高压水射流破岩能量耗散与释放机制

从应力-应变角度建立的高压水射流破岩准则,其精确度取决于对屈服应力的表述,由于表达式中不含材料参数,不能精确计算高压水射流破岩参数,而从能量角度建立的岩石强度理论具有更好的适用性和准确性。开展了基于能量耗散和释放机制的高压水射流破岩机理,理论研究了自由射流段速度分布特征,分别计算了等速核区和射流边界层扩展区动能,建立了不同靶距处射流动能计算模型。高压水射流冲击破岩能量表征为冲蚀坑的形成和岩体的体积破坏;射流能量耗散于剪切面的扩展和滑动,储存弹性势能的释放导致岩体的整体体积破坏。根据岩石的统一能量屈服准则,建立了高压水射流破岩能量准则。通过砂岩、灰岩和花岗岩的单轴压缩应力-应变曲线得出3种岩石的材料参数,计算每种岩石的剪切应变能和体积应变能,得出射流破岩临界速度。根据高压水射流冲击破岩实验结果修正了考虑喷嘴流量系数的高压水射流破岩能量准则,该准则能够较为精确的计算射流破岩速度。且岩体的破坏形态证明从能量角度研究破岩机理更为适合。     

法国高压水射流破岩的研究

法国煤炭研究中心高压水射流研究室对射流破岩进行了较长时间的研究,并将其研究成果应用于露天矿破岩,以及掘进机的破岩,取得了初步成效。一、高压水射流技术高压水射流包括连续水射流、空穴射流、脉冲射流和经过调制的射流等,但后三种射流尚未用于切割岩石。     

中心式高压水射流辅助截齿旋转破岩数值研究

为了研究在高压水射流作用下水射流辅助机械截齿破岩和机械截齿单独破岩两种破岩效果的差别,利用LS-DYNA仿真软件,采用有限单元法FEM、光滑粒子流体动力学方法SPH相结合的建模方法,对旋转破岩过程进行仿真研究。研究结果表明:镐形截齿破岩过程中密实核真实存在;高压水射流压力在岩石模型强度以下时,截割力峰值相对于机械截齿单独破岩有所降低,但比能耗没有明显降低;高压水射流压力大于岩石模型强度时,截齿受力综合水平、比能耗均有明显改善。     

高压水射流破岩技术的特点

本文简要介绍高压水射流发生装置的工作原理和设计制造的技术关键。论述了连续射流和脉冲射流的破岩原理。由于射流压力,横移速度和射距对切槽深度有很大影响,在进行高压水射流设备的设计和操作时,应该注意恰当地控制这些参数。高压水射流破岩的比能比机械破岩法大,这是个缺点,但如果把水射流与机械或热力破岩法相结合,就可以化不利为有利,使比能降低。高压水射流的功率密度大,它在单位时间内可以把巨大的能量输送至工作面,具有很高的潜在钻速。又由于水能灭火和除尘,工作环境比较安全和卫生,对工人身体健康也很有利。     

基于ANSYS的高压水射流破岩过程应力分布研究

建立了高压水射流破碎岩石的有限元计算模型,基于ANSYS软件对高压水射流破岩过程中岩石内部应力的分布规律以及水射流速度对内部应力的影响规律进行了研究。研究结果表明,在射流与岩石冲击接触区域产生的应力最大,然后呈椭圆状向外扩散并逐渐减小;随着水射流冲击速度的增加,岩石内部的应力值也随之急剧增加,因而水射流速度对破岩效果的影响很大,这与实际破碎过程是一致的。     

水射流辅助破岩机理研究

总结近年来国内外高压水射流辅助破岩机理的研究成果。提出简化力学模型,并进行弹性力学和有限元分析,阐述了高压水射流与机械刀具联合破碎岩石的机理与效果。     

水射流辅助破岩机理研究

总结近年来国内外高压水射流辅助破岩机理的研究成果。提出简化力学模型，并进行弹性力学和有限元分析，阐述了高压水射流与机械刀具联合破碎岩石的机理与效果。     

新型钻头振荡脉冲喷嘴的推广应用

一、引言众所周知,自从人们认识到钻井作业中高压水射流有直接破岩和辅助破岩作用以来,视为高压喷射钻井新技术加以推广和应用,为提高钻井速度、降低钻井成本收到了明显的效果。围绕高压喷射钻井技术,从两个方     

不同喷嘴结构下水射流流场及破岩特征数值模拟

为了获取高压水射流流场结构参数,优化喷嘴结构以及研究岩石破坏特征,采用了CFD方法对高压纯水射流流场结构、射流核心区长度以及速度分布进行研究,并采用ALE方法研究了高压水射流破岩特征。研究结果具有一定的参考价值。     

水射流辅助型锚杆钻机探讨

针对现有锚杆钻机在遇到硬岩顶板难以有效钻孔破岩的问题，设计了水射流辅助型锚杆钻机。水射流辅助型锚杆钻机能较好地利用水射流钻孔破岩及传统机械钻孔破岩的优点．克服传统机械钻孔破岩的弊端。论文介绍了其工作原理、组成、性能、优点及应用前景。     

