高压水射流破煤防突动力学仿真及其精度验证

本文主要探讨了高压水射流在煤炭防突领域的应用，特别是针对其在煤层破碎过程中的作用机制进行了深入研究。高压水射流作为一种高效且环保的煤炭开采辅助技术，其核心是通过控制水射流的结构和冲击力，以实现对煤体的有效破碎。文章首先对高压水射流的物理特性进行了分析，包括其压力、流速等因素如何影响其冲击力。 在构建破煤力学模型的过程中，研究人员采用了ANSYS/Ls-Dyna的有限元分析技术，这是一种数值模拟工具，能够精确地模拟高压水射流对煤层的动态作用。通过这种技术，他们观察到了高压水射流在煤体内形成槽孔的现象，这些槽孔的出现是由于煤层内部压力变化导致的煤体破裂，从而提高了煤层的透气性，有利于瓦斯的排出，对于防止煤层突出有着重要的预防作用。 为了量化这种现象，文中引用了一个经验公式（1），它是一个非线性函数，通过取对数转换为线性形式，然后利用Matlab进行多元线性回归分析，得到了经验系数的具体值。这些系数在切割Q235钢的预测模型（3）中发挥了关键作用，模型显示切割深度与泵压、横移速度和长度的关系。 实验数据的对比分析表明，当其他工艺参数保持不变时，泵压的增加会导致切割深度线性增长，而横移速度的增长则会减小切割深度。通过实测数据，作者得出了切割深度的预测模型，并验证了其相对误差范围在1.60%到14.73%之间，这证明了该模型具有一定的预测精度和可靠性。 文章引用了多篇相关研究文献，涵盖了高压水射流技术的基础理论、应用实例以及参数优化等方面，为高压水射流在煤炭开采中的防突和切割技术提供了丰富的理论依据和实践经验。总结部分强调了高压水射流技术在特定条件下可以优化切割效果并降低煤层突出风险，展示了其在煤炭工业中的潜在价值。 本文通过深入的理论分析和实验验证，为高压水射流在煤炭防突中的应用提供了科学的方法论和技术支持，为煤矿安全和效率提升提供了新的思考方向。