环空流体自激脉冲射流动态破煤岩效应演化机制
来源：振动与冲击杂志2025年第14期北京时间：
作者：刘彦伟，张世禧，左伟芹zuoweiqin@hpu，贾浩杰，韩红凯，苗健,，龙丽群
单位：1.河南理工大学安全科学与工程学院，河南焦作454000；2.山东管理学院智能工程学院，济南250357
摘要：为探究环空流体自激脉冲射流破煤岩动态过程，采用光滑粒子流体动力学-有限元法建立淹没状态下环空流体自激脉冲射流冲击煤岩数值计算模型，并通过理论分析和试验对比验证模型的准确性，探讨围压、泵压和射流类型等对破岩效率的影响，研究冲蚀煤岩过程中损伤机制及应力传播规律。结果表明：在不同围压条件下，自吸脉冲射流相较于自激脉冲射流和普通射流，冲蚀深度显著提升，表明自吸脉冲射流能一定程度上更好破除水垫效应。围压由0MPa增加到0.4MPa时，自吸脉冲射流冲蚀坑深度及体积呈线性减小趋势，冲蚀坑深度减小了36.36%，冲蚀坑体积减小了17.18%。冲蚀坑深度和体积随泵压增长呈线性增加，在2~8MPa范围内为快速增长阶段，冲蚀坑深度增长650%，冲蚀坑体积增长847.86%；在8~12MPa范围内为缓慢增长阶段，冲蚀坑深度增长了23.33%，冲蚀坑体积增长了41.92%。通过冲蚀过程的煤岩损伤及应力传播规律发现，沿径向方向，从煤岩冲击中心到远端，损伤及有效应力程度逐渐减小并趋于稳定，具有一定的极限范围；沿轴向方向，测点损伤和有效应力快速积累相继达到峰值，煤岩单元迅速积累至完全损伤，形成冲蚀坑。<br>
关键词：环空流体；冲蚀煤岩；水垫效应；应力损伤演化
