超高压水射流横切纵断防治复合煤岩动力灾害装置

本发明涉及煤岩动力灾害防治，具体是超高压水射流横切纵断防治复合煤岩动力灾害装置。

背景技术：

1、所谓“横切纵断”技术就是切割煤体降低近场应力、瓦斯压力,切割预裂坚硬厚层顶板降低远场矿震动载荷,防止复合载荷共同作用下的煤岩瓦斯动力灾害发生，目前，普通高压水射流防治煤与瓦斯突出单一动力灾害虽然有一定效果,但存在水射流切割煤体压力低、切割速度慢等问题，而超高压水射流则容易影响供料管，并且切割效果也较为一般。

2、因此，有必要提供超高压水射流横切纵断防治复合煤岩动力灾害装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

技术实现思路

1、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：超高压水射流横切纵断防治复合煤岩动力灾害装置，包括钻杆、钻头、第一封堵环件、第二封堵环件、喷头以及供料组件，其中，所述钻杆为刚性中空杆体，其一侧固定有所述钻头，所述钻杆的外部固定有所述第一封堵环件和第二封堵环件，所述钻杆的侧部径向嵌入有喷头，所述喷头由供料组件进行供料，所述供料组件位于所述钻杆中，所述喷头位于所述第一封堵环件和第二封堵环件之间，所述第一封堵环件和第二封堵环件能够与钻孔之间构成压裂空间，以便利用所述喷头进行水射流切割之前，利用所述喷头进行范围性水力压裂。

2、进一步，作为优选，所述第一封堵环件和第二封堵环件的结构相同，均包括卡座、安装座以及v型锁紧组件，其中，所述钻杆的外部周向间隔固定有多个所述卡座，多个所述卡座上共同固定有呈环形的安装座，所述安装座上周向间隔固定有多个所述v型锁紧组件，相邻两个v型锁紧组件之间采用柔性连接件相连。

3、进一步，作为优选，所述v型锁紧组件包括柔性件，所述柔性件的两侧柔性连接有增阻密封件，所述增阻密封件的底部铰接有连接件，所述连接件的底部连接有支撑件，所述支撑件的底部连接有伸缩件，所述伸缩件滑动设置于缸体中，所述缸体铰接于所述安装座中。

4、进一步，作为优选，所述增阻密封件包括板体，所述板体上附着有垫体，所述板体上还固定有穿过垫体的锚固体。

5、进一步，作为优选，所述供料组件包括依次连接的第一供料头、第二供料头、第一弯折段、直线段以及第二弯折段，所述第二弯折段远离直线段的一段与喷头相连，所述第一供料头用于供给第一料体，所述第一料体能够获得第一破碎速度。

6、进一步，作为优选，所述送料管与钻杆同轴设置，所述直线段与喷头位于钻杆的对侧。

7、进一步，作为优选，所述送料管上还设置有第二供料头，用于供给第二料体，所述第二供料头靠近于第一弯折段位置处，以便第二料体获得第二破碎速度，所述第二破碎速度小于第一破碎速度。

8、进一步，作为优选，所述钻杆中还固定有多个对应于第一弯折段、直线段、第二弯折段的调平罐，多个调平罐由调控管进行统一抽送料体。

9、进一步，作为优选，所述第二料体中颗粒的粒径不同于第一料体中颗粒的粒径。

10、与现有技术相比，本发明提供了超高压水射流横切纵断防治复合煤岩动力灾害装置，具备以下有益效果：

11、1.本发明实施例中，第一封堵环件和第二封堵环件能够与钻孔之间构成压裂空间，以便利用所述喷头进行水射流切割之前，利用所述喷头进行范围性水力压裂，提高了后续切割的效果。

12、2.本发明实施例中，通过构建第一弯折段和第二弯折段能够减小第一料体和第二料体的变向弧度，减小因九十度变向对于管体的冲击影响以及对于第一料体和第二料体的速度影响。

13、3.本发明实施例中，将料体分成两个部分，分别为第一料体和第二料体，在切割阶段，将第二料体配置为由第二供料头所供给能够减小自第一供料头所供给的第一料体的量，第一料体可以更好的获得第一破碎速度，减小了对于第一弯折段和第二弯折段的冲击，在压裂阶段，将第二料体配置为由第二供料头所供给能够使得第二料体中颗粒的粒径不同于第一料体中颗粒的粒径，这样能够使得较大体积的支撑颗粒进行大裂隙支撑，而较小体积的支撑颗粒能够更好的自大裂隙中进入至小裂隙中进行支撑，提高了压裂的效果，便于后续的进一步切割。

