软煤水力冲孔孔洞形态研究：基于放矿理论的分析

"基于放矿理论的软煤水力冲孔孔洞形态特征研究" 这篇科研论文探讨了在软煤中实施水力冲孔时孔洞形态的特性，它结合了放矿理论中的Bergmark-Roos方程，对水力冲孔过程中的煤岩运动轨迹进行了建模。放矿理论通常应用于露天采矿中，用于描述矿石在重力作用下的移动规律，而这里被创造性地应用到软煤的水力冲孔问题上。Bergmark-Roos方程是放矿理论中的一个关键工具，它考虑了重力、摩擦力以及其它外力（如水流作用力）对矿石运动的影响。 论文中，作者们首先建立了一个数学模型，该模型考虑了水力冲孔中散体煤岩的重力、煤岩间的摩擦力以及水力对煤体的作用力。通过这个模型，他们推导出了水力冲孔孔洞的特征方程，这有助于理解孔洞的形成和扩展过程。利用MATLAB软件，研究人员能够可视化这些孔洞的形态，结果表明孔洞呈现出类椭球体的形状。 接下来，他们利用数学积分方法推导出了计算煤体积和水力冲孔孔洞直径的公式。这一公式可以用来预测和分析孔洞的大小和形状，对于优化冲孔工艺和提高效率具有重要意义。为了验证模型的准确性，论文选取了新田煤矿的实际水力冲孔数据进行拟合分析，结果显示相关性系数达到0.9314，误差平方和为0.28，这表明模型的预测精度相当高。 此外，他们在中马村矿的揭煤作业中也观察到了类似椭球形状的孔洞充填体，进一步证实了该模型的适用性。因此，论文结论指出，运用Bergmark-Roos方程来确定水力冲孔孔洞的形态和尺寸参数是准确且可行的，可以有效地指导数值模拟研究和实际现场应用，对于提升水力冲孔技术在煤炭开采中的应用效果具有重要的理论和实践价值。 关键词涉及的技术点包括水力冲孔技术，这是一种通过高压水流冲击煤层以实现破碎和提取的方法；Bergmark-Roos方程，是放矿理论中的关键模型，用于描述颗粒在非均匀重力场中的运动；孔洞形态研究，关注的是孔洞的形状、大小及其变化规律；类椭球体，是指在物理或几何学中，形状类似于椭球的物体，这里是水力冲孔后孔洞的典型形态。 这项研究揭示了软煤水力冲孔过程中的物理现象，提供了新的理论工具和技术手段，对于优化水力冲孔工艺、提高煤炭开采效率、降低安全隐患具有深远影响。