一种气液两相射流割缝系统及方法

摘要

一种气液两相射流割缝系统及方法，利用引射器对高压气源输送的高压空气形成引射作用，并使高压水和高压空气在耐压套筒内混合形成气液两相射流，通过高压水辫将气液两相射流输送到割缝钻头对煤体进行割缝。气液两相射流可以有效地提高射流切割能力，在降低系统工作压力的情况下，能够增加煤层透气性，为煤层瓦斯抽放和抽采提供了有利条件，具有广泛的实用性。

权利要求

1.一种气液两相射流割缝系统，包括高压水源（1）、钻机（8）、钻杆（9）、割缝钻头（10），其特征在于：在所述的钻杆（9）上设有高压水辫（4），高压水辫（4）经管路与高压水源（1）相连，高压水源（1）的管路上设有减压阀（2），减压阀（2）前部的管路上经三通（6）连接有引射器（3），所述的引射器（3）包括耐压套筒（12）、设在耐压套筒（12）顶部的高压水射流喷嘴（11），耐压套筒（12）的侧壁上设有与高压气源（5）相连接的高压空气喷射器（13），高压水射流喷嘴（11）入口与高压空气喷射器（13）入口相对成直角；引射器（3）的出口经管路与高压水辫（4）相连。

2.根据权利要求1所述的一种气液两相射流割缝系统，其特征在于：所述的高压空气喷射器（13）与高压气源（5）连接管路上设有单向阀（7）。

3.一种如权利要求1或2所述系统的气液两相射流割缝方法，其特征在于包括如下步骤：

a、控制高压水源（1），高压水经三通（6）分别进入减压阀（2）和引射器（3）；

b、进入减压阀（2）的高压水经减压阀（2）减压后进入高压水辫（4）；

c、进入引射器（3）内的高压水经过高压水射流喷嘴（11）喷射，产生负压，对由高压气源（5）提供的高压空气产生引射作用，高压空气从高压空气喷射器（13）进入引射器（3）；

d、高压水与高压空气在引射器（3）的耐压套筒（12）内混合后形成气液两相射流，经引射器（3）的出口进入高压水辫（4），再次与经减压阀（2）进入高压水辫（4）的高压水混合后进入固定于钻机（8）上的钻杆（9），通过钻杆（9）内孔进入割缝钻头（10）喷射对煤体进行割缝。

说明书

一种气液两相射流割缝系统及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种射流割缝系统及方法，尤其是一种适用于井下气液两相射流割缝系统及方法。

背景技术

[0002] 在我国的煤炭开采工业中，随着开采深度的增加，地应力升高、瓦斯压力增大，瓦斯灾害日趋严重，预抽煤层瓦斯的区域性瓦斯治理方法得到了越来越广泛的应用。常用的做法是对煤层进行钻孔以及射流式割缝以提高煤层透气性和抽采效果。目前，普通纯水射流割缝应用较为广泛，而纯水射流割缝在现场应用过程中存在易堵孔、憋孔现象，且纯水射流割缝时需要较大的泵站压力才能达到理想的切割效果，造成割缝过程中存在着安全隐患。

发明内容

[0003] 技术问题：本发明的目的是克服已有技术中的不足之处，提供一种结构简单、操作方便、具有较强切割能力的气液两相射流割缝系统。

[0004] 技术方案：本发明的气液两相射流割缝系统，包括高压水源、钻机、钻杆、割缝钻头，在所述的钻杆上设有高压水辫，高压水辫经管路与高压水源相连，高压水源的管路上设有减压阀，减压阀前部的管路上经三通连接有引射器，所述的引射器包括耐压套筒、设在耐压套筒顶部的高压水射流喷嘴，耐压套筒的侧壁上设有与高压气源相连接的高压空气喷射器，高压水射流喷嘴入口与高压空气喷射器入口相对成直角；引射器的引射器出口经管路与高压水辫相连。

[0005] 所述的高压空气喷射器与高压气源连接管路上设有单向阀。

[0006] 本发明的气液两相射流割缝方法，包括如下步骤：

[0007] a、控制高压水源，高压水经三通分别进入减压阀和引射器；

[0008] b、进入减压阀的高压水经减压阀减压后进入高压水辫；

[0009] c、进入引射器内的高压水经过高压水射流喷嘴喷射，产生负压，对由高压气源提供的高压空气产生引射作用，高压空气从高压空气喷射器进入引射器；

[0010] d、高压水与高压空气在引射器的耐压套筒内混合后形成气液两相射流，经引射器出口进入高压水辫，再次与经减压阀进入高压水辫的高压水混合后进入固定于钻机上的钻杆，通过钻杆内孔进入割缝钻头喷射对煤体进行割缝。