技术特征：

1.超高压水射流横切纵断防治复合煤岩动力灾害装置，其特征在于：包括钻杆(1)、钻头(2)、第一封堵环件(3)、第二封堵环件(4)、喷头(5)以及供料组件，其中，所述钻杆(1)为刚性中空杆体，其一侧固定有所述钻头(2)，所述钻杆(1)的外部固定有所述第一封堵环件(3)和第二封堵环件(4)，所述钻杆(1)的侧部径向嵌入有喷头(5)，所述喷头(5)由供料组件进行供料，所述供料组件位于所述钻杆(1)中，所述喷头(5)位于所述第一封堵环件(3)和第二封堵环件(4)之间，所述第一封堵环件(3)和第二封堵环件(4)能够与钻孔之间构成压裂空间，以便利用所述喷头(5)进行水射流切割之前，利用所述喷头(5)进行范围性水力压裂。

2.根据权利要求1所述的超高压水射流横切纵断防治复合煤岩动力灾害装置，其特征在于：所述第一封堵环件(3)和第二封堵环件(4)的结构相同，均包括卡座(31)、安装座(32)以及v型锁紧组件，其中，所述钻杆(1)的外部周向间隔固定有多个所述卡座(31)，多个所述卡座(31)上共同固定有呈环形的安装座(32)，所述安装座(32)上周向间隔固定有多个所述v型锁紧组件，相邻两个v型锁紧组件之间采用柔性连接件相连。

3.根据权利要求2所述的超高压水射流横切纵断防治复合煤岩动力灾害装置，其特征在于：所述v型锁紧组件包括柔性件(37)，所述柔性件(37)的两侧柔性连接有增阻密封件(38)，所述增阻密封件(38)的底部铰接有连接件(36)，所述连接件(36)的底部连接有支撑件(35)，所述支撑件(35)的底部连接有伸缩件(34)，所述伸缩件(34)滑动设置于缸体(33)中，所述缸体(33)铰接于所述安装座(32)中。

4.根据权利要求3所述的超高压水射流横切纵断防治复合煤岩动力灾害装置，其特征在于：所述增阻密封件(38)包括板体，所述板体上附着有垫体，所述板体上还固定有穿过垫体的锚固体。

5.根据权利要求1所述的超高压水射流横切纵断防治复合煤岩动力灾害装置，其特征在于：所述供料组件包括依次连接的第一供料头(7)、第二供料头(8)、第一弯折段(9)、直线段(10)以及第二弯折段(11)，所述第二弯折段(11)远离直线段(10)的一段与喷头(5)相连，所述第一供料头(7)用于供给第一料体，所述第一料体能够获得第一破碎速度。

6.根据权利要求5所述的超高压水射流横切纵断防治复合煤岩动力灾害装置，其特征在于：所述送料管(6)与钻杆(1)同轴设置，所述直线段(10)与喷头(5)位于钻杆(1)的对侧。

7.根据权利要求5所述的超高压水射流横切纵断防治复合煤岩动力灾害装置，其特征在于：所述送料管(6)上还设置有第二供料头(8)，用于供给第二料体，所述第二供料头(8)靠近于第一弯折段(9)位置处，以便第二料体获得第二破碎速度，所述第二破碎速度小于第一破碎速度。

8.根据权利要求5所述的超高压水射流横切纵断防治复合煤岩动力灾害装置，其特征在于：所述钻杆(1)中还固定有多个对应于第一弯折段(9)、直线段(10)、第二弯折段(11)的调平罐(13)，多个调平罐(13)由调控管(12)进行统一抽送料体。

9.根据权利要求7所述的超高压水射流横切纵断防治复合煤岩动力灾害装置，其特征在于：所述第二料体中颗粒的粒径不同于第一料体中颗粒的粒径。

技术总结
本发明公开了超高压水射流横切纵断防治复合煤岩动力灾害装置，包括钻杆、钻头、第一封堵环件、第二封堵环件、喷头以及供料组件，其中，所述钻杆为刚性中空杆体，其一侧固定有所述钻头，所述钻杆的外部固定有所述第一封堵环件和第二封堵环件，所述钻杆的侧部径向嵌入有喷头，所述喷头由供料组件进行供料，所述供料组件位于所述钻杆中，所述喷头位于所述第一封堵环件和第二封堵环件之间，所述第一封堵环件和第二封堵环件能够与钻孔之间构成压裂空间，以便利用所述喷头进行水射流切割之前，利用所述喷头进行范围性水力压裂。

技术研发人员：易恩兵,李振华,张永将,王士伟,王文强,王一帆,牟谦,郭光欲,乔伟,张大众
受保护的技术使用者：河南理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13