项目研究技术路线图
专利说明书摘要
为展现学院大学生创新创业训练项目最新进展，营造浓厚科研学术氛围，激励和引领学生科研项目向更高层次和更深程度推进，“踔厉奋发，行健不息——金宝搏体育app官网大创项目中期进展汇报”系列推文将为同学们展示优秀大创项目的进展情况和阶段性成果。让我们以此为榜样，在机遇与挑战中砥砺前行。
项目名称：煤矿顶板水力卸压钻孔-切割-压裂一体化装置与技术
指导教师：张宁波
项目负责人：穆逢春、李新刚
项目背景
关于本大创项目背景，负责人介绍到：目前煤炭行业针对采空区的坚硬顶板，较为传统的方法为通过雷管炸药等火工用品爆炸产生的冲击波，破坏顶板岩石的一体性，使其可以在移去液压支架后自行垮落；或使用金属钻头打眼，再向钻眼内部注入高压水，通过超高的水压撑破顶板岩石，同样达到移架后顶板自动剥落的效果。而以上两种普遍工法，前者通过爆破致裂岩石，势必会在爆炸时出现明火，井下的煤炭以及瓦斯气体均可燃，存在一定的安全隐患；后者通过超高水压裂化岩石，但该工艺的切割与压裂不能同时进行，作业周期较长。因此大创项目的五位同学设计了一款细杆状煤矿顶板切割与压裂一体化坚硬顶板处理装置，实现水力压裂过程中的定向缝切割及高压水压裂同时进行，简化压裂过程的操作流程，提高压裂作业效率。以期实现高效、清洁、安全的坚硬顶板预裂作业。
项目简介
该装置涉及一种基于通过高速流体人为处理岩体的细杆状煤矿坚硬顶板处理装置，包括：高速射水模块、水压密封模块、水储存及水输送模块、下部支撑模块与保护模块共计五大部分。
在发明中，结合了流固耦合下的岩体致裂工艺以及水压驱动下的装置自我密封与固定技术。比于传统的顶板切缝压裂处理工艺，其将切缝、压裂两种功能集成到了同一装置上，较大地减少了一线工人在顶板处理作业中的工作量；相比于围岩爆破致裂工艺中使用雷管爆炸的冲击波对岩体进行致裂的工艺，该专利涉及的专利全程使用不可燃的流体作为工作介质，杜绝了施工过程中煤体的燃烧隐患，在安全性方面具有先天优势。
核心项目及项目亮点
该大创项目核心功能模块为高速射水模块，同时辅以水压密封模块、水储存及水输送模块、下部支撑模块与保护模块。其中，高速射水模块用于直接处理顶板岩石；水压密封模块用于保持切割、压裂时钻孔内腔的水压力并固定装置的位置；水储存及水输送模块用于保证供水；下部支撑模块用于对装置头部（伸进钻孔的部分）进行支撑和控制；保护模块用于对装置头部进行保护。
专利项目中的产品相较当下市面上其他产品具有多方面优势：首先，水压密封模块和切割、压裂的水压来源相同，一旦开始注水，都会同时开始工作，这保证了工作的高效性，同时本项目还实现了横向预割缝的切割与压裂同时进行，横向预割缝的不断加深有助于水压对岩体的致裂，水压的不断增大也有助于横向预割缝的发展。此外，水压密封模块通过使用新型材料，来稳定钻孔内的装置，避免因高速射水时，两个喷嘴旋转产生的扭力导致装置滑落，保证了整个工作流程的平稳进行。并且水压密封模块的工作状况与水压的大小成正相关，水压越大对于水压的封存效果越好、对装置的固定效果越好。
后续计划
“凡事预则立，不预则废”，关于项目后续，负责人已经制定了完备的工作计划：未来他们将继续探究核心模块—“高速射水模块”中高压水射流单因素切缝特征的影响规律，如：喷嘴旋转速度对缝槽特征的影响、喷嘴直径对缝槽特征的影响、高压水压力对缝槽特征的影响等，以期提高横向压裂顶板的工作效率并保证作业经济型。核心模块的探究基本完成后，他们也会完善本装置，申请一份实用新型专利。
心得与建议
对于这次团队合作打造作品的经历，负责人穆逢春表示获益匪浅，他分享了自己的心得并且为以后的创作工作提供了建议：首先，此次经历增强了队员们科研的发散性思维，创新性；熟悉了专利的写作过程，掌握了制图排版等技能。
他还分享到，光靠理论知识对于真正的科研工作是远远不够的，科研还需要很多灵感，大胆的创新，不断地试错、实验；但理论知识是一切研究的基础，建议学弟学妹们现在要打好基础，学好基础课程，比如数分、力学、编程、英文等。比如看文献，尤其英文文献，需要较好的英语基础；工科的同学常常也需要一些理论计算，所以得有好的力学数理基础；在心态方面他认为不论进行科研工作还是基础知识学习都需要静心，不能浮躁，切忌三天打鱼两天晒网；也建议大家申请大创项目时，不要把目标定得太高，凡事在精不在多。能有一两个好的点子得到施以较好的实现，就已经算是成功。此外他还表示要和教授老师们保持联系，平时多沟通，学习他们的思考方式，做研究的思路、切入点等 。
没有团队五位成员的全力以赴、尽心竭力的付出，何来今日同学们所见逻辑严密、思路清晰，富有创新性、前瞻性的作品？凡事都应该如此脚踏实地，不驰于空想，不骛于虚声，同学们也当以求真的态度做踏实的工夫，希望越崎学子都能“博约而观取，厚积而薄发”，在不断的思索和探索中以待天曙，渐近乃见光明！