水力喷射多孔旋转喷头流场特性及关键参数优化研究
巴全斌
煤炭科学研究总院,北京 100013;煤矿灾害防控全国重点实验室,重庆 400037;中煤科工集团重庆研究院有限公司,重庆 400039
摘要：受煤矿井下受限空间和复杂煤岩条件的限制,要求水力喷射钻进喷头尺寸更小且成孔直径更大.针对水力喷射多孔旋转喷头正反向喷嘴偏置布置方式和喷嘴射流作用特点,对正向喷嘴布置关键参数进行优化研究.采用RNG k-ε湍流模型对多孔旋转喷头正向喷嘴流场特性进行了数值模拟分析,结果表明:内环、中环喷嘴射流轴向速度较大,外环喷嘴射流径向速度较大;随着喷嘴与多孔旋转喷头轴线的夹角和间距增大,内环、中环喷嘴射流在各自旋转轨道形成的破碎圈重合区域逐渐减小,表明内环、中环喷嘴射流之间的相互影响逐渐减弱.采用砂岩和原煤试件开展了室内高压水射流破煤岩试验,结果表明:当内环、中环、外环喷嘴与多孔旋转喷头轴线夹角分别为20,30,50°,中环、外环喷嘴与多孔旋转喷头轴线间距分别为2,5 mm时,多孔旋转喷头破碎砂岩试件的成孔直径达24 mm且成孔断面呈规则圆形,多孔旋转喷头破碎原煤试件成孔直径达38 mm,基本满足水力喷射钻进对成孔效果的要求.
关键词：水力喷射多孔旋转喷头喷嘴高压水射流流场特性破煤岩成孔
分类号：TD713(矿山安全与劳动保护)
资助基金：重庆市自然科学基金面上项目(CSTB2025NSCQ-GPX0098)重庆市省英才计划项目(cstc2024ycjh-bgzxm0141)企业科技创新创业资金项目(2022-TD-ZD009)企业科技创新创业资金项目(2024YBXM31)
论文发表日期：2025-09-30
在线出版日期：2025-10-27（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：7( 150-156 )
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