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煤与瓦斯突出是煤矿生产中较为常见也是危害最大的一种现象,严重制约着煤矿的安全高效生产。钻瓦斯抽放孔进行预抽采是避免煤与瓦斯突出最为有效的方法之一。在西南地区,大部分煤层都是具有煤与瓦斯突出危险的松软低透气性煤层。由于煤层松软,因此在钻顺层孔时极易垮孔,严重影响瓦斯抽采效率。目前遇到瓦斯抽放孔失效的情况,尚无有效解决方法,一般采用重新钻孔的方式,在经济上产生极大的浪费。自进式水射流钻头具有“欺软怕硬”的特性,在已形成的孔中可以自动改变方向沿原孔钻进,能够有效地将已失效的瓦斯抽放孔修复。本论文依托国家自然科学基金创新群体基金项目“高压水射流破岩理论及其在地下工程中的应用基础研究(50621403)”,通过对水射流破煤机理的研究,结合流体力学、牛顿定律等理论分析,初步设计了一种可以用于煤层清孔的自进式旋转钻头；运用CFD方法对钻头的喷嘴布置进行了优化,选出了最优的喷嘴布置方式；针对优化后的自进式旋转钻头进行了一系列的破煤实验,获得了泵压、煤样强度和煤样粒径对自进式旋转钻头钻孔速度和成孔直径的影响规律。本文的主要研究成果如下：①自进式旋转钻头的破煤效率与其喷嘴布置方式相关,本文通过分析系统的动力和阻力,得出了自进式旋转钻头在煤层中钻孔的运动方程,同时得到反向喷嘴与正向喷嘴的最佳当量直径比为1.32。②自行研制了动、静环式旋转密封装置,经测试该密封装置在25MPa下无泄漏,同时该装置配合阻力环构成了自进式旋转钻头的限速系统,实验证明该限速系统稳定可靠。③利用SolidWorks软件建立钻头模型,并用Fluent软件进行数值模拟实验,得到了不同喷嘴布置方式在不同靶距下的压力、速度分布,根据数值模拟结果,结合实验情况选出了最优布置方式,实验结果表明由1个直径lmm的中心喷嘴,两个偏角15°,直径lmm的中环喷嘴以及两个偏角15°,张角20°,直径1.4mm的外环喷嘴组成的正向喷嘴与由3个张角12°,直径2mm的喷嘴组成的反向喷嘴相配合,具有最高的破煤效率④通过相似模拟实验,得到了泵压、煤样强度和煤样粒径对钻孔速度和成孔直径的影响规律。流量和钻进速度随着泵压的增加直线上升；钻进速度和钻孔直径随煤样的强度上升而下降；煤样粒径对钻进速度和钻孔直径的影响较小。在清孔实验中,使用煤渣将已钻穿的孔填满以模拟塌孔情况,实验结果表明优化后的自进式旋转钻头对孔径影响很小,非常适合用于清孔工作