青岗坪煤矿高压水射流增透数值模拟及试验研究

摘要

为了解决高压水射流破煤过程中的复杂非线性冲击动力学问题,通过SPH和FEM耦合算法,对高压水射流冲击破碎煤体过程开展数值模拟,研究了煤体破碎规律及应力变化规律.研究结果证明:煤体在高压水射流冲击破碎过程中,主要是拉伸和剪切应力作用破坏煤体,随着煤体不断破碎,拉应力的作用范围不断向外扩大,而剪切应力的作用范围主要集中于水射流冲击轴心处;水射流冲击破煤过程主要有2个阶段:破碎积累阶段和快速破碎阶段,破碎速度呈现出快慢交替趋势.现场试验结果表明,在整个50 d的观测期间,钻割一体化卸压增透钻孔的百米钻孔抽采流量平均为0.191 m3/min,作为对比的常规钻孔百米钻孔抽采流量平均为0.078 m3/min,试验钻孔瓦斯抽采流量达到常规钻孔的2～3倍,试验钻孔的瓦斯抽采体积分数明显大于常规钻孔,钻割一体化技术具有较好的卸压增透效果.