煤岩体高压磨料水力割缝试验研究：影响因素与规律分析

"陈树亮等人进行了煤岩体高压磨料水力割缝的试验研究，探讨了泵注压力、割缝时间、磨料浓度及岩性等因素对割缝效果的影响。试验表明，割缝深度随泵注压力增大而线性增加，割缝时间延长会增加割缝深度，但超过一定时间后不再变化。磨料浓度在特定值附近能实现最大割缝深度，且割缝宽度受岩性影响较小。" 在煤矿开采过程中，面对坚硬顶板的控制问题，定向水力致裂技术被广泛应用。然而，为了进一步提高这种技术的效果，研究人员引入了磨料水力割缝，即在高压水流中添加磨料颗粒以增强切割能力。本文的研究主要基于一个高压磨料水力割缝试验系统，对煤岩体进行了一系列试验，旨在揭示磨料水力割缝的基本规律。 首先，试验结果显示，泵注压力对割缝深度有显著影响，两者之间存在基本的线性关系。随着泵注压力的增加，割缝能够更深入地穿透煤岩体，从而达到更好的裂解效果。然而，这并不意味着无限制地增加压力就能获得更深的割缝，因为存在一个有效的割缝时间。当割缝时间超过这个阈值T后，割缝深度将不再增加，这意味着过度的切割时间可能不会带来更多的好处，反而可能导致资源的浪费。 其次，磨料浓度的选择也至关重要。试验发现，在特定的割缝参数条件下，磨料浓度接近3.4%时，割缝深度达到最大。这提示我们，磨料的添加并非越多越好，而是需要找到一个最佳浓度平衡点，以实现最有效的割缝效果。 此外，尽管割缝宽度在不同的影响因素下变化不大，但割缝效果（包括深度和宽度）却会受到岩石强度和结构致密性的显著影响。随着岩石的强度和致密性增加，割缝效果减弱，这意味着在处理硬质或紧密的煤岩体时，需要调整参数以适应这些条件。 这项研究的结果为优化现场磨料水力割缝施工提供了理论依据，有助于确定最佳的泵注压力、割缝时间和磨料浓度组合，以提高开采效率并确保作业安全。未来的研究可以进一步探索如何动态调整这些参数以适应不断变化的地质条件，以及如何减少对环境的影响。