一种偏置气液两相射流割缝增透装置制造方法及图纸

一种偏置气液两相射流割缝增透装置，包括由高压水泵、耐高压胶管、调压阀、单向阀、气液混合器、调压阀、高压气泵、钻机、钻杆、压控钻头、侧喷嘴构成的气液两相流体发生系统和钻进割缝一体化系统。利用侧喷嘴喷射高压偏置气液两相射流对钻孔壁不同断面进行割缝。双束气液两相射流通过冲蚀和空蚀的交互作用以一定角度脉冲作用于煤体，有效避免割缝过程中“水打架”现象的发生，有效降低了破煤门限压力，提高了单次割缝缝槽的有效长度，显著增加了煤体扰动范围，煤体透气性可提高250~400倍左右，大幅度改善瓦斯抽采效果。回流气体能够稀释涌出瓦斯浓度，提高作业的安全性。其方法简单，操作容易，实用性强，省时省力。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

A bias gas-liquid two-phase jet cut penetration device

A bias gas-liquid two-phase jet cut penetration device, comprises a high-pressure water pump, high pressure hose, pressure regulating valve, a one-way valve, a gas-liquid mixer, pressure regulating valve, high pressure pump, drill, drill pipe, pressure controlled gas-liquid two-phase flow, a bit side nozzle system and cutting seam drilling system. High pressure jet offset gas-liquid two-phase jet on the borehole wall in different sections of the slotted side nozzle. Double beam gas-liquid two-phase jet through erosion and cavitation interaction at a certain angle pulses to the coal body, effectively avoid the cutting process of \water fights\ phenomenon, to effectively reduce the coal breaking threshold pressure, improve the effective length of the single slot slot, a significant increase of coal disturbance range, coal the permeability can be increased by 250~400 times, greatly improve the gas drainage effect. The reflux gas can dilute the gas concentration and improve the safety of the operation. The utility model has the advantages of simple method, easy operation, strong practicability, time saving and labor saving.

