水力割縫技術的研究動態(tài)

 國內外專家對水射流技術的研究開始于 20 世紀 70 年代，美國科學家 Maurer 等[3]使用 68-105MPa 的高壓水射流進行鉆井實驗，證明了高壓射流能大幅度提高機械鉆速 2-3 倍。張連軍[4]在水力割縫研究中，分析了在水力割縫時的工藝流程，實驗發(fā)現(xiàn)在煤體形成縫隙后會釋放地應力，突出煤層中的瓦斯也得到了有效地釋放。鄭春山[5]針對不同的煤層結構，提出“強水快割”和“細水慢割”兩種割縫工藝，并利用數(shù)值實驗模擬和物理試驗相結合的方式研究兩種割縫工藝對噴孔的影響。葉青等[6]實驗研究了在高壓水射流中添加磨料這種技術，分析了此種技術在水力割縫中的作用機理，取得了較好的割縫效果。袁波等[7]針對高壓水射流在煤體割縫時會由于工作環(huán)境的變化使得系統(tǒng)瞬變壓力與流量突變，通過實驗分析噴嘴和閥芯結構對瞬變壓力和流量的影響。

 針對水射流技術提高瓦斯解吸與滲透性方面的研究，Gao 等[8]分析了沖孔鉆孔周圍應力分布規(guī)律，以及滲透率與原始滲透率之間的系數(shù)關系，并通過數(shù)值模擬研究了沖孔半徑與鉆孔周圍應力分布及滲透率之間的關系。沈春明[9]建立了滲透率演化的相似物理實驗模型，在高壓水射流割縫卸壓增透技術的基礎上，利用 FLAC 軟件對水力割縫進行模擬仿真，得出割縫仿真過程的煤層力學性能變化特性，并測定了割縫煤體的瓦斯?jié)B透性。葛兆龍[10]等基于動態(tài)損傷模型進行數(shù)值仿真，研究了初始割縫狀態(tài)下滲透性變化規(guī)律。趙東[11]通過采用吸附-注水-解吸成套設備進行試驗，獲得了不同階段、不同條件下煤體的瓦斯解吸規(guī)律。

 在提高煤體割縫效率方面，G.Fowler 等[12]通過實驗驗證，得出當水射流角度為 45°時，水射流切割煤層的。Khan、Voitsekhovsky、Leach 為了提高水射流對煤層的切割效率，對水射流噴嘴的收縮角展開研究，通過得出重要的結論提高了射流的集束性[13-15]。Wierzbicki 等[16]從多角度研究了煤體中存在的突出作用對瓦斯排放的影響。