一种微波辐射孔内汽化水力冲孔方法技术

一种微波辐射孔内汽化水力冲孔方法，将微波天线连接在同轴波导管的最内端并送入钻孔，在同轴波导管的最外端连接波导转换器，波导转换器与矩形波导管连接，矩形波导管与微波发生器连接。打开微波发生器，同时，打开水力冲孔设备，高压水在微波的作用下局部汽化，冲击煤体。水力冲孔完成后，撤出水力冲孔钻头与钻杆、微波天线和同轴波导管，对钻孔进行密封并抽采瓦斯。本发明专利技术通过微波辐照使得水分子升温并汽化，形成均匀掺混的气液两相射流，气液两相射流由于强烈的脉动效应而剧烈冲击煤体；同时，高温高压水蒸汽促进瓦斯解吸，产生的热应力疏通煤体孔、裂隙，在煤体内形成裂隙网，大大强化了水力冲孔的效果。

Method for vaporizing and flushing hydraulic holes in microwave radiation

A microwave radiation hole in vaporization of hydraulic flushing method, the microwave antenna is connected in the end of the coaxial waveguide and waveguide converter connected into the borehole, at the outer end of the coaxial waveguide, waveguide converter is connected with the rectangular waveguide and the rectangular waveguide tube is connected with the microwave generator. Open the microwave generator, at the same time, open the hydraulic punching equipment, high pressure water under the action of microwave partial vaporization, impact coal. After the completion of the hydraulic punching, the hydraulic drill bit and the drill pipe, the microwave antenna and the coaxial waveguide tube are pulled out, and the hole is sealed and gas is extracted. The microwave irradiation heating and vaporization which water molecules, forming uniform gas-liquid two-phase jet mixing and gas-liquid two-phase jet due to the strong impact and the ripple effect of coal; at the same time, high temperature and high pressure steam to promote gas desorption, the thermal stress generated by the dredge coal hole, fissure, fracture network formation in coal body. Greatly strengthen the hydraulic flushing effect.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种微波辐射孔内汽化水力冲孔方法，属于煤矿井下水力冲孔相关
，尤其适用于高瓦斯煤层。
技术介绍
我国煤层瓦斯赋存具有微孔隙、低渗透、高吸附的特征，煤层透气性差，导致大部分煤层抽采困难，严重影响瓦斯的抽采利用率。随着煤层瓦斯治理研究工作的深入开展，很多学者达成了一定的共识，即通过水利化措施进行煤层的卸压增透，提高煤层渗透率，强化预抽煤层瓦斯。水力冲孔是以岩柱或煤柱为安全屏障，利用高压水射流对钻孔周围的煤体进行冲击，冲出大量的煤体，从而形成孔洞。由于地应力的作用，孔洞周围的煤体发生大幅度的位移，引起孔洞周围煤体的充分卸压，透气性系数增大，煤体内的瓦斯得到大幅度释放。然而，纯水射流水压较高，冲击效果较差；磨料射流虽然能显著改善冲击效果，但是也会引发喷嘴损伤、赌孔等一系列问题；气液两相射流能显著改善这些问题，然而，气液均匀掺混是一项新的难题。因此，亟需研发一种新的气液两相水力冲孔方法，以解决该项技术的应用瓶颈。
技术实现思路
