煤礦井下水力沖孔快速消突的射流特性與防突機理研究.pdf

1、高壓水射流切割技術是近30多年來發(fā)展起來的新型冷切割工藝,相對于其他熱切割工藝,如激光束、電子束和等離子等,它具有良好的切割、磨削、沖蝕、粉碎功能,且沒有切割熱,能排除熱變質、熱變形的可能性,同時水射流切割比其他常規(guī)的切割方法更為經濟、有效。由于水射流切割是在常溫下進行,切割時無火花、無塵、無味、無氣體產生、加工安全、振動小、噪音低,因此特別適合于防水、防爆、防反應、防瓦斯等危險場合。
　　由于我國煤層地質條件復雜,賦存狀況多變,

2、煤與瓦斯突出發(fā)生次數(shù)多,強度大,一旦發(fā)生瓦斯爆炸,將造成人力、財力的巨大損失。提高煤層瓦斯預抽率是礦井區(qū)域防治煤與瓦斯突出的強有力措施之一,通過預抽可降低煤層中的瓦斯含量和瓦斯壓力,增大煤層透氣性,降低煤巖應力,從而消除煤層瓦斯的突出隱患。水力沖孔防突措施是在進行石門揭煤或采掘工作之前,使用高壓水射流,在突出危險煤層中,沖出若干直徑較大的孔洞,沖孔過程中排出了大量瓦斯和一定數(shù)量的煤炭,因此在煤體中形成一定的卸壓、排放瓦斯區(qū)域,在這個區(qū)域

3、內可預防瓦斯突出的發(fā)生。
　　本課題在研究過程中,首先設計出了一種結構新穎的水力沖孔噴嘴,然后采用理論研究、數(shù)值模擬、試驗驗證的方法,對其結構參數(shù)進行優(yōu)化。通過對噴嘴結構和沖孔特性參數(shù)之間關系的探討,建立了相應的理論模型,借助于FLUENT軟件對噴嘴內外部流場進行數(shù)值模擬,研究噴嘴結構參數(shù)對沖孔性能的影響,為參數(shù)優(yōu)化提供理論依據(jù)。在數(shù)值模擬的基礎上,進行噴嘴的沖孔試驗,對模擬結果進行了驗證。研究結果表明,經優(yōu)化設計的水力沖孔噴嘴沖