專利名稱：一種氣液兩相射流割縫系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種射流割縫系統(tǒng)及方法，尤其是一種適用于井下氣液兩相射流割縫系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
在我國的煤炭開采工業(yè)中，隨著開采深度的增加,地應(yīng)力升高、瓦斯壓力增大,瓦斯災(zāi)害日趨嚴重，預(yù)抽煤層瓦斯的區(qū)域性瓦斯治理方法得到了越來越廣泛的應(yīng)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(yīng)用較為廣泛，而純水射流割縫在現(xiàn)場應(yīng)用過程中存在易堵孔、憋孔現(xiàn)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

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題:本發(fā)明的目的是克服已有技術(shù)中的不足之處，提供一種結(jié)構(gòu)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(tǒng)。技術(shù)方案:本發(fā)明的氣液兩相射流割縫系統(tǒng)，包括高壓水源、鉆機、鉆桿、割縫鉆頭，在所述的鉆桿上設(shè)有高壓水辮，高壓水辮經(jīng)管路與高壓水源相連，高壓水源的管路上設(shè)有減壓閥，減壓閥前部的管路上經(jīng)三通連接有引射器，所述的引射器包括耐壓套筒、設(shè)在耐壓套筒頂部的高壓水射流噴嘴，耐壓套筒的側(cè)壁上設(shè)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(jīng)管路與聞壓水辮相連。所述的高壓空氣噴射器與高壓氣源連接管路上設(shè)有單向閥。本發(fā)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(jīng)三通分別進入減壓閥和引射器；
b、進入減壓閥的高壓水經(jīng)減壓閥減壓后進入高壓水辮；
C、進入引射器內(nèi)的高壓水經(jīng)過高壓水射流噴嘴噴射，產(chǎn)生負壓，對由高壓氣源提供的高壓空氣產(chǎn)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(nèi)混合后形成氣液兩相射流，經(jīng)引射器出口進入高壓水辮，再次與經(jīng)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(nèi)孔進入割縫鉆頭噴射對煤體進行割縫。有益效果:本發(fā)明與已有技術(shù)相比，主要優(yōu)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(tǒng)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(xiàn)象的發(fā)生，同時提高作業(yè)過程中的安全性，具有廣泛的實用性。


圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明的引射器結(jié)構(gòu)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。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的一個實施例作進一步的說明
如圖1所示，本發(fā)明的氣液兩相射流割縫系統(tǒng)，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(gòu)成，在所述的鉆桿9上設(shè)有聞壓水辮4,聞壓水辮4與鉆桿9相連接，聞壓水辮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(jīng)管路與高壓水源I相連，高壓水源I的管路上設(shè)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(shè)在耐壓套筒12頂部的高壓水射流噴嘴11，耐壓套筒12的側(cè)壁上設(shè)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(shè)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(jīng)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(jīng)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(nèi)的高壓空氣形成引射作用，并在耐壓套筒12內(nèi)實現(xiàn)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(zhì)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。本發(fā)明的氣液兩相射流割縫方法
a、控制高壓水源1，高壓水源I的高壓水流進三通6，并從三通6另外兩個出口分別進入減壓閥2和引射器3;
b、進入減壓閥2的高壓水經(jīng)減壓閥2減壓后進入高壓水辮4；
C、進入引射器3內(nèi)的高壓水經(jīng)過高壓水射流噴嘴11噴射，產(chǎn)生負壓，對由高壓氣源5提供的高壓空氣產(chǎn)生引射作用，高壓空氣從高壓空氣噴射器13進入引射器(3);高壓水從高壓水射流噴嘴11流入，形成高壓射流噴射入耐壓套筒12，利用高壓水射流噴嘴11形成的高壓射流造成的負壓對高壓空氣噴射器13內(nèi)的高壓氣源5提供的高壓空氣形成引射作用使高壓空氣從高壓空氣噴射器13的介質(zhì)出口流入耐壓套筒12，所述防止高壓空氣噴射器13內(nèi)高壓空氣的回流。高壓水與高壓空氣在耐壓套筒12內(nèi)混合后經(jīng)引射器3的出口流出；
d、高壓水與高壓空氣在引射器3的耐壓套筒12內(nèi)混合后形成氣液兩相射流，經(jīng)引射器3的出口進入高壓水辮4，再次與經(jīng)減壓閥2進入高壓水辮4的高壓水混合后進入固定于鉆機8上的鉆桿9，通過鉆桿9內(nèi)孔進入割縫鉆頭10噴射對煤體進行割縫。三通6與引射器3相連的出口流出的高壓水經(jīng)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(nèi)的高壓空氣形成引射作用，并在耐壓套筒12內(nèi)實現(xiàn)氣液兩相混合。
權(quán)利要求
1.一種氣液兩相射流割縫系統(tǒng)，包括高壓水源(I)、鉆機(8)、鉆桿(9)、割縫鉆頭(10)，其特征在于:在所述的鉆桿(9)上設(shè)有高壓水辮(4)，高壓水辮(4)經(jīng)管路與高壓水源(I)相連，高壓水源(I)的管路上設(shè)有減壓閥(2)，減壓閥(2)前部的管路上經(jīng)三通(6)連接有引射器(3)，所述的引射器(3)包括耐壓套筒(12)、設(shè)在耐壓套筒(12)頂部的高壓水射流噴嘴(11)，耐壓套筒(12)的側(cè)壁上設(shè)有與高壓氣源(5)相連接的高壓空氣噴射器(13)，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(jīng)管路與高壓水辮(4)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣液兩相射流割縫系統(tǒng)，其特征在于:所述的高壓空氣噴射器(13 )與高壓氣源(5 )連接管路上設(shè)有單向閥(7 )。
3.—種如權(quán)利要求1或2所述系統(tǒng)的氣液兩相射流割縫方法，其特征在于包括如下步驟: a、控制高壓水源(I)，高壓水經(jīng)三通(6)分別進入減壓閥(2 )和引射器(3 ); b、進入減壓閥(2)的高壓水經(jīng)減壓閥(2)減壓后進入高壓水辮(4)； C、進入引射器(3)內(nèi)的高壓水經(jīng)過高壓水射流噴嘴(11)噴射，產(chǎn)生負壓，對由高壓氣源(5)提供的高壓空氣產(chǎn)生引射作用，高壓空氣從高壓空氣噴射器(13)進入引射器(3); d、高壓水與高壓空氣在引射器(3)的耐壓套筒(12)內(nèi)混合后形成氣液兩相射流，經(jīng)引射器(3)的出口進入高壓水辮(4)，再次與經(jīng)減壓閥(2)進入高壓水辮(4)的高壓水混合后進入固定于鉆機(8 )上的鉆桿(9 )，通過鉆桿(9 )內(nèi)孔進入割縫鉆頭(10 )噴射對煤體進行割縫。
全文摘要
一種氣液兩相射流割縫系統(tǒng)及方法，利用引射器對高壓氣源輸送的高壓空氣形成引射作用，并使高壓水和高壓空氣在耐壓套筒內(nèi)混合形成氣液兩相射流，通過高壓水辮將氣液兩相射流輸送到割縫鉆頭對煤體進行割縫。氣液兩相射流可以有效地提高射流切割能力，在降低系統(tǒng)工作壓力的情況下，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，具有廣泛的實用性。
文檔編號E21F7/00GK103075180SQ20131001386
公開日2013年5月1日 申請日期2013年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月15日
發(fā)明者林柏泉, 楊威, 段永生, 鄒全樂 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)