煤岩水力喷射孔眼形态实验研究摘要
高压水射流广泛应用于煤层气开采,但在现阶段,很少有实验使用真实煤样进行研究,各参数对孔眼形态的影响没有明确的理论和实验研究。针对这些问题,本论文进行了煤岩水力喷射孔眼形态实验研究,设计正交实验,研究不同喷嘴压降、层理与射流夹角对孔眼形态的影响;考虑分形理论的优越性,计盒维数在分形理论中的广泛应用和适用性,运用ImageJ软件对孔眼的计盒维数进行计算,通过孔眼计盒维数的变化分析孔眼形态的变化。分析结果表明,随着喷嘴压降增加,孔深、孔径均有所增加;当射流作用于岩石时,与层理夹角越小,孔深越大,孔径越小,反之亦然;孔眼具有分形特征,分形维数为1-2,孔眼计盒维数近似等于2.0,形态较规则;喷嘴压降越大,孔眼计盒维数越大,形态越规则;层理与射流夹角为90?时,由于煤岩破碎机理不同,孔眼形态差异较大,在煤岩发生剪切破碎时,孔眼形态较规则。层理垂直或倾斜冲击煤岩时,孔眼横向剖面计盒维数变化较大,形态差异更明显,但形态总体变化不大。现场施工时,当射流垂直或倾斜于层理喷射时,因孔眼形态较规则,可将其视作圆柱体,射流平行于层理喷射时,孔眼横向剖面较不规则,应考虑孔眼形态。
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