高压磨料水射流流场形态及煤体冲蚀破坏特征试验研究
贺兵兵1
任麒亨2
王青祥3
张福成1
马灵军1
许亚优1
王宝富1
宋小林2
1.中国神华能源股份有限公司神东煤炭分公司,陕西 神木 719300;国家能源集团矿井通风安全与职业健康防护研究中心,内蒙古 鄂尔多斯 0172092.中国矿业大学,江苏 徐州 2211163.中国矿业大学,江苏 徐州 221116;煤矿灾害防控全国重点实验室,江苏 徐州 221116;煤矿瓦斯与火灾防治教育部重点实验室,江苏 徐州 221116
摘要：针对煤矿瓦斯治理需求,以内蒙古某矿区煤样为研究对象,基于水力化卸压增透理论开展石英砂磨料射流破煤机制研究.通过在前混式磨料水射流系统中精确调控石英砂掺混比例,采用控制变量法,重点考察了射流压力、冲击靶距和喷嘴直径 3 组关键参数对磨料射流形态特征以及煤体损伤演化的影响规律.结果表明:随着射流喷射距离的延伸,纯水射流与磨料射流均呈现出边缘雾化扩散现象,且磨料射流边缘雾化更为剧烈,射流压力增大时,射流外轮廓发散程度扩大,发散提前;冲蚀效能对比显示,在 5、6 MPa工况下,石英砂磨料射流破碎体积分别为纯水射流的 4.65、7.82 倍,证实磨料掺混显著提升能量转化效率;近场冲击时,破碎坑形态深而窄,远场作用时,射流发散,冲击动能衰减,破碎坑形态浅而宽.喷嘴结构优化实验表明:喷嘴直径 3.0 mm,形成深 27.67 mm、直径 42 mm的优化破碎坑,破碎体积较喷嘴直径 1.5 mm提升2.36 倍;当喷嘴直径超过 3.5 mm后,磨料加速相分离导致浓度下降,破碎体积衰减 16.2%.
关键词：水力冲孔卸压增透高压磨料水射流固液两相耦合机制冲击破煤破煤机理
分类号：TD713+.3(矿山安全与劳动保护)
资助基金：国家自然科学基金(52274244)中国科协青年托举人才工程资助项目(2023QNRC001)中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(2024ZDPYYQ1006)
论文发表日期：2025-08-20
在线出版日期：2025-08-18（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：9( 116-124 )
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