煤矿井下磨料水射流切割机的设计及应用

 磨料水射流切割技术,是一种安全的“冷”切割技术,不会因产生火花而引起瓦斯爆炸事故。为满足煤矿井下的切割作业需要,设计并加工了便携式煤矿井下磨料水射流切割机。设备主体分为两部分,用一根高压软管连接,工人操作手持切割喷枪进行切割作业,切割速度可达40mm/min;通过压力表可以监测系统压力、喷嘴磨损、磨料用量等指标。该设备的使用实现了煤矿井下切割作业的安全进行。     

旋转水射流割缝提高穿层钻孔抽采效果的试验研究

从旋转射流的理论基础和煤岩失效2个方面对旋转射流割缝的机理进行了研究。通过扩大穿层钻孔直径,增加了煤层暴露面积和卸压范围,提高穿层钻孔的抽放效果。结果证明,旋转水射流割缝技术技术可行,抽采效果显著,是提高穿层钻孔抽采效果的有效途径之一。     

高压水射流技术在煤矿安全生产中的应用

高压水射流技术是一种新型的无火切割技术,广泛用于煤矿安全生产。介绍了高压水射流技术在煤矿安全生产中的几种应用情况,分析了高压水射流技术在解决井下不同问题时的原理及特点,介绍了相关设备的工艺流程以及应用情况。     

水射流辅助岩石切削过程的刀具热应力分析

建立了刀片在水射流辅助切削岩石过程中的热传导模型,并在对岩石切削过程进行热功转换分析的基础上,给出了热流密度、界面温度等边界条件的确定方法,从而建立了水射流条件下刀片的温度场模型。对刀片由于温度变化产生的热应力进行了系统分析,并给出了热应力的计算模型,并且结合计算分析了射流压力等参数对各种热应力的影响。研究表明：热应力是导致岩石切削刀具失效的主要影响因素。热应力受刀具与岩石材料热物性质、刀片尺寸、切削力、切削速度、射流压力等因素影响。水射流的存在可以大幅降低刀具的热应力,热应力的大小与射流压力p的四次方根的倒数成正比。选择合适参数可将热应力控制在临界范围内,避免刀具早期失效,延长其使用寿命。     

高压水射流割缝提高瓦斯抽放效率的研究

为了提高坚硬煤层的瓦斯抽放效率,利用高压水射流对瓦斯抽放钻孔进行割缝.采用计算机模拟优化影响高压水射流切割质量的各种参数,研究了高压水射流割缝提高瓦斯抽放效率的作用机理,并进行了井下高压水射流割缝工业性试验.试验结果表明:高压水射流割缝改变了煤体的原始应力和裂隙状况,改善了煤层中的瓦斯流动状态,瓦斯抽放量提高了5～6倍,瓦斯抽放速率提高了6～8倍,从而提高了煤层瓦斯抽放效率.     

高压水射流割缝对煤体扰动影响规律研究及应用

基于高压水射流割缝层内卸压增透技术,运用ANSYS软件建立模型,模拟了高压水射流割缝后不同割缝宽度条件下煤体位移、应力的变化,根据模拟结果分析了割缝煤体受扰动影响的变化规律;同时在平煤集团十三矿进行了现场的试验和应用,并对割缝钻孔和普通钻孔进行了单孔抽采流量考察。ANSYS模拟研究表明,割缝宽度不同造成周围煤体位移和应力显著变化,割缝宽度增大煤体受扰动影响范围增大,加大了煤体裂隙扩展,提高了割缝煤体的卸压效果;经现场试验和应用,煤体进行高压水射流割缝后,割缝钻孔起始瓦斯抽采量是普通钻孔的2.5倍,且在考察时间内割缝孔的抽采流量远大于普通孔,提高了瓦斯抽采效率。     

高压水射流技术在低透气性松软煤层瓦斯抽放中的实验研究

针对低透气性松软煤层中瓦斯抽放效率低的问题,采用高压水射流技术在煤层中进行了增加煤层透气性的实验。实验采用在钻场瓦斯抽放钻孔中进行高压水射流割缝的措施,把煤体割缝破碎后,进行封孔抽放。实验结果表明这个措施能有效提高瓦斯抽放效率,提高煤层的透气性,使抽放后煤体残存瓦斯量降得更低,也减少了瓦斯灾害事故的发生概率     

高压水射流防治煤与瓦斯突出的数值模拟及分析

我国是世界上煤与瓦斯突出最严重的国家之一,频繁发生的突出事故成为矿工生命安全的主要危害。文章基于RFPA软件建立了高压水射流破煤冲孔的数值模型,并对射流后煤岩的应力变化进行了数值模拟。结果表明,高压水射流冲孔技术能很好地起到煤岩破裂释放瓦斯的效果,达到防治煤与瓦斯突出的目的,具有很好的发展前景。     

磨料水射流切割脆性材料的实验研究

磨料水射流切割是一项正在发展的新技术。对其切割效果的影响因素很多,本文仅从水射流压力、磨料流量、喷嘴移动速度、磨料粒径等对切割深度的影响作出实验分析。     

高压水射流技术在有色金属工业中的应用及前景

近十年来,随着高压水射流理论研究及应用技术的迅速发展,水射流作为一种新技术,在国民经济各部门的应用范围越来越广。本文在介绍高压水射流清洗、切割和钻孔等方面的国内外研究及技术现状的基础上,阐述了高压水射流技术在有色金属工业中的应用及前景。