技术问题：本专利技术的目的是克服已有技术中存在的不足之处，提供一种方法简单、能够大幅提高水力冲孔效率的微波辐射孔内汽化水力冲孔方法。技术方案：本专利技术的微波辐射孔内汽化水力冲孔方法，包括在煤层中施工一个钻孔，包括以下步骤：a、将水力冲孔钻头连接在水力冲孔钻杆前端并送入钻孔内，直到水力冲孔钻头到达煤层顶板；b、将微波天线连接在同轴波导管的前端并送入钻孔，直到微波天线到达煤层的中间位置，在同轴波导管的外露端连接波导转换器，波导转换器与矩形波导管连接，矩形波导管与微波发生器连接；c、打开微波发生器，产生的微波依次通过矩形波导管、波导转换器和同轴波导管，最后到达微波天线并由微波天线向钻孔内的煤层发射；d、将水力冲孔钻杆的外露端连接水力冲孔设备，对煤层实施常规水力冲孔作业，高压水在微波的作用下局部汽化，冲击煤体；e、当冲孔出煤量达到2吨时，撤出水力冲孔钻头、水力冲孔钻杆、微波天线和同轴波导，对钻孔进行密封并抽采瓦斯。所述的钻孔孔径为113mm，水力冲孔钻头和水力冲孔钻杆的直径均为75mm。所述的微波发生器的工作频率为2.45GHz，功率为2kW。有益效果：由于采用了上述技术方案，本专利技术通过微波辐射孔内汽化水力冲孔，能够大幅提高水力冲孔效率。由于水的介电常数较大，通过微波辐照水射流，使得水分子剧烈碰撞、升温并汽化，形成均匀掺混的气液两相射流，气液两相射流由于强烈的脉动效应而剧烈冲击煤体；同时，高温高压水蒸汽促进瓦斯解吸，产生的热应力疏通煤体孔、裂隙，在煤体内形成裂隙网；相比于纯水射流，本专利技术在较低的水压下实现了冲击效率的提升；相对于磨料射流，本专利技术解决了磨料损伤喷嘴，堵塞钻孔的问题，大大强化了水力冲孔的效果。其方法简单，操作方便，裂隙效果好，在本
内具有广泛的实用性。附图说明图1是本专利技术的微波辐射孔内汽化水力冲孔方法示意图。图中：1-煤层，2-钻孔，3-水力冲孔钻头，4-水力冲孔钻杆，5-微波天线，6-同轴波导管，7-波导转换器，8-矩形波导管，9-微波发生器。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的一个实施例作进一步的描述：本专利技术的微波辐射孔内汽化水力冲孔方法，具体步骤如下：a、在煤层1中施工一个钻孔2，将水力冲孔钻头3连接在水力冲孔钻杆4前端并送入钻孔2内，直到水力冲孔钻头3到达煤层顶板；所述的钻孔2孔径为113mm，水力冲孔钻头3和水力冲孔钻杆4的直径均为75mm。b、将微波天线5连接在同轴波导管6的前端并送入钻孔2，直到微波天线5到达煤层(1)的中间位置，在同轴波导管6的外露端连接波导转换器7，波导转换器7与矩形波导管8连接，矩形波导管8与微波发生器9连接；c、打开微波发生器9，产生的微波依次通过矩形波导管8、波导转换器7和同轴波导管6，最后到达微波天线5并由微波天线5向钻孔2内的煤层发射；所述的微波发生器9的工作频率为2.45GHz，功率为2kW。d、将水力冲孔钻杆4的外露端连接水力冲孔设备，对煤层1实施常规水力冲孔作业，高压水在微波的作用下局部汽化，冲击煤体；e、当冲孔出煤量达到2吨时，撤出水力冲孔钻头3、水力冲孔钻杆4、微波天线5和同轴波导6，对钻孔2进行密封并抽采瓦斯。实施例1、如图1所示，微波辐射孔内汽化水力冲孔方法：首先，在底抽巷内按常规方法在煤层1中施工一个孔径为113mm的穿层钻孔2。钻孔2施工完成后，退出普通钻杆与钻头，将水力冲孔钻头3连接在水力冲孔钻杆4最内端并送入钻孔2内，直到水力冲孔钻头3到达煤层顶板，水力冲孔钻头3和水力冲孔钻杆4的直径均为75mm。将微波天线5连接在同轴波导管6的最内端并送入钻孔2，直到微波天线5到达煤层1的中间位置，在同轴波导管6的最外端连接波导转换器7，波导转换器7与矩形波导管8连接，矩形波导管8与微波发生器9连接，微波发生器9的工作频率为2.45GHz，功率为2kW。打开微波发生器9，产生的微波依次通过矩形波导管8、波导转换器7和同轴波导管6，最后到达微波天线5并由微波天线5向钻孔2发射。然后，将水力冲孔钻杆4的最外端连接水力冲孔设备，对煤层1实施常规水力冲孔作业，高压水在微波的作用下局部汽化，冲击煤体。当冲孔出煤量达到2吨时，撤出水力冲孔钻头3、水力冲孔钻杆4、微波天线5和同轴波导管6，对钻孔2进行密封并抽采瓦斯。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微波辐射孔内汽化水力冲孔方法，包括在煤层（1）中施工一个钻孔（2），其特征在于，还包括以下步骤 ：a、将水力冲孔钻头（3）连接在水力冲孔钻杆（4）前端并送入钻孔（2）内，直到水力冲孔钻头（3）到达煤层顶板；b、将微波天线（5）连接在同轴波导管（6）的前端并送入钻孔（2），直到微波天线（5）到达煤层（1）的中间位置，在同轴波导管（6）的外露端连接波导转换器（7），波导转换器（7）与矩形波导管（8）连接，矩形波导管（8）与微波发生器（9）连接；c、打开微波发生器（9），产生的微波依次通过矩形波导管（8）、波导转换器（7）和同轴波导管（6），最后到达微波天线（5）并由微波天线（5）向钻孔（2）内的煤层发射；d、将水力冲孔钻杆（4）的外露端连接水力冲孔设备，对煤层（1）实施常规水力冲孔作业，高压水在微波的作用下局部汽化，冲击煤体；e、当冲孔出煤量达到2吨时，撤出水力冲孔钻头（3）、水力冲孔钻杆（4）、微波天线（5）和同轴波导（6），对钻孔（2）进行密封并抽采瓦斯。

【技术特征摘要】
1.一种微波辐射孔内汽化水力冲孔方法，包括在煤层（1）中施工一个钻孔（2），其特征在于，还包括以下步骤：
a、将水力冲孔钻头（3）连接在水力冲孔钻杆（4）前端并送入钻孔（2）内，直到水力冲孔钻头（3）到达煤层顶板；
b、将微波天线（5）连接在同轴波导管（6）的前端并送入钻孔（2），直到微波天线（5）到达煤层（1）的中间位置，在同轴波导管（6）的外露端连接波导转换器（7），波导转换器（7）与矩形波导管（8）连接，矩形波导管（8）与微波发生器（9）连接；
c、打开微波发生器（9），产生的微波依次通过矩形波导管（8）、波导转换器（7）和同轴波导管（6），最后到达微波天线（5）并由微波天线（5）向钻孔（...

【专利技术属性】
技术研发人员：林柏泉，李贺，洪溢都，黄展博，杨威，刘统，王瑞，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32