基于水射流的鉆孔增透技術是增加煤層透氣性、提高瓦斯抽采率的有效途徑,然而目前關于鉆孔水射流沖擊對瓦斯抽采的影響特性尚不明確。針對該問題,采用數(shù)值模擬方法,研究了水射流在鉆孔壁面的流場特性和壓力特性,分析了水射流沖擊對鉆孔周圍煤體應力的影響,并對普通鉆孔和水射流沖擊鉆孔的瓦斯抽采特性進行了對比。研究結果表明:鉆孔內(nèi)水射流噴出后,以較小的發(fā)散角進行發(fā)散流動,軸心速度為速度峰值,沖擊到鉆孔壁面后形成一個"圓臺"區(qū),該區(qū)域水流速度較低;水射流沖擊鉆孔過程中,存在出口壓力集中區(qū)、接觸面壓力集中區(qū)、壁面壓力集中區(qū)3個壓力集中區(qū)域,鉆孔壁面壓力隨水射流沖擊壓力增大而增大;水射流沖擊鉆孔對周圍煤體應力分布影響存在應力驟減階段和應力增強、恢復階段,且煤體應力變化程度與沖擊壓力呈正相關關系;水射流沖擊鉆孔與普通鉆孔抽采時,鉆孔周圍煤體內(nèi)瓦斯壓力均隨時間推移由鉆孔向煤體內(nèi)部逐漸減小,但水射流沖擊鉆孔可顯著提高鉆孔抽采范圍和抽采率,且水射流沖擊壓力越大,對鉆孔抽采的影響越明顯。 

【文章來源】：工礦自動化. 2020,46(10)北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

數(shù)值模擬模型

采用水射流沖擊模型分析不同壓力水射流沖擊鉆孔的流場特性，結果如圖2所示�？煽闯霾煌瑝毫λ淞鳑_擊鉆孔的流體形態(tài)相似，水射流自噴嘴噴出后迅速向兩側(cè)擴散，以較小的發(fā)散角不斷發(fā)展邊界，水射流剖面上軸心水流速度為峰值，且速度峰值隨距噴嘴距離增加不斷減小，沖擊到鉆孔接觸面時水流速度迅速減小，然后沿壁面流動；隨著水射流沖擊壓力增加，出口流速增大，流動區(qū)域逐步擴張，流體區(qū)域不斷擴大，表明水射流在初始段產(chǎn)生了更為劇烈的流速紊亂波動，對周圍流體卷吸作用更加突出；在沖擊鉆孔壁面區(qū)域，水射流在鉆孔壁面中心形成了一個“圓臺”區(qū)，該區(qū)域水流速度較小，水射流大量動能在該區(qū)域作用于鉆孔。水射流沖擊壓力為11.2 MPa時鉆孔壁面水流速度分布曲線如圖3所示�？煽闯鲈谒淞鳑_擊鉆孔時，正對水射流中心部位鉆孔壁面的水流速度最小，接近0，與“圓臺”區(qū)相對應；水射流沖擊到鉆孔壁面后，開始沿壁面向兩側(cè)發(fā)散，且在一定范圍內(nèi)，距鉆孔中心越遠，水流速度越大，距鉆孔中心約0.033m處達到峰值，為121m/s。

水射流沖擊壓力為11.2 MPa時鉆孔壁面水流速度分布曲線如圖3所示�？煽闯鲈谒淞鳑_擊鉆孔時，正對水射流中心部位鉆孔壁面的水流速度最小，接近0，與“圓臺”區(qū)相對應；水射流沖擊到鉆孔壁面后，開始沿壁面向兩側(cè)發(fā)散，且在一定范圍內(nèi)，距鉆孔中心越遠，水流速度越大，距鉆孔中心約0.033m處達到峰值，為121m/s。4.2 水射流沖擊的壓力特性

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3088949