研发起止时间：2016.1～2018.12

完成单位：晋能控股煤业集团有限公司、山东科技大学、晋能控股山西科学技术研究院有限公司、青岛山科矿安科技有限公司

成果水平：国际先进

1 项目背景

大同矿区是我国典型的“双硬”煤层条件矿区。目前，“双硬”煤层临空巷道围岩稳定性及上覆采空区残留煤柱下强矿压显现等问题限制了部分矿井安全高效生产，已成为亟需解决的技术难题。本项目采用理论分析、室内试验、数值模拟相结合的方法研究“双硬”煤层水力靶向裂化煤岩体卸压技术裂缝的扩展方向、影响范围及其演化规律，揭示了“双硬”煤层水力靶向裂化煤岩体卸压技术裂缝扩展的诱导机理，研发了水力钻割压切顶相配套的设备，为煤矿井下“双硬”煤层水力靶向裂化煤岩体卸压技术的应用提供了理论基础。

2 研究内容

（1）采用理论分析和数值模拟获得了喷嘴最佳参数：收缩角13°、出口直径为3.0 mm、支柱段6.0 mm；采用扩散焊工艺和热轧-温轧法制备TWIP 钢与低碳钢的复合材料，抗拉强度达到950 MPa，完全能够满足耐高压、耐冲蚀喷嘴的制备要求；通过以上研究成果，研发了新型耐高压、耐冲蚀喷嘴（如图1所示），新型喷嘴相较于传统喷嘴出口射流提高了116%，有较明显的性能优势。

图1 典型新型耐冲蚀喷嘴

水力靶向裂化煤岩体卸压一体设备连接示意图如图2所示

图2 水力靶向裂化煤岩体卸压一体设备连接示意图

（2）采用理论分析、数值模拟、室内试验获得了割缝导向压裂裂缝定向扩展路径与孔隙压力梯度、割缝偏差角和水平应力差异系数有密切关系。……