松軟煤層空氣霧化鉆進(jìn)霧化機(jī)理及裝置研制.pdf

1、松軟煤層瓦斯抽采鉆孔施工中，空氣鉆進(jìn)因具有鉆速快、對孔壁擾動小等優(yōu)勢，成為目前解決松軟煤層鉆進(jìn)的有效工藝方法之一，但是在成孔過程中還存在如下問題:(1)孔口煤塵污染嚴(yán)重，危害施工人員健康;(2)空氣作為沖洗介質(zhì)對鉆具冷卻效果差，存在燒鉆、孔內(nèi)煤粉燃燒安全隱患，以上問題一定程度上制約了松軟煤層空氣鉆進(jìn)的使用和推廣。
　　為降低孔口煤塵污染和冷卻鉆具，簡單地將清水注入到壓風(fēng)中雖然取得了一定的效果，但是進(jìn)入孔底的水，并不能充分的霧化，導(dǎo)

2、致除塵效率低，效果不理想。實(shí)鉆中甚至因注入的水量過大，增大了排渣難度，而引發(fā)“抱鉆”事故。本文在分析國內(nèi)外空氣霧化鉆進(jìn)相關(guān)技術(shù)研究成果及現(xiàn)場調(diào)研的基礎(chǔ)上，結(jié)合煤層特性，對霧化機(jī)理、霧化捕塵及孔內(nèi)防燃機(jī)理進(jìn)行了研究，分析了影響捕塵及防燃的因素;通過對霧化方式選擇、噴霧降塵、霧化裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與霧化腔設(shè)計(jì)的研究，研制出了能得到50μm以下微細(xì)霧粒的霧化裝置。并選用強(qiáng)力鉆機(jī)、井下防爆空壓機(jī)、大通孔鉆桿及三翼刮刀鉆頭組成了空氣霧化鉆進(jìn)的配套裝備。

3、論文利用計(jì)算流體動力學(xué)軟件對霧化裝置內(nèi)噴霧流場進(jìn)行了數(shù)值模擬，分析了噴嘴處于不同位置時的霧化流場，優(yōu)化了裝置。同時還建立了對應(yīng)大通孔鉆桿及三翼刮刀鉆頭鉆具組合的三維模型，模擬了鉆孔內(nèi)氣霧兩相流場速度、壓力分布對離散相霧粒大小、分布規(guī)律的影響，得到微細(xì)霧粒進(jìn)入孔底后粒徑分布，分析了霧粒在流場流動中的粒徑及濃度分布的變化趨勢，優(yōu)化了空氣霧化裝置使用參數(shù)，指導(dǎo)了空氣霧化裝置現(xiàn)場應(yīng)用。此外，通過室內(nèi)試驗(yàn)，對比霧化效果，得到了高效霧化下兩套霧化系