高壓旋轉磨料射流割縫卸壓增透技術研究.pdf

1、煤與瓦斯突出是影響煤礦安全生產最嚴重的災害之一,隨著開采深度的增加,煤層巷道掘進過程中突出危害越來越嚴重,傳統(tǒng)的防突措施已不能滿足礦井安全生產需要,因此,本文提出采用高壓旋轉磨料射流割縫消除地應力和排放瓦斯的防突思想。
　　本文首先從旋轉射流的形成方式、旋轉射流的一些基本理論出發(fā),分析軸向速度的速度場,初步建立了切向速度和徑向速度的數(shù)學模型,并建立了旋轉射流的運動微分方程?；谛D射流的速度特性分析,又簡單的分析了旋轉射流的破巖機

2、理和破巖方式。最后本章節(jié)將旋轉射流與普通圓柱射流在射流破巖門限壓力、靶距和射流擴散角作了一些對比,從而體現(xiàn)出旋轉射流相對于普通圓柱射流的優(yōu)勢。
　　其次,建立煤層巷道煤與瓦斯突出受力模型,分析了影響突出的因素;依據(jù)Mohr-Coulomb屈服準則,分析了卸壓區(qū)煤體的穩(wěn)定性,并且提出釋放煤體應力和排放瓦斯是擴大煤體卸壓區(qū)寬度、消除煤體突出危險性的有效途徑。而后分析了卸壓后的瓦斯從解吸到逸出到割縫縫槽中的過程,即采取了“解吸—擴散—滲

3、流”的方式進入縫槽。
　　再次,采用FLUENT和FLAC3D模擬軟件對旋轉射流流場和高壓磨料射流割縫的卸壓效果進行模擬。旋轉射流流場模擬結果表明:旋轉射流的軸向、切向和徑向速度分別呈“M”“N”“W”,并且葉片導向角對切向速度影響較為明顯,在75度時切向速度最大;卸壓模擬結果表明:高壓磨料射流割縫能使槽縫周圍煤體所受地應力減小,煤體應力向深部和兩幫轉移,從而使卸壓區(qū)安全寬度范圍內的煤體充分卸壓。
　　最后,完成高壓磨料射流