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种偏置气液两相射流割缝增透装置，尤其适用于高瓦斯松软煤层卸压增透和消除煤层煤与瓦斯突出危险性。
技术介绍
煤矿狭义的矿井瓦斯是指甲烷，在渗透空间内主要呈游离状态存在，在微孔内主要呈吸附状态存在微孔表面上和在煤的粒子内部占据着煤分子结构的空穴或煤分子之间的空间。当空气中氧气浓度达到10%，瓦斯浓度在5°/Γ 6%之间时，就会发生爆炸，直接威胁矿工的生命安全。每年来自煤炭开采而释放至大气层中的甲烷数目惊人，它是一种温室气体，在大气中的温室效应强度是等量二氧化碳的21倍，且严重消耗大气平流层中的臭氧，从而引起气候异常以及对臭氧层的破坏作用，这已成为全世界共同面临的重大问题。我国煤层瓦斯赋存具有微孔隙、低渗透率、高吸附的特征。煤层渗透率平均只有1.1974 Χ1(Γ18 1.1596 X l(T14m2，其中渗透率大于 0.1987 X l(T15m2 的仅占 28%,而渗透率大于0.9187X IO-V的极少。煤层透气性低是造成我国高瓦斯矿井煤层瓦斯抽采效果普遍较差的主要原因之一。钻孔瓦斯抽采是我国矿井瓦斯治理的根本手段，水力化措施是提高煤层瓦斯抽采效率的有效措施并得到了较为广泛的现场应用。钻孔内高压射流割缝卸压增透技术采用人工方法通过高压水射流冲蚀煤体形成卸压缝槽，扩大了钻孔有效抽采影响范围，能够较好地解决高瓦斯低透气性煤层开采过程中瓦斯涌出、瓦斯突出问题。在高瓦斯松软煤层条件下，瓦斯喷涌严重，割缝过程中易发生喷孔、煤体垮塌及瓦斯超限等现象，造成钻孔内抱钻和射流器堵塞，导致割缝作业被迫中止，影响设备的可靠性；同时单一射流发生器产生的射流切割范围及排粉能力有限，射流垂直冲击煤体，存在“水打架”现象，割缝卸压效率较低。为了有效解决割缝作业中遇到的难题，同时为了提高孔内割缝卸压增透技术在高瓦斯松软煤层瓦斯抽采中的应用，开发新型高压射流侧喷嘴是十分必要的，这对提高矿井瓦斯抽采 效率及改善矿井安全生产状况具有重要意义。水射流技术是20世纪70年代迅速发展起来的一项新技术，已在设备清洗、除垢、覆盖物清除中得到广泛应用。高压水射流切割技术因其冷态切割的特点逐渐应用于瓦斯治理中。随着水射流技术的发展，射流介质发生了巨大改变，已由连续纯水射流发展到磨料射流、脉冲射流、空化射流等。连续纯水射流所需水压较大、能耗大、用水量大容易造成积水，在煤矿应用中受到一定限制。国内外学者在改变射流结构增强卸压增透效果方面做了大量有益的尝试，而由于设备及操作工序复杂、射流形成条件苛刻等原因，未在煤矿生产中得到推广应用。研究和改善水射流结构并开发相应设备对提高水射流破煤岩效果及矿井瓦斯抽采效率、改善矿井安全生产状况具有重要意义。
技术实现思路
技术问题:本技术的目的是克服已有技术中的不足之处，提供一种结构简单、使用效果好的偏置气液两相射流割缝增透装置。技术方案:本技术的偏置气液两相射流割缝增透装置，包括高压水泵、高压水调压阀、单向阀、钻机、钻杆、侧喷嘴和压控钻头，还包括气液混合器，所述气液混合器一侧入口依次经耐高压胶管连接单向阀、高压水调压阀和高压水泵，另一侧入口依次经耐高压胶管连接单向阀、高压气调压阀和高压气泵；所述气液混合器的出口经管路与钻机上的水辫入口相连；所述的气液混合器包括气液混合室，气液混合室的两端入口对称设有雾化管，雾化管呈先缩后扩的喇叭筒状，喇叭筒的收缩角为12 16°，扩散角为28 32°，所述的气液混合室出口处设有锥直型聚能管，锥直型聚能管的收缩角为12 16° ;所述的侧喷嘴包括与压控钻头螺纹连接的侧喷嘴体，侧喷嘴体的入口渐缩呈喇叭状，出口呈V字形双通道，中部设有侧喷嘴单向阀。所述的V字形双通道的收缩角为28 32° ;所述的高压水调压阀和高压气调压阀上分别设有压力表。有益效果:本技术利用侧喷嘴喷射高压偏置气液两相射流对钻孔壁不同断面进行割缝，双束气液两相射流通过冲蚀和空蚀的交互作用以一定角度脉冲作用于煤体，有效避免割缝过程中“水打架”现象的发生，降低了破煤门限压力，提高了单次割缝缝槽的有效长度，显著增加了煤体扰动范围，煤体透气性可提高25(Γ400倍左右，大幅度改善瓦斯抽采效果。气液混合器喇叭筒状的设计保证了高压气体与高压水的充分混合。