CN203035094U - 一种钻孔内水射流割缝诱喷装置 - Google Patents

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林柏泉
邹全乐
沈春明
张其智
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Abstract

一种钻孔内水射流割缝诱喷装置，装置包括钻头体，钻头体内开设有阶梯通孔，阶梯通孔内间隔设有压控阀门和单向阀，压控阀门和单向阀之间的钻头体壁上下对称设有双射流发生器，钻头体前部设有多个呈羽翼状的合金刀片。利用水射流发生器喷射出双束高压射流，对钻孔壁不同断面的煤体进行双射流割缝，形成由局部到整体的“点—面—体”式破坏作用，引导煤体一定范围内发生失稳喷孔并沿钻孔径向扩展，扩大钻孔卸压影响范围，实现瓦斯的高效抽采。其结构简单，操作方便，效果好。

Description

一种钻孔内水射流割缝诱喷装置
技术领域
本实用新型涉及一种钻孔内水射流割缝诱喷装置，尤其适用于高瓦斯松软复杂煤层卸压增透和消除煤层煤与瓦斯突出危险性。
背景技术
我国矿井瓦斯治理的根本手段是以钻孔瓦斯抽采方式为主的瓦斯抽采措施，随着我国煤矿进入深部开采，煤层透气性差、瓦斯抽采难、动力现象突出等问题日益严重，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。割缝工艺实现的重要环节之一是射流割缝器的设计及性能。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及煤体垮塌等现象，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，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，研究和改善射流割缝器性能并开发新型高压射流割缝射流器是十分必要的，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。
发明内容
技术问题：本实用新型的目的是克服已有技术中的不足之处，提供一种结构简单、使用效果好的钻孔内水射流割缝诱喷装置。
技术方案：本实用新型的钻孔内水射流割缝诱喷装置，包括与钻机相连的钻头体，所述的钻头体内开有阶梯通孔，阶梯通孔内部间隔设有压控阀门和单向阀，压控阀门和单向阀之间的钻头体壁上下对称设有双射流发生器，所述钻头体的前部设有多个呈羽翼状的合金刀片；所述的压控阀门由导向套、设在导向套内的树脂小球和弹簧组成；所述的合金刀片为三片呈120度角分布排列、尾部与钻头体的水平夹角为15～20°；所述的双射流发生器由两个锥直型喷嘴融合而成。
有益效果：本实用新型利用水射流发生器喷射出的双束高压射流，对钻孔壁不同断面的煤体进行双射流割缝，形成由局部到整体的“点—面—体”式的破坏作用，造成煤体在设定位置或一定范围内发生失稳喷孔，可以引导孔内煤与瓦斯突出沿钻孔径向扩展，扩大钻孔破坏卸压影响范围，实现钻孔瓦斯的高效抽采；通过双射流的方式，提高了割缝器的破煤效率和排粉能力；通过单向阀的单向止回作用，有效降低了射流器的堵塞；采用刀具的倾斜羽翼解决了因塌孔堵孔造成的卡钻、丢钻头的难题，从而提高了割缝设备的可靠性及在现场的适应性；通过钻孔内水射流割缝诱发喷孔的工艺方法，诱发煤体释放瓦斯膨胀能，实现钻孔径向煤体裂隙发育，改善煤体的透气性，提高煤体瓦斯抽采效率并消除煤与瓦斯突出危险性。其结构简单，实用性强，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是本实用新型的钻孔内水射流割缝诱喷装置结构剖视图；
图2是本实用新型的钻孔内水射流割缝诱喷装置器结构右视图。
图中：1-钻头体，2-压控阀门，3-合金刀片，4-双射流发生器，5-单向阀。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的一个实施例作进一步的描述：
本实用新型的钻孔内水射流割缝诱喷装置，主要由钻头体1、压控阀门2、合金刀片3、双射流发生器4、单向阀5构成，将钻头体1安装在钻机上，钻杆配合工作，利用钻机将钻头体1推送至已施工完成的钻孔孔底。所述的钻头体1内开有阶梯通孔，钻头体1的左端孔与钻机相连，钻头体1阶梯通孔内部间隔设有压控阀门2和单向阀5，当钻孔内的瓦斯压力超过低压水2-5MPa的压力时，单向阀5自动关闭；压控阀门2和单向阀5之间的钻头体1壁上下对称设有双射流发生器4，所述的双射流发生器4由两个锥直型喷嘴融合而成。所述钻头体1的前部设有多个呈羽翼状的合金刀片3；所述的压控阀门2由导向套、设在导向套内的树脂小球和弹簧组成；所述的合金刀片3为三片呈120度角分布排列、尾部与钻头体1的水平夹角为15～20°；当钻孔孔口的出水量小于供水量的1/3时，将高压水调节为低压水，低速旋转并来回抽拉钻头体1直至孔口的出水量达供水量的2/3时，保证合金刀片3破坏堵塞煤渣至钻孔排渣通畅，实现割缝射流器防抱钻、防丢钻和疏通钻孔的功能；当穿层作业时，对整个煤层段进行割缝诱喷；当顺层作业时，在距孔口15m时停止割缝诱喷。其间，需关闭水流换卸钻杆或钻孔内的瓦斯压力超过低压水的压力时，单向阀5复位，滞止回流，消除因回流负压造成的煤粉对射流发生器5的堵塞，实现射流割缝器防堵塞功能。

Claims (2)

1.一种钻孔内水射流割缝诱喷装置，包括与钻机相连的钻头体（1），其特征在于：所述的钻头体（1）内开有阶梯通孔，阶梯通孔内部间隔设有压控阀门（2）和单向阀（5），压控阀门（2）和单向阀（5）之间的钻头体（1）壁上下对称设有双射流发生器（4），所述钻头体（1）的前部设有多个呈羽翼状的合金刀片（3）；所述的压控阀门（2）由导向套、设在导向套内的树脂小球和弹簧组成；所述的合金刀片（3）为三片呈120度角分布排列、尾部与钻头体（1）的水平夹角为15～20°。
2.根据权利要求1所述的钻孔内水射流割缝诱喷装置，其特征在于：所述的双射流发生器（4）由两个锥直型喷嘴融合而成。
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