高压水射流切割技术在矿井中的应用

高压水射流技术作为先进的加工技术之一，主要应用在清洗、去垢、除锈、破碎、切割、钻孔等方面。高压水射流中加入一定数量的磨料粒子便形成一种新型粒子流—磨料射流；磨料射流的引入大大降低了其切割金属的压力，高压水射流切割技术又称为冷切割；其特点是加工点温度低，无热影响区，切口质量高，无粉尘和有害气体，能量传输方便，切割时无振动和噪声，满足加工特殊材料及在特定环境下的加工作业要求。

高压磨料水射流加工技术无切削热变形产生，可以切割任何材料，切割方向的高柔性和很小的切削力等，也称为冷切割。水射流切割金属的温度及感应时间变化如下图所示。
 
高压磨料水射流是将磨料在高压输水管路中混合均匀，形成磨料与水相混合的固液两相流，再经喷嘴喷出。磨料射流系统中的磨料罐处于泵压作用下，必须是一个能承受一定压力的容器。高压水与磨料在磨料罐内初步混合，使磨料处于似流体的流化状态，然后在高压输送管的混合室内流化磨料与水混合，经磨料喷嘴加速过程使磨料获得更大的动能而喷射形成液固两相介质射流—磨料射流。磨料射流普遍采用石榴子作为磨料，切割20 mm厚的钢板所需压力为30～40 MPa。

通风管路风压力源驱动的高压前混合磨料水射流切割装置便于在井下移动，不需要电源，解决了井下用电安全问题，杜绝了使用电器带来的失爆问题，工作时压力较低，只需要20～40 MPa，易于实现。适合在易燃易爆环境下切割金属。
 
试验结果表明，非接触式红外辐射温度计检测到偶尔出现的火花温度在40～89 ℃，火花持续时间＜0.01 s，在任何瓦斯浓度的条件下，高压水射流安全切割装置在切割时都不会发生爆炸现象，虽然在切割过程中偶尔会出现火花，但由于其温度很低，远远低于瓦斯爆炸最小着火温度，火花持续的时间也远小于瓦斯着火的感应期。切割时产生的火花不足以点燃瓦斯，故是安全的。

近年来煤矿的机械化程度逐渐提高，矿井的质量标准化水平也要求更高，高瓦斯及双突矿井限制井下使用明火及切割金属；给井下的管路拆除，铺设钢轨，切除锚杆、切割钢丝绳、高压胶管及金属等带来了难题，高压磨料水射流冷切割加工技术的应用大大提高了矿井的劳动生产力，促进了机械化水平的提高，更好地保障了矿井的安全生产。