一种偏置气液两相射流割缝增透装置及方法

摘要

一种偏置气液两相射流割缝增透装置及方法，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。

主权项

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）上的水辨入口相连；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。2.根据权利要求1所述的偏置气液两相射流割缝增透装置，其特征在于：所述的V字形双通道的收缩角为28～32°。3.根据权利要求1所述的偏置气液两相射流割缝增透装置，其特征在于：所述的高压水调压阀（3）和高压气调压阀（6）上分别设有压力表。4.根据权利要求1所述装置的偏置气液两相射流割缝增透方法，其特征在于包括如下步骤：a、启动高压水泵（1），调节高压水调压阀（3）的压力为2～5MPa低压水，启动钻机（8），钻机（8）带动压控钻头（10）向煤岩体钻进至设定位置，钻进过程中，低压水从侧喷嘴（11）和压控钻头（10）前部出口流出，以防止侧喷嘴（11）堵塞和降低压控钻头（10）的温度；b、调节高压水调压阀（3）的压力为10～15MPa高压水，同时，启动高压气泵（7），调节高压气调压阀（6）的压力为13～18MPa高压气，此时，高压水和高压气体进入气液混合器（5）内充分混合，所形成的高压气液两相流体经钻杆（9）流向压控钻头(10)，从压控钻头(10)的侧喷嘴（11）的喷孔喷出冲击煤体，转动压控钻头（10），对压控钻头（10）所在位置进行割缝；c、转动压控钻头（10）25～35min，将高压水调节为低压水，同时，关闭高压气泵（7）；d、将压控钻头（10）向孔口方向后退1～1.5m，重复步骤b和c，完成压控钻头（10）下一位置的割缝，周而复始，完成多个位置的割缝。