水刀与采煤、掘进及钻孔机械的结合有两种基术形式:实际上是水射流直接切割或破碎煤岩的采掘机械,通过实践我们可以知道的是到水射流锚杆钻机、脉冲射流的半煤岩巷道(或煤巷)掘进机、等等。另一是以刀具(指截齿、刨刀及钻头等)破碎煤岩为主,实际上以水射流冲蚀为辅的采掘机械。值得我们注意的是水射流气动凿岩机和巷道掘进机及连续采煤机,还有石油的开采部门的应用的高压喷射钻井的机具。
一、脉冲射流巷道掘进机
整机的核心部分是产生脉冲射流的水炮。实际上它的执行元件安装在摇臂上,还有就是值得我们注意的是通过实践可以认识到动力源及其它辅助机构(例如装岩机)组成一台整机。
通常在水炮的驱动压力迭800至1200MPa,还有就是一发水弹的水量为0.5至51。按脉冲射流施加于岩石的瞬时峰值压力而言,它可以直接破碎普氏硬度系数为l2以上的硬岩。此外值得我们注意的是开采含硬夹矸和硫化铁结核的煤层或共生矿体(例如煤与油母页岩的共生矿体),实际上我们可以知道的是脉冲的射流的优点非常的突出,而且它能对矿床进行选择性开采。
本世纪50年代后期,值得我们注意的是苏联已经在研究脉冲射流破岩技术,并研制和实验过水炮掘进机。我国和一些西方国家的采煤机械部门也投入这种掘进机的研制工作。实际上我们可以知道的是只要一些元部件(例如快速排液阀、密封件)及与水炮配套的辅助机构(例如扒装机)得到解决,通过实践可以认识到一代轻便还安全而且高效的巷道掘进机的问世和生产应用将是指日可待的。还有就是射流工艺系统中的水射流锚杆钻孔机高压水射流的凿岩的一个成功的例子是水射流锚杆钻孔机,通过实践可以认识到它的原理。实际上我们可以知道的是动力源是驱动压力为300MPa的增压器。值得我们注意的是由2至3个喷嘴组成的钻头可以在硬岩中钻出的直径为25mm的小孔,钻孔速度可达2m/min。
值得我们注意的是钻杆和钻头在凿孔过程中只超导向和排屑作用,还有就是实际上它们传递的扭矩甚小。
通过实践可以认识到水炮和水射流钻机的水压都是超高压的。我们可以知道的是相应地还有就是水炮的装机容置在65至150kW左右,通过实践可以认识到水射流锚杆钻机的容量约为50至70kW。因此实际上压力等级和装机容量已成为水射流技术在采掘机械中开发应用的制约因素。
被加工材料的物理及机械性能,实际上射流与工件间的位置关系(靶距及喷射角度)。我们往往把射流性能指标参数及对其有决定或主要影响作用的参数统称为射流工况参数,主要是射流压力、喷嘴形式和喷嘴直径、材料特性、靶距和喷嘴(或工件)进给速度以及射流介质及射流功率等。
在现阶段国内外都在致力于开发水刀压力更高的水射流的辅助破岩的采、掘及钻的机械。