高压水射流防治煤与瓦斯突出的数值模拟及分析

我国是世界上煤与瓦斯突出最严重的国家之一,频繁发生的突出事故成为矿工生命安全的主要危害。文章基于RFPA软件建立了高压水射流破煤冲孔的数值模型,并对射流后煤岩的应力变化进行了数值模拟。结果表明,高压水射流冲孔技术能很好地起到煤岩破裂释放瓦斯的效果,达到防治煤与瓦斯突出的目的,具有很好的发展前景。

总第 17期 4

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高压水射流防治煤与瓦斯突出的数值模拟及分析秦摘

超郭立稳2张嘉勇，,

(. 1河北联合大学矿业工程学院，河北唐山 0 3 0;.河北联合大学科研处， 6 09 2河北唐山 0 30 ) 6 0 9

要：国是世界上煤与瓦斯突出最严重的国家之一，我频繁发生的突出事故成为矿工生命安全的主要危

害。文章基于 R P F A软件建立了高压水射流破煤冲孔的数值模型，并对射流后煤岩的应力变化进行了数

值模拟。结果表明，高压水射流冲孔技术能很好地起到煤岩破裂释放瓦斯的效果，到防治煤与瓦斯突出达的目的，具有很好的发展前景。

关键词：高压水射流；瓦斯突出；数值模拟中图分类号：D 1 T 73文献标识码： A文章编号：0 5 2 9 (0 1 1 . 0 3 0 10— 7 8 2 1 ) 1 0 0 . 3

Nu rc lSmuain a d An lsso g r su eW ae e me ia i lt n ay i fHih P es r trJ t oCo la d Ga t u s e e to n n r l a n s Ou b r tPr v n i n a d Co t o

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高压水射流冲孔防突是在进行石门揭煤和采掘作用、射流脉冲负荷引起的疲劳破坏作用以及气蚀工作之前，使用高压水射流，在具有突出危险煤层破坏作用，引起煤岩结构的破坏。 J 高压水射流在煤岩射流冲孔的过程中改变了煤中，冲击出若干直径较大的孔洞，冲孔过程中排放了大量瓦斯和一定数量的煤炭，煤体中形成一定的岩原有的天然应力状态，在在冲击所产生的应力波的

蠕动变形、改变煤体应力卸压、排放瓦斯区域，在这个区域可预防煤与瓦斯突作用下促使煤体产生塑性、出的发生。 状态、释放瓦斯从而消除煤体的突出潜能。在高压煤岩本身的裂隙发生扩展，效应力减有高压水射流冲孔防突不但避免了炮掘诱发煤与水作用下，瓦斯突出的巨大缺陷，而且适用面广，用于软、适硬小。在射流冲击压力的作用下，煤岩将产生弹性压

随着弹性变形的增大和压应力波煤层，稳定煤层和不稳定煤层。在掘进工作面防治缩形成压应力波，煤与瓦斯突出方面有很好的应用效果。

1高压水射流破煤机理

自冲击点向煤体四周扩散，煤体内将形成剪应力波。 同时随着水柱变成向四周扩散的径向流，煤体内原来积聚的弹性能将释放，体内将形成张应力波。煤

高压水射流防治煤与瓦斯突出的实质是水射流这种剪应力波和张应力波使煤体产生裂隙，隙形裂与煤岩相互作用以及由此引起岩石损伤破坏的过成和交汇后，水射流进入裂隙的空间；水楔作用在程。射流作用于煤岩表面，通过射流的打击力、水楔下，裂隙尖端产生拉应力集中，它使裂隙迅速发展和收稿日期：0 1 7 1 21- . 0 5

基金项目：河北省科技支撑计划项目(5 7 9 9 0 2 6 1D)作者简介：超 (9 6一)男，秦 18,河北廊坊人，在读硕士研究生，研究方向为矿井瓦斯防治。3

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/mvkj.html