钻孔水射流冲击煤岩损伤特性模拟研究
张少奇
高亚斌
曹敬
韩培壮
郑豪
任杰
太原理工大学 安全与应急管理工程学院,山西 太原 030024
摘要：钻孔水射流增透技术是当前解决煤层透气性的有效措施,然而目前关于煤层钻孔在水射流冲击作用下的损伤特性问题研究尚不明确;针对该问题,利用非线性显示动力学LS-DYNA软件对射流冲击煤层钻孔损伤破坏过程进行模拟,研究其在不同条件下的损伤特性.结果表明,水射流速度对煤岩钻孔冲击深度有显著影响,射流速度越大,冲击深度越深,在400 m/s水射流速度下,煤岩冲击坑深度超过200 m/s水速度冲击坑深度10倍;围压能够抑制煤岩钻孔冲击范围向深部扩展,随围压持续增加,抑制作用减弱,同时,在围压作用下,煤岩钻孔破坏的有效应力峰值相应增加;水射流直径是决定煤岩破坏范围重要因素,随水射流直径增加,冲击坑沿深部和两侧均有所扩展,同时随水射流直径持续增加受水垫效应影响随之变大,沿深部扩展趋势减缓;钻孔尺寸对煤岩的损伤破坏及裂纹扩展有显著影响,钻孔直径越小,煤岩破碎坑范围越大,同时裂纹扩展形式随钻孔尺寸增加开始由以两侧发展为主的环状裂纹转变为沿深部扩展的纵向裂纹.
关键词：水射流煤层增透煤岩损伤破坏特性裂纹扩展
分类号：TD712(矿山安全与劳动保护)
资助基金：国家自然科学基金(51804212)国家自然科学基金(52004176)山西省高等学校科技创新资助项目(2020L0129)
论文发表日期：2022-10-20
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：8( 97-104 )
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