磨料空气射流破煤增透技术：破煤冲蚀模型与应用研究

本文主要探讨了在煤炭开采过程中，特别是预抽煤矿瓦斯阶段，采用磨料空气射流作为增透手段来改善钻孔利用率并减少抱钻和塌孔等问题的研究。磨料空气射流是一种先进的破碎技术，它通过高速喷射含颗粒的空气流，对煤体进行冲击和研磨，从而增强煤层的渗透性，提高瓦斯的抽取效率。这种技术特别适用于软硬煤复合的复杂地质条件，其中软煤层可能存在低渗透性，导致传统的水力化增透方法效果受限。 研究者刘勇、李志飞和魏建平等在《煤炭学报》2020年第45卷第5期上发表了一篇名为《磨料空气射流破煤冲蚀模型研究》的文章，他们详细构建了一个冲蚀模型，该模型考虑了磨料空气射流对煤体的物理作用，包括冲击力、颗粒磨损和二次冲蚀效应。通过实验和数值模拟，他们揭示了磨料空气射流如何影响煤层的微观结构变化，以及这些变化如何转化为宏观的煤体增透效果。 文章中提到的"二次冲蚀"是指磨料在高速流动过程中，对周围介质的连续切割和抛射产生的额外破碎作用，这进一步增强了煤层的破碎和增透能力。同时，他们还讨论了这种技术与卸压增透策略的结合，即在抽采过程中通过降低煤层压力，配合磨料空气射流，以达到更佳的开采效果。 研究不仅关注技术本身，还关注了其对环境保护的影响，特别是在西部浅埋煤层开采中，顶板含水层的水量损失动力学过程是关键问题。通过对保水采煤方法的深入研究，如神府矿区大型水库旁的烧变岩水保水开采技术和生态脆弱区的保水采煤矿井等级划分，作者强调了在确保资源开采的同时，要考虑地质环境的可持续性。 此外，文章还涉及到了其他相关的研究主题，如煤层气水平井分段压裂技术的应用、煤中稀土元素的分布特征及其开发利用前景，以及一系列解决矿山环境问题的方法。这篇论文为煤炭开采领域提供了创新的解决方案，并对提升我国煤炭行业的开采效率和环境保护提出了新的理论依据。