[发明专利]一种无源挤压式脉冲煤屑射流破煤卸压增透装置及使用方法

权利要求书

1.一种无源挤压式脉冲煤屑射流破煤卸压增透装置，其特征在于：包括水箱，与水箱连接的泥浆泵与泥浆泵出口相连接的高压管路，与高压管路出口相连接的钻机，所述钻机包括钻杆，位于钻杆端部的一体化钻头，所述一体化钻头下部设有一个煤屑箱，煤屑箱底部出口处设有一个射流泵，射流泵出口与水箱联通。

2.如权利要求1所述的无源挤压式脉冲煤屑射流破煤卸压增透装置，其特征在于：所述钻机与高压管路之间还设有一个旋转水尾。

3.如权利要求2所述的无源挤压式脉冲煤屑射流破煤卸压增透装置，其特征在于：所述钻杆端部与岩层接触处还设有一个倾斜向上的集尘罩，所述集尘罩底部设有一个集尘管路，集尘管路出口与煤屑箱联通，所述煤屑箱底部与射流泵连接处还设有一个滤网。

4.如权利要求3所述的无源挤压式脉冲煤屑射流破煤卸压增透装置，其特征在于：所述泥浆泵出口的高压管路上还设有一个压力表，所述水箱底部还设有一个锚式搅拌器。

5.如权利要求4所述的无源挤压式脉冲煤屑射流破煤卸压增透装置，其特征在于：所述一体化钻头包括壳体，壳体前端设有多个截齿，位于壳体内部的T型阀芯，所述T型阀芯右侧与壳体内部之间通过上下两个弹簧连接，且所述T型阀芯的大端即左端在阀芯向前运动堵住缺口时距离壳体左侧壁的距离小于阀芯被压缩的距离，所述壳体上设有两个喷嘴，阀芯内部设有阀芯内部通道，阀芯前端设有一个锥形顶盖，所述锥形顶盖与壳体前端连接处设有一个与锥形顶盖匹配的缺口，所述缺口与壳体前端之间设有一个截齿排水通道，所述截齿排水通道在壳体前端设有多个出口，每个出口均位于截齿处。

6.如权利要求5所述的无源挤压式脉冲煤屑射流破煤卸压增透装置，其特征在于：所述阀芯大端即左端与壳体内壁之间设有第一垫圈，阀芯小端即右端与壳体内壁之间设有第二垫圈。

7.如权利要求1-6所述的无源挤压式脉冲煤屑射流破煤卸压增透装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）调节泥浆泵压力，使用钻机钻孔，钻至设计孔深处停钻，退钻至需冲蚀位置处；

（2）采用高压水清洗管路、钻杆及钻头，防止系统堵塞，清洗完毕后打开射流泵、锚式搅拌器使水箱内形成混合均匀的煤屑水溶液；

（3）调节泥浆泵水压大于5MPa使喷嘴通道打开，控制脉冲煤屑水射流压力为30MPa，脉冲频率200Hz，煤屑质量占比13%，供水流量在0.15m³/ min，形成的高压脉冲煤屑水流经喷嘴加速喷出对煤层进行冲蚀，冲蚀深度为1.5m，在钻孔内随着钻头旋转形成高压脉冲煤屑射流对煤体切割，在此过程中可根据需要对煤层进行割缝、扩孔、造穴等卸压措施，观察钻孔孔口出煤情况直至孔口无煤屑涌出后继续下一个位置处进行同样操作，当距离钻孔孔口2 m处时，应停止工作，以免高压水伤人，完成钻孔煤段的冲蚀后关闭泥浆泵及射流泵；

（4）重复步骤（1）-（2）中操作步骤，对下个钻孔进行相同的操作，煤层卸压增透工作结束后，将钻孔连接瓦斯抽采系统进行抽采。

8.如权利要求7所述的无源挤压式脉冲煤屑射流破煤卸压增透装置的使用方法，其特征在于：所述步骤（1）中水压低于5 MPa时喷嘴通道封闭，水流只辅助截齿钻进，在此过程中关闭射流泵、锚式搅拌器，采用集尘罩及煤屑箱收集煤屑。