高壓水射流切割技術(shù)在礦井中的應(yīng)用

高壓水射流技術(shù)作為先進(jìn)的加工技術(shù)之一，主要應(yīng)用在清洗、去垢、除銹、破碎、切割、鉆孔等方面。高壓水射流中加入一定數(shù)量的磨料粒子便形成一種新型粒子流—磨料射流；磨料射流的引入大大降低了其切割金屬的壓力，高壓水射流切割技術(shù)又稱為冷切割；其特點(diǎn)是加工點(diǎn)溫度低，無熱影響區(qū)，切口質(zhì)量高，無粉塵和有害氣體，能量傳輸方便，切割時(shí)無振動(dòng)和噪聲，滿足加工特殊材料及在特定環(huán)境下的加工作業(yè)要求。

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，切割方向的高柔性和很小的切削力等，也稱為冷切割。水射流切割金屬的溫度及感應(yīng)時(shí)間變化如下圖所示。
 
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(gè)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，經(jīng)磨料噴嘴加速過程使磨料獲得更大的動(dòng)能而噴射形成液固兩相介質(zhì)射流—磨料射流。磨料射流普遍采用石榴子作為磨料，切割20 mm厚的鋼板所需壓力為30～40 MPa。

通風(fēng)管路風(fēng)壓力源驅(qū)動(dòng)的高壓前混合磨料水射流切割裝置便于在井下移動(dòng)，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，工作時(shí)壓力較低，只需要20～40 MPa，易于實(shí)現(xiàn)。適合在易燃易爆環(huán)境下切割金屬。
 
試驗(yàn)結(jié)果表明，非接觸式紅外輻射溫度計(jì)檢測(cè)到偶爾出現(xiàn)的火花溫度在40～89 ℃，火花持續(xù)時(shí)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(shí)都不會(huì)發(fā)生爆炸現(xiàn)象，雖然在切割過程中偶爾會(huì)出現(xiàn)火花，但由于其溫度很低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于瓦斯爆炸最小著火溫度，火花持續(xù)的時(shí)間也遠(yuǎn)小于瓦斯著火的感應(yīng)期。切割時(shí)產(chǎn)生的火花不足以點(diǎn)燃瓦斯，故是安全的。

近年來煤礦的機(jī)械化程度逐漸提高，礦井的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化水平也要求更高，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(dòng)生產(chǎn)力，促進(jìn)了機(jī)械化水平的提高，更好地保障了礦井的安全生產(chǎn)。