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《辽宁工程技术大学》 2009年
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高压水射流割缝的破煤机理及实验研究

张啸  
【摘要】:冲击地压是一种主要的矿山灾害,它的发生一般是突然的并难以预见的,所以容易造成人员及财产损失。因此需找一种经济有效的卸压方法以防治冲击地压就成为了矿山减灾工作的重要课题。与传统的大孔径机械钻孔方法及水射流钻孔方法相比,利用现有小孔径进行水射流割缝卸压的方法具有更良好的卸压效果,可以作为一种新的方法和技术途径进行深入研究。因此本文围绕着高压水射流割缝这一课题,从以下几个方面进行研究并得出结论: 首先,对高压水射流基础理论进行研究。分析了射流结构,射流参数以及射流作用下材料实效的机理,认为在水射流作用下煤岩主要是因为自身微裂隙扩展及水楔作用导致煤岩孔隙贯通脱落。 其次,对高压水射流割缝进行了相似材料模拟实验研究。实验分别得出了不同射流压力下试件的切割体积、切割深度以及不同射流流量下试件切割体积、切割深度之间的关系,并从实验角度说明对应于某一强度的煤岩,并不是压力越大越好,流量越大越好,当压力、流量超过某一数值后,其对于割缝的影响力减弱。 再次,对高压水射流割缝进行了数值模拟研究。运用ANSYS非线性有限单元法,对水射流割缝过程中某一时刻缝内切割面应力进行了分析,分析得出在不同射流压力下,切割面应力分布具有相似性,应力函数的非单调性以及缝底端的高应力集中,这与理论分析和实验现象都较好地吻合。 本文通过理论分析,实验研究和数值模拟研究分析了影响高压水射流割缝效率的因素,研究得出的结论对于进一步研究水射流割缝防治冲击地压技术以及将水射流割缝技术应用于其它领域具有较好的指导意义和借鉴价值。
【学位授予单位】:辽宁工程技术大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TP69

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