[發明專利]一種氣液兩相射流割縫系統及方法

有效

• 申請號: 201310013864.2
• 申請日: 2013-01-15
• 公開（公告）號: CN103075180A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 林柏泉;楊威;段永生;鄒全樂
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: E21F7/00
• 分類號: E21F7/00;E21B43/26
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 程化銘

技術領域

本發明涉及一種射流割縫系統及方法，尤其是一種適用于井下氣液兩相射流割縫系統及方法。

背景技術

在我國的煤炭開采工業中，隨著開采深度的增加，地應力升高、瓦斯壓力增大，瓦斯災害日趨嚴重，預抽煤層瓦斯的區域性瓦斯治理方法得到了越來越廣泛的應用。常用的做法是對煤層進行鉆孔以及射流式割縫以提高煤層透氣性和抽采效果。目前，普通純水射流割縫應用較為廣泛，而純水射流割縫在現場應用過程中存在易堵孔、憋孔現象，且純水射流割縫時需要較大的泵站壓力才能達到理想的切割效果，造成割縫過程中存在著安全隱患。

發明內容

技術問題：本發明的目的是克服已有技術中的不足之處，提供一種結構簡單、操作方便、具有較強切割能力的氣液兩相射流割縫系統。

技術方案：本發明的氣液兩相射流割縫系統，包括高壓水源、鉆機、鉆桿、割縫鉆頭，在所述的鉆桿上設有高壓水辮，高壓水辮經管路與高壓水源相連，高壓水源的管路上設有減壓閥，減壓閥前部的管路上經三通連接有引射器，所述的引射器包括耐壓套筒、設在耐壓套筒頂部的高壓水射流噴嘴，耐壓套筒的側壁上設有與高壓氣源相連接的高壓空氣噴射器，高壓水射流噴嘴入口與高壓空氣噴射器入口相對成直角；引射器的引射器出口經管路與高壓水辮相連。

所述的高壓空氣噴射器與高壓氣源連接管路上設有單向閥。

本發明的氣液兩相射流割縫方法，包括如下步驟：

a、控制高壓水源，高壓水經三通分別進入減壓閥和引射器；

b、進入減壓閥的高壓水經減壓閥減壓后進入高壓水辮；

c、進入引射器內的高壓水經過高壓水射流噴嘴噴射，產生負壓，對由高壓氣源提供的高壓空氣產生引射作用，高壓空氣從高壓空氣噴射器進入引射器；

d、高壓水與高壓空氣在引射器的耐壓套筒內混合后形成氣液兩相射流，經引射器出口進入高壓水辮，再次與經減壓閥進入高壓水辮的高壓水混合后進入固定于鉆機上的鉆桿，通過鉆桿內孔進入割縫鉆頭噴射對煤體進行割縫。

有益效果：本發明與已有技術相比，主要優點有：

a、形成的水和空氣的兩相混合射流，對煤體進行氣蝕破壞以及脈沖水錘沖擊，可以有效地提高射流切割能力，能夠增加煤層透氣性，為煤層瓦斯抽放和抽采提供了有利條件。

b、在保證割縫效果的前提下，可以有效地降低系統工作的壓力，提高安全性；

c、在保證割縫效果的前提下，通過引入空氣可以有效減少用水量，減少憋孔、噴孔現象的發生，同時提高作業過程中的安全性，具有廣泛的實用性。

附圖說明

圖1是本發明的系統結構示意圖。

圖2是本發明的引射器結構示意圖。

圖中：高壓水源-1，減壓閥-2，引射器-3，高壓水辮-4，高壓氣源-5，三通-6，單向閥-7，鉆機-8，鉆桿-9，割縫鉆頭-10，高壓水射流噴嘴-11，耐壓套筒-12，高壓空氣噴射器-13。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的一個實施例作進一步的說明：?

如圖1所示，本發明的氣液兩相射流割縫系統，主要由高壓水源1、引射器3、高壓水辮4、高壓氣源5、鉆機8、鉆桿9、割縫鉆頭10、高壓水射流噴嘴11、耐壓套筒12、高壓空氣噴射器13構成，在所述的鉆桿9上設有高壓水辮4，高壓水辮4與鉆桿9相連接，高壓水辮4與鉆桿9安裝在鉆機8上，割縫鉆頭10安裝在鉆桿9上。高壓水辮4經管路與高壓水源1相連，高壓水源1的管路上設有三通6，三通6的另外兩個出口分別與減壓閥2和引射器3的高壓水射流噴嘴11相連接，所述的引射器3包括耐壓套筒12、設在耐壓套筒12頂部的高壓水射流噴嘴11，耐壓套筒12的側壁上設有與高壓氣源5相連接的高壓空氣噴射器13，所述的高壓空氣噴射器13與高壓氣源5連接管路上設有單向閥7，所述高壓水射流噴嘴11入口與高壓空氣噴射器13入口相對成直角；引射器3的出口經管路與高壓水辮4相連。減壓閥2的出口與高壓水辮4相連接，引射器3的高壓空氣噴射器13與高壓氣源5連接。所述的引射器3由高壓水射流噴嘴11，耐壓套筒12，高壓空氣噴射器13組成，三通6與引射器3相連的出口流出的高壓水經過高壓水射流噴嘴11形成的高壓射流對高壓空氣噴射器13內的高壓空氣形成引射作用，并在耐壓套筒12內實現氣液兩相混合。

如圖2所示，引射器3主要由高壓水射流噴嘴11、耐壓套筒12和高壓空氣噴射器13組成，高壓水射流噴嘴11與高壓空氣噴射器13的介質出口緊密相接，高壓水射流噴嘴11與高壓空氣噴射器13均固定在耐壓套筒12上。