多功能水射流测试与碎岩教学模型试验装置及应用.pdf

第 卷第 期 年 月 科 学 技 术 与 工 程 多功能水射流测试与碎岩教学模型 实验装置及应用 温继伟 陈晨 成都理工大学博士后科研流动站地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室环境与土木工程学院 成都 吉林大学国土资源部复杂条件钻采技术重点实验室 长春 吉林大学建设工程学院 长春 摘要 鉴于水射流性能的优越性和应用的广泛性开展水射流方面的研究是很有必要的 自主研发的多功能水射流测试 与碎岩教学模型实验装置主要由实验装置台架水射流动力系统控制与检测系统岩样加持与固定系统和流体循环系统五 部分组成可实现包括对水射流打击力值和碎岩实验测试在内的多种功能 实验测试结果表明水射流打击力值存在最优喷 距且打击力值随喷射压力的增大而增大 当水射流平行于油页岩层理方向打击时碎岩更容易非淹没脉冲射流能够获得更 好的碎岩效果 事实表明实验装置能够达到对水射流研究工作的预期目的 关键词 高压水射流 测试与碎岩教学模型 实验装置 中图法分类号 文献标志码 水射流是以水为工作介质利用高压发生装置 且无需人员下入矿井内有效降低了人员的劳动 增压获得能量有压水流经具有特殊内部流道结构 强度且安全可靠尤其对埋藏于地下深部的矿产 的喷嘴内腔后从其出口高速喷出并形成一束能量 资源浅部且不均匀的小矿和贫矿湖底和海底 集中的液柱可用于清洗与表面处理工业切割挖 矿产资源及高瓦斯和地下水丰富矿区的开采可 掘开采与钻探井 岩石掘进和材料破碎等相比 算作一种经济环保高效的地下矿藏开采新技 于激光束电子束和等离子体等切割技术水射流是 术 在石油钻井领域 自 年喷射钻井 唯一的冷切割加工方法同时还具有清洁切割过程 技术始于美国我国于 年开始推广应用该 无火花切割能量集中被切割物料不易变形与数 项技术以来的国内外长期实践表明高压射流不 控机构结合后还可用于任意复杂形状的精确切割 仅有助于清洗井底 还可辅助碎岩 使机械钻速 已广泛应用于煤炭冶金石油市政等众多领域取 和经济效益得到显著提升 上述两个水射 得了丰硕的经济和社会效益 流的典型应用均表明对水射流的研究是极其重 在采矿领域率先使用水射流技术输送和筛选 要的具有十分广阔的应用前景 矿石并对混杂于其中的泥土等杂质进行清洗 基于多功能水射流测试与碎岩教学模型实验装 不同于传统的露天开采和地井下巷道开采钻 置进行不同喷嘴产生水射流的性能测试和碎岩实 孔水力开采无需剥离上覆岩土层这在一定程度 验 可使学生更为直观地理解水射流相关性能和碎