[发明专利]多功能水射流喷头及使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多功能水射流喷头，特别涉及一种煤矿井下水力化措施消突增透的多功能水射流喷头及使用方法。

背景技术

我国煤矿的瓦斯灾害十分严重，国有重点煤矿70%以上是高瓦斯、煤与瓦斯突出矿井，且大部分为低透气性煤层。煤层的透气性决定了瓦斯的抽放效果，而透气性又取决于煤层中裂隙的数量，裂隙发育良好的煤层抽放效果必然好，这对煤矿的安全生产有至关重要的作用。为了解决煤层透气性差的问题，需要降低煤层应力和增加煤层裂隙。水射流割缝、水力扩孔、水力冲孔、水力化钻进等水力化措施都能够冲割出煤体，在地应力和瓦斯压力的作用下增加煤层裂隙，因此水力化措施改善煤层透气性实现强化抽采已成为低透煤层瓦斯抽采的有效途径。

现阶段大多数水射流装置均是解决一种水射流强化抽采技术，如何在一个装置上集成水射流扩孔、水射流割缝及水力化钻进等多种功能成为推广水射流技术亟待解决的问题。当前水力割缝及扩孔措施中最常用的水射流喷头多为自旋转喷头、高速旋转喷头等，具有能量损失大、旋转速度不可控、实际工作压力低且寿命短、价格昂贵等缺点。同时，低透气性煤层多为松软煤层，水力割缝及扩孔过程中高压水射流对煤体形成冲割、扰动极易造成数量很少但是粒径很大的煤体排出，狭小的钻孔空间造成排渣困难。一旦大粒径煤渣被卡住，粒径较小的煤渣会围绕大粒径煤渣周围造成钻孔堵孔，形成钻孔孔内事故。因此，钻孔排渣问题尤其是下向孔排渣问题成为制约水力割缝及扩孔技术发展的主要因素。这些问题严重制约水力化消突增透措施的应用和推广。

发明内容

本发明的目的在于提供一种煤矿井下水力化措施消突增透的多功能水射流喷头及使用方法，通过在喷头上顶部和外壁错位对称安装不同结构喷嘴的喷头是否旋转来实现水射流扩孔、水力冲孔、水射流割缝及水力化钻进等水力化措施增透功能。同时通过在喷头顶部安装喷嘴和在喷头外壁安装螺旋辅助排渣和切磨大直径煤渣，减少水力化措施中堵孔现象的发生，有效处理水力化措施中的钻孔事故。

为了解决现有技术存在的问题，本发明采用的技术方案是：一种多功能水射流喷头，它在内部中空带喷头接头的喷头体外壁上设置数个错位对称的扩孔喷嘴底座，喷头体顶部设置一个排渣喷嘴底座，它还配备有与喷嘴底座相对应的旋转射流喷嘴、圆射流喷嘴，特征在于：它还配备有与喷嘴底座相对应的死堵。

其中：喷头体顶部设置数个钻进喷嘴底座。

其中：喷头体上还设置有螺旋粗螺纹。

其中：旋转射流喷嘴与扩孔喷嘴底座固定垫有紫铜垫片，圆射流喷嘴与喷嘴底座固定垫有紫铜垫片，死堵与喷嘴底座固定垫有紫铜垫片。

一种多功能水射流喷头的使用方法，特征在于：单独扩孔，需要顶部水力排渣时，将旋转射流喷嘴或圆射流喷嘴通过紫铜垫片固定在多功能水射流喷头扩孔喷嘴底座上，将旋转射流喷嘴通过紫铜垫片固定在多功能水射流喷头顶部排渣喷嘴底座上，不需要顶部水力排渣时，将排渣死堵通过紫铜垫片固定在多功能水射流喷头顶部排渣喷嘴底座或钻进喷嘴底座上。

其中：单独水力钻进时，将扩孔死堵通过紫铜垫片固定在多功能水射流喷头扩孔喷嘴底座上，将旋转射流喷嘴通过紫铜垫片固定在多功能水射流喷头顶部钻进喷嘴底座上。

其中：即扩孔又水力钻进时，将旋转射流喷嘴或圆射流喷嘴通过紫铜垫片固定在多功能水射流喷头扩孔喷嘴底座上，将旋转射流喷嘴通过紫铜垫片固定在多功能水射流喷头顶部的钻进喷嘴底座上。

本发明的有益效果是：通过外壁上设置数个错位对称的扩孔喷嘴底座及喷嘴，喷头体顶部设置数个钻进喷嘴底座，同时配备配套死堵，使水射流喷头一头多用，结合其使用方法，实现了单独扩孔或单独水力钻进或即扩孔又水力钻进一个水射流喷头方便使用，体现了水射流扩孔、水射流割缝、水力化钻进、水力化钻进及割缝一体化、水力化钻进及扩孔一体化等功能，喷头顶部安装喷嘴和在喷头外壁安装螺旋有利排渣及切磨大直径煤渣，从而达到减少水力化措施中堵孔等事故，有适应性强、结构简单、一头多用、加工容易、操作简便等特点。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

图1. 本发明带三个水射流扩孔喷嘴底座和一个排渣喷嘴底座的剖面图；

图2. 本发明带两个水射流扩孔喷嘴底座和一个排渣喷嘴底座的剖面图；

图3. 本发明带两个水射流扩孔喷嘴底座和两个钻进喷嘴底座的剖面图；

图4. 本发明带两个水射流扩孔圆射流喷嘴和两个钻进旋转射流喷嘴的剖面图；

图5. 本发明带两个水射流扩孔旋转射流喷嘴和两个钻进旋转射流喷嘴的剖面图；