煤层定向水力割缝器研制及性能分析

来源：振动与冲击杂志2025年第18期北京时间：

作者：卢义玉zhouzhe@cqu,，常文旭,，周哲,，刘湘杰,，张旭,，唐意龙,

单位：1.重庆大学资源与安全学院，重庆400044；2.重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室，重庆400044

摘要：水力割缝技术作为有效的煤层增透措施之一，在地应力作用下割缝空间排布和角度对割缝效果影响显著，但常规割缝器由于其自身结构局限性导致在现场施工时缝槽角度不可调节，难以实现最优的割缝空间排布和角度。本文研制了一种新型煤层定向水力割缝器，其关键定向功能由角度调节机构与可活动喷嘴机构实现，利用钻杆旋转运动周期性改变喷嘴角度，实现定向割缝，改变缝槽角度。本文对角度调节机构进行了运动分析，r为18mm时，可调节角度为17.7°。通过与常规割缝器对比开展流场实验和破岩实验，研究其射流扩散角、打击力、破岩能力等性能。实验结果表明，定向割缝器在一定程度上能控制射流扩散，在较高压力下仍可保持较集中射流形态,且其射流扩散角受软管状态影响显著，自然伸直状态时最小；定向割缝器在相同条件下打击力高于常规割缝器，且与其流场特性紧密相关；定向割缝器在不减少切割能力的前提下改变了割缝角度，割缝深度提升30.87%，且破岩特性也对应其流场及打击力特性；煤层定向水力割缝器的研制为解决常规割缝器的不足提供了有效途径，有助于提高煤层瓦斯抽采效率和矿井安全生产水平。<br>

关键词：瓦斯抽采；水力割缝；结构设计；流场特性