张金宇

（山西西山晋兴能源有限责任公司斜沟煤矿，山西 吕梁 033602）

我国煤矿深部开采矿井越来越多，采深的加大导致地应力也在增大，使得开采煤层的透气性越来越差[1-3]，导致工作面回采过程中易发生瓦斯超限甚至瓦斯爆炸、煤与瓦斯突出等事故，对安全高效开采产生一定威胁。为了提高煤层透气性，解决抽采效率低下的问题，科研工作者开展了大量的研究[4]。但大多专家学者从水力化增透手段来改变煤体的透气性系数[5]，少数通过改进水力化增透技术的工艺开展研究[6]。本文根据斜沟煤矿18205 高瓦斯低透气工作面开展实验研究，改造以往的水力割缝喷嘴[7]，利用改进的水力割缝工艺—锥-柱组合型喷嘴技术，通过分析瓦斯抽采流量研究水力割缝锥-柱组合型喷嘴作用于煤体后的增透效果[8]。

1 理论研究

水力割缝过程中从喷嘴喷出的水射流形态多是湍流状态，此种形式的水射流拥有不规则性的特点，此外水流具有交换性特点，即水流的质量和能量二者之间会相互转移。水射流在喷射时满足动能和质量守恒定律[9]，用公式表达如下：

式中：ρ为流体密度，kg/m3；μx、μy、μz为流体在不同方向运动的速度，m/s。

锥-柱型喷嘴拥有能量转换的特点，通过截面可把高压水内部的能量集合到一起，以增加动能，确保水流从喷嘴喷射出后拥有较高的动能，从而将更大的冲击力作用于煤体，不考虑喷嘴喷口和冲击煤体处的高度差距，结合水射流的机械能守恒原理，满足下式：