嘴直径1.5 mm,磨料类型黄沙/石英砂,磨料质量分数3.5%,切割速度4.4 mm/s条件下,系统可在1个循环时间(50 min)、1个步距(840 mm)范围内对7000~8000 mm长度的4孔同步定向切缝,实现对留巷顶板的快速高效定向切割。