[发明专利]一种提高瓦斯抽放效率的煤层增透设备及方法

权利要求书

1.一种提高瓦斯抽放效率的煤层增透设备，其包括钻孔与高压喷射旋切机构和液态二氧化碳相变压裂机构，其中，所述钻孔与高压喷射旋切机构包括同轴布置的钻孔机构和旋切机构，所述钻孔机构用于对煤层进行钻孔，所述旋切机构在钻孔中沿着钻孔的深度方向间隔的旋切出多个旋切槽，其特征在于，所述液态二氧化碳相变压裂机构包括多节相变压裂管构件，相邻的两节相变压裂管构件之间同轴连接，且每节相变压裂管构件的定压剪切片正好正对所述旋切槽设置，所述钻孔与高压喷射旋切机构由控制器进行控制，以便根据所述钻孔的深度来控制所述旋切机构作业，并使得相邻的两个旋切槽之间的间距等于相邻两节相变压裂管构件的定压剪切片之间的间距。

2.根据权利要求1所述一种提高瓦斯抽放效率的煤层增透设备，其特征在于：所述钻孔机构包括钻杆、钻杆安装座、旋转驱动机构、钻头组件，其中，所述钻杆可转动的套设安装在所述钻杆安装座上，所述钻杆安装座固定支撑布置在待钻孔的位置，所述钻杆由所述旋转驱动机构驱动转动，所述钻杆的最前端还设置有所述钻头组件，所述钻头组件的前端钻头能够相对于所述钻杆转动。

3.根据权利要求2所述一种提高瓦斯抽放效率的煤层增透设备，其特征在于：所述钻头组件包括钻头、前端防水电机和导向刀头，所述钻杆的最前端固定设置有所述前端防水电机，所述钻头固定安装在所述前端防水电机的输出端，所述钻头的整体为锥形结构，且所述钻头的四周设置有螺旋刃，所述钻头的最前端设置有与所述钻杆同轴的导向刀头，所述导向刀头为圆柱结构，且所述导向刀头的直径为8-20mm，长度为20-80mm，所述前端防水电机的转速至少为所述钻杆转速的三倍，且二者的转动方向相同。

4.根据权利要求3所述一种提高瓦斯抽放效率的煤层增透设备，其特征在于：所述钻头的最大外径处的外径大于所述前端防水电机的最大外径处的外径，且所述钻头的最大外径处的外径大于所述旋切机构的最大外径处的外径，且在钻孔时，所述旋切机构能够向钻孔内喷射水流，所述钻杆为空心结构，以便通过钻杆的中心孔为所述前端防水电机的电源线提供容纳布置空间。

5.根据权利要求1所述一种提高瓦斯抽放效率的煤层增透设备，其特征在于：所述旋切机构包括稳压阀、连接座、内管、外管、旋切喷射盘、内高压喷头组和外高压喷头组，其中，所述连接座上固定设置有所述稳压阀，所述钻杆包括同轴布置的内管和外管，所述内管的管孔构设为所述钻杆的中心孔，所述内管与所述外管之间的空腔构设为高压水腔，所述高压水腔与所述旋切喷射盘连通，且所述旋切喷射盘与所述连接座之间采用加强连接筋固定连接，所述连接座同轴心固定安装在钻杆上，所述旋切喷射盘上圆周阵列的设置有所述内高压喷头组和外高压喷头组，所述内高压喷头组和外高压喷头组均包括多个圆周阵列的高压喷头，且所述内高压喷头组的高压喷头的喷射方向与钻杆中心轴线之间的夹角的角度和所述外高压喷头组的高压喷头的喷射方向与钻杆中心轴线之间的夹角角度相同，且所述内高压喷头组的高压喷头的喷射方向朝钻孔的内侧方向，所述外高压喷头组的高压喷头的喷射方向朝钻孔的外侧方向。

6.根据权利要求5所述一种提高瓦斯抽放效率的煤层增透设备，其特征在于：所述钻杆的端部还采用耐高压旋转密封圈连接至高压泵组，所述高压泵组连接至水箱，在钻孔时，所述高压泵组以第一压力为所述高压喷头提供高压水，在旋切时，所述高压泵组以第二压力为所述高压喷头提供高压水，且所述第一压力小于所述第二压力的三分之一。