高壓水射流切割技術(shù)在礦井中的應(yīng)用

高壓磨料水射流加工技術(shù)無切削熱變形產(chǎn)生，可以切割任何材料，具有切割方向的高柔性和很小的切削力等優(yōu)點，也被稱為冷切割。
 
高壓磨料水射流是將磨料在高壓輸水管路中混合均勻，形成磨料與水相混合的固液兩相流，再經(jīng)噴嘴噴出。磨料射流系統(tǒng)中的磨料罐處于泵壓作用下，必須是一個能承受一定壓力的容器。高壓水與磨料在磨料罐內(nèi)初步混合，使磨料處于似流體的流化狀態(tài)，然后在高壓輸送管的混合室內(nèi)流化磨料與水混合，最后經(jīng)磨料噴嘴加速過程使磨料獲得更大的動能而噴射形成固液兩相介質(zhì)射流。高壓磨料水射流采用石英砂作為磨料，切割20 mm厚的鋼板所需壓力僅為300～400 bar。其工作原理如下圖：

通風(fēng)管路風(fēng)壓力源驅(qū)動的高壓前混合磨料水射流切割裝置便于在井下移動，不需要電源，解決了井下用電安全問題，杜絕了使用電器帶來的失爆問題，并且工作時壓力較低，只需要200～400 bar。適合在易燃易爆環(huán)境下切割金屬。

利用高壓磨料水射流的切割特性及安全特性，可用于切割井下不同材料及不同厚度的金屬；其切割效果主要是通過改變射流壓力、靶距及噴嘴直徑來實現(xiàn)，我們選用的是采用射流壓力為350 bar，噴嘴直徑為0.8 mm參數(shù)條件下進行的切割工字鋼及切割高壓鋼絲膠管試驗。試驗結(jié)果表明，非接觸式紅外輻射溫度計檢測到偶爾出現(xiàn)的火花溫度在40～89 ℃，火花持續(xù)時間＜0.01 s，在任何瓦斯?jié)舛鹊臈l件下，高壓水射流安全切割裝置在切割時都不會發(fā)生爆炸現(xiàn)象，雖然在切割過程中偶爾會出現(xiàn)火花，但由于其溫度很低，遠遠低于瓦斯爆炸最小著火溫度，火花持續(xù)的時間也遠小于瓦斯著火的感應(yīng)期。切割時產(chǎn)生的火花不足以點燃瓦斯，因此是安全的，可以在煤礦井下進行切割作業(yè)。

近年來煤礦的機械化程度逐漸提高，礦井的質(zhì)量標準化水平也隨之更高，高瓦斯及雙突礦井限制井下使用明火及切割金屬；給井下的管路拆除、鋪設(shè)鋼軌、切除錨桿、切割鋼絲繩、高壓膠管及金屬等帶來了難題，高壓磨料水射流冷切割加工技術(shù)的應(yīng)用大大提高了礦井的勞動生產(chǎn)力，促進了機械化水平的提高，更好地保障了礦井的安全生產(chǎn)。