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(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115788434A(43)申请公布日2023.03.14(21)申请号202211525502.7(22)申请日2022.12.01(71)申请人中煤科工集团西安研究院有限公司地址710000陕西省西安市高新技术产业开发区锦业一路82号(72)发明人王豪杰郑凯歌王泽阳杨欢李延军张俭戴楠杨森(74)专利代理机构重庆上义众和专利代理事务所(普通合伙)50225专利代理师谭勇(51)Int.Cl.E21C41/18(2006.01)E21C37/18(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图2页(54)发明名称一种厚硬顶煤与坚硬顶板的电控致裂弱化装置及方法(57)摘要本发明公开了一种厚硬顶煤与坚硬顶板的电控致裂弱化装置,包括电压激发装置、导向装置、激发器和至少一个致裂装置;每个所述致裂装置包括致缝器、致缝器滚轮、连接杆和滚动轴承,所述致缝器与所述致缝器滚轮固定连接,所述致缝器滚轮安装在所述连接杆上,所述连接杆的两端与所述滚动轴承固定连接,所述致缝器滚轮内设置有激发腔,所述激发器位于激发腔内,所述致缝器设有多个致裂控向口;通过在致缝器滚轮中设置有激发腔和致缝器,在外置电压激发装置的作用下,实现了致缝器在可控电压条件下的瞬时激发,对利用电控致裂方法在治理层位中形成三维弱化结构,破坏工作面上覆顶板与顶煤整体结构,降低岩体和煤体强度。CN115788434ACN115788434A权利要求书1/2页1.一种厚硬顶煤与坚硬顶板的电控致裂弱化装置,包括电压激发装置(9)、导向装置(5)、激发器和至少一个致裂装置;其特征在于:每个所述致裂装置包括致缝器(4)、致缝器滚轮(6)、连接杆(7)和滚动轴承(14),所述致缝器(4)与所述致缝器滚轮(6)固定连接,所述致缝器滚轮(6)安装在所述连接杆(7)上,所述连接杆(7)的两端与所述滚动轴承(14)固定连接,所述致缝器滚轮(6)内设置有激发腔(11),所述激发器位于激发腔(11)内,所述致缝器(4)设有多个致裂控向口(15)。2.根据权利要求1所述的一种厚硬顶煤与坚硬顶板的电控致裂弱化装置,其特征在于:滚动轴承(14)采用滚动齿轮轴承,通过齿轮的转动带动致缝器(4)的转动,通过齿轮的转动齿数计算旋转角度实现致裂控向口(15)的精准定向。3.根据权利要求2所述的一种厚硬顶煤与坚硬顶板的电控致裂弱化装置,其特征在于:所述致缝器(4)周向均匀设置有四个致裂控向。4.根据权利要求3所述的一种厚硬顶煤与坚硬顶板的电控致裂弱化装置,其特征在于:所述电压激发装置(9)通过电控线(13)与所述致裂装置连接。5.根据权利要求4所述的一种厚硬顶煤与坚硬顶板的电控致裂弱化装置,其特征在于:所述致缝器滚轮(6)存放50~100个致缝器(4)。6.根据权利要求2‑5任一项所述的电控致裂装置的电控致裂方法,包括如下步骤:步骤S1,钻孔(10)施工:根据治理范围要求选择钻机,利用钻机完成定向钻孔(10)施工;步骤S2,孔内致裂装置输送:将致缝器(4)装入致缝器滚轮(6)内,将上述安装好的致裂装置通过钻机送入到钻孔(10)指定位置,致裂装置通过电控线(13)与电压激发装置(9)连接;步骤S3,定向致裂范围(12)的控制:滚动轴承(14)采用滚动齿轮轴承,通过滚动齿轮轴承的齿轮转动实现连接杆(7)和致缝器滚轮(6)的转动,从而带动致缝器(4)转动,通过所述轴承的转动角度计算致缝器(4)的转动角度,进而实现致裂控向口(15)的精准定向,即实现定向致裂范围(12)的控制;步骤S4,电控致裂施工:当控线角度调整完成后,根据要求设置电控致裂装置额定电压,通过电压激发装置(9)引发实现钻孔(10)的一次性分段致裂改造,完成致裂施工;步骤S5,孔内设备输出:完成孔内整个设计段位致裂改造施工后,利用钻机退出孔内所有设备,完成施工。7.根据权利要求6所述的电控致裂方法,其特征在于:步骤S2中,将多个致缝器(4)装入多个致缝器滚轮(6)中,多个致缝器滚轮(6)通过连接杆(7)连接,通过钻机向钻孔(10)内一次性下入致缝器滚轮(6)。8.根据权利要求6所述的电控致裂方法,其特征在于:步骤S2中,将多个致缝器(4)装入单个超大容量致缝器滚轮(6)中,通过钻机向致缝器滚轮(6)送入钻孔(10)指定位置。9.根据权利要求6所述的电控致裂方法,其特征在于:步骤S4中,在电压激发装置(9)的作用下,位于激发腔(11)内的激发器激发致缝器(4)致裂作业,形成裂隙(8),裂隙(8)的范围即定向致裂范围(12),实现长钻孔(10)的一次性分段致裂改造。10.根据权利要求6所述的电控致裂方法,其特征在于:步骤S4中,在电压激发装置(9)的作用下,激发腔(11)激发致缝器(4)致裂作业,实现第一段致裂改造