煤礦井下水力沖孔快速消突的射流特性與防突機(jī)理研究.pdf

1、高壓水射流切割技術(shù)是近30多年來(lái)發(fā)展起來(lái)的新型冷切割工藝,相對(duì)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(zhì)、熱變形的可能性,同時(shí)水射流切割比其他常規(guī)的切割方法更為經(jīng)濟(jì)、有效。由于水射流切割是在常溫下進(jìn)行,切割時(shí)無(wú)火花、無(wú)塵、無(wú)味、無(wú)氣體產(chǎn)生、加工安全、振動(dòng)小、噪音低,因此特別適合于防水、防爆、防反應(yīng)、防瓦斯等危險(xiǎn)場(chǎng)合。
　　由于我國(guó)煤層地質(zhì)條件復(fù)雜,賦存狀況多變,

2、煤與瓦斯突出發(fā)生次數(shù)多,強(qiáng)度大,一旦發(fā)生瓦斯爆炸,將造成人力、財(cái)力的巨大損失。提高煤層瓦斯預(yù)抽率是礦井區(qū)域防治煤與瓦斯突出的強(qiáng)有力措施之一,通過(guò)預(yù)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(yīng)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(jìn)行石門揭煤或采掘工作之前,使用高壓水射流,在突出危險(xiǎn)煤層中,沖出若干直徑較大的孔洞,沖孔過(guò)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(gè)區(qū)域

3、內(nèi)可預(yù)防瓦斯突出的發(fā)生。
　　本課題在研究過(guò)程中,首先設(shè)計(jì)出了一種結(jié)構(gòu)新穎的水力沖孔噴嘴,然后采用理論研究、數(shù)值模擬、試驗(yàn)驗(yàn)證的方法,對(duì)其結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。通過(guò)對(duì)噴嘴結(jié)構(gòu)和沖孔特性參數(shù)之間關(guān)系的探討,建立了相應(yīng)的理論模型,借助于FLUENT軟件對(duì)噴嘴內(nèi)外部流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬,研究噴嘴結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)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(chǔ)上,進(jìn)行噴嘴的沖孔試驗(yàn),對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。研究結(jié)果表明,經(jīng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的水力沖孔噴嘴沖