回流气体能够稀释涌出瓦斯浓度，提高作业的安全性。其方法和结构简单，操作容易，实用性强，省时省力，在煤层瓦斯抽采及煤与瓦斯消突领域内具有广泛的实用性。附图说明图1是本技术的结构示意图；图2是本技术的气液混合器结构示意图3是本技术的侧喷嘴结构图。图中:1-高压水泵，2-耐高压胶管，3-调压阀，4-单向阀，5-气液混合器，5-1-气液混合室，5-2-雾化管，5-3-锥直型聚能管，6-调压阀，7-高压气泵，8-钻机，9-钻杆，10-压控钻头，11-侧喷嘴，11-1-侧喷嘴体，11-2-弹簧，11-3-树脂小球。具体实施方式以下结合附图对本技术的一个实施例作进一步的描述:本技术的偏置气液两相射流割缝增透装置，主要由高压水泵1、耐高压胶管2、调压阀3、单向阀4、气液混合器5、调压阀6、高压气泵7、钻机8、钻杆9、压控钻头10、侧喷嘴11构成，所述气液混合器5的一侧入口依次经耐高压胶管2连接单向阀4、高压水调压阀3和高压水泵1，气液混合器5的另一侧入口依次经耐高压胶管2连接单向阀4、高压气调压阀6和高压气泵7 ;所述气液混合器5的出口经管路与钻机8上的水辫入口相连；钻机8上安装钻杆9，钻杆9右端安装压控钻头10，压控钻头10上安装侧喷嘴11 ;所述的高压水调压阀3和高压气调压阀6上分别设有流量计；所述的气液混合器5包括气液混合室5-1，气液混合室5-1的两端入口对称设有雾化管5-2，雾化管5-2呈先缩后扩的喇叭筒状，喇叭筒的收缩角为12 16°，扩散角为28 32°，所述的气液混合室5_1出口处设有锥直型聚能管5-3，锥直型聚能管5-3的收缩角为12 16° ;所述的侧喷嘴11包括与压控钻头10螺纹连接的侧喷嘴体11-1，侧喷嘴体11-1的入口渐缩呈喇叭状，侧喷嘴体11-1的出口呈V字形双通道，V字形双通道出水口与侧喷嘴11的轴线对称，两出水口收缩角为28 32°。侧喷嘴体11-1的中部设有侧喷嘴单向阀，侧喷嘴单向阀包括树脂小球11-3和顶住树脂小球11-3的弹簧11-2，树脂小球11-3堵在侧喷嘴体11-1入口渐缩呈喇叭口处。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种偏置气液两相射流割缝增透装置，包括高压水泵（1）、高压水调压阀（3）、单向阀（4）、钻机（8）、钻杆（9）、侧喷嘴（11）和压控钻头（10），其特征在于：还包括气液混合器（5），所述气液混合器（5）一侧入口依次经耐高压胶管（2）连接单向阀（4）、高压水调压阀（3）和高压水泵（1），另一侧入口依次经耐高压胶管（2）连接单向阀（4）、高压气调压阀（6）和高压气泵（7）；所述气液混合器（5）的出口经管路与钻机（8）上的水辫入口相连；所述的气液混合器（5）包括气液混合室（5?1），气液混合室（5?1）的两端入口对称设有雾化管（5?2），雾化管（5?2）呈先缩后扩的喇叭筒状，喇叭筒的收缩角为12～16°，扩散角为28～32°，所述的气液混合室（5?1）出口处设有锥直型聚能管（5?3），锥直型聚能管（5?3）的收缩角为12～16°；所述的侧喷嘴（11）包括与压控钻头（10）螺纹连接的侧喷嘴体（11?1），侧喷嘴体（11?1）的入口渐缩呈喇叭状，出口呈V字形双通道，中部设有侧喷嘴单向阀。

【技术特征摘要】
1.一种偏置气液两相射流割缝增透装置，包括高压水泵(I)、高压水调压阀(3)、单向阀(4)、钻机(8)、钻杆(9)、侧喷嘴(11)和压控钻头(10)，其特征在于:还包括气液混合器(5)，所述气液混合器(5)—侧入口依次经耐高压胶管(2)连接单向阀(4)、高压水调压阀(3)和高压水泵(1)，另一侧入口依次经耐高压胶管(2)连接单向阀(4)、高压气调压阀(6)和高压气泵(7);所述气液混合器(5)的出口经管路与钻机(8)上的水辫入口相连；所述的气液混合器(5)包括气液混合室(5-1 )，气液混合室(5-1)的两端入口对称设有雾化管(5-2)，雾化管(5-2)呈先缩后...

【专利技术属性】
技术研发人员：林柏泉，邹全乐，张震，杨威，段永生，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：实用新型
国别省市：