[0011] 有益效果：本发明与已有技术相比，主要优点有：

[0012] a、形成的水和空气的两相混合射流，对煤体进行气蚀破坏以及脉冲水锤冲击，可以有效地提高射流切割能力，能够增加煤层透气性，为煤层瓦斯抽放和抽采提供了有利条件。

[0013] b、在保证割缝效果的前提下，可以有效地降低系统工作的压力，提高安全性；

[0014] c、在保证割缝效果的前提下，通过引入空气可以有效减少用水量，减少憋孔、喷孔现象的发生，同时提高作业过程中的安全性，具有广泛的实用性。

附图说明

[0015] 图1是本发明的系统结构示意图。

[0016] 图2是本发明的引射器结构示意图。

[0017] 图中：高压水源-1，减压阀-2，引射器-3，高压水辫-4，高压气源-5，三通-6，单向阀-7，钻机-8，钻杆-9，割缝钻头-10，高压水射流喷嘴-11，耐压套筒-12，高压空气喷射器-13。

具体实施方式

[0018] 下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的说明：

[0019] 如图1所示，本发明的气液两相射流割缝系统，主要由高压水源1、引射器3、高压水辫4、高压气源5、钻机8、钻杆9、割缝钻头10、高压水射流喷嘴11、耐压套筒12、高压空气喷射器13构成，在所述的钻杆9上设有高压水辫4，高压水辫4与钻杆9相连接，高压水辫4与钻杆9安装在钻机8上，割缝钻头10安装在钻杆9上。高压水辫4经管路与高压水源
1相连，高压水源1的管路上设有三通6，三通6的另外两个出口分别与减压阀2和引射器
3的高压水射流喷嘴11相连接，所述的引射器3包括耐压套筒12、设在耐压套筒12顶部的高压水射流喷嘴11，耐压套筒12的侧壁上设有与高压气源5相连接的高压空气喷射器13，所述的高压空气喷射器13与高压气源5连接管路上设有单向阀7，所述高压水射流喷嘴11入口与高压空气喷射器13入口相对成直角；引射器3的出口经管路与高压水辫4相连。减压阀2的出口与高压水辫4相连接，引射器3的高压空气喷射器13与高压气源5连接。所述的引射器3由高压水射流喷嘴11，耐压套筒12，高压空气喷射器13组成，三通6与引射器3相连的出口流出的高压水经过高压水射流喷嘴11形成的高压射流对高压空气喷射器
13内的高压空气形成引射作用，并在耐压套筒12内实现气液两相混合。

[0020] 如图2所示，引射器3主要由高压水射流喷嘴11、耐压套筒12和高压空气喷射器13组成，高压水射流喷嘴11与高压空气喷射器13的介质出口紧密相接，高压水射流喷嘴
11与高压空气喷射器13均固定在耐压套筒12上。

[0021] 本发明的气液两相射流割缝方法：

[0022] a、控制高压水源1，高压水源1的高压水流进三通6，并从三通6另外两个出口分别进入减压阀2和引射器3；

[0023] b、进入减压阀2的高压水经减压阀2减压后进入高压水辫4；

[0024] c、进入引射器3内的高压水经过高压水射流喷嘴11喷射，产生负压，对由高压气源5提供的高压空气产生引射作用，高压空气从高压空气喷射器13进入引射器（3）；高压水从高压水射流喷嘴11流入，形成高压射流喷射入耐压套筒12，利用高压水射流喷嘴11形成的高压射流造成的负压对高压空气喷射器13内的高压气源5提供的高压空气形成引射作用使高压空气从高压空气喷射器13的介质出口流入耐压套筒12，所述防止高压空气喷射器13内高压空气的回流。高压水与高压空气在耐压套筒12内混合后经引射器3的出口流出；

[0025] d、高压水与高压空气在引射器3的耐压套筒12内混合后形成气液两相射流，经引射器3的出口进入高压水辫4，再次与经减压阀2进入高压水辫4的高压水混合后进入固定于钻机8上的钻杆9，通过钻杆9内孔进入割缝钻头10喷射对煤体进行割缝。三通6与引射器3相连的出口流出的高压水经过高压水射流喷嘴11形成的高压射流，对高压空气喷射器13内的高压空气形成引射作用，并在耐压套筒12内实现气液两相混合。