瓦斯抽采钻割一体化阀体转换技术研究

摘要

在我国存在许多低透气性煤层,瓦斯抽采效率低,严重影响煤矿开采进度,采取增加煤层透气性和煤层卸压的技术措施对于提高瓦斯抽放效率、保障煤矿安全开采具有重要意义。
　　实践证明高压水射流技术是进行煤层卸压增透的有效方法。本文以高压水射流切割理论为基础,研究了高压水射流在增加煤层渗透率和卸压中的应用。分析目前常用的高压水射流装备及其优缺点,提出一种较为简单的、可自动切换水流和风流的割缝阀体,本割缝阀体的作用是当打瓦斯抽放钻孔时不影响风力排渣;当钻进完成退钻时通入高压水流,割缝阀体自动转换为割缝工作状态进行水利割缝。应用Solidworks软件对阀体装置的实体部分进行设计,建立三维数学模型,运用静力学分析模块对设计进行模拟,测试零部件的刚度和强度,确保零部件有较高的安全系数,再通过流体分析软件对整个阀体内流场、割缝喷嘴、阀体内活动阀芯流场进行流体分析,本文选择四种活动阀芯进行分析,并优化选择,根据分析内容,研制了一套钻割一体化装备,进行了实验室试验,割缝阀体能够顺利进行风水自动切换。

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1绪论

1.1研究目的与意义

1.2国内外低渗透性煤层增透技术研究现状

1.3水力割缝技术及其应用

1.4分析小结

1.5主要研究内容

1.6创新点

2水力割缝及增透理论

2.1水力基本理论及其对物料的作用

2.2高压水射流割缝增加煤层渗透性机理

2.4小结

3煤层水力割缝总体设计方案

3.1现有水力割缝装置分析

3.2高压水射流装置改进方法

3.3高压水射流割缝系统总体设计方案

3.4小结

4转换阀体的设计及优化

4.1 转换阀体的工作原理

4.2转换阀体的初步方案设计

4.3转换阀体方案的确定

4.4割缝阀体‐阀壳的设计分析

4.5割缝阀体‐活动阀芯的设计分析

4.6割缝阀体‐固定阀芯的设计及优化

4.7割缝阀体喷嘴的特性数值模拟

4.8弹簧的选择

4.9 小结

5实验室试验

5.1高压水射流系统稳定性与可靠性试验内容

5.2 高压水射流实验设备

5.3实验过程

6结论

参考文献

作者简历

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