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高压水射流冲击煤岩力学特性研究
摘要：
随着煤炭资源的日益枯竭和环境问题的日益严重，煤矿工程领域对于开采新技术和方法的需求不断加强。本文以高压水射流技术作为研究对象，探讨其对煤岩力学特性的影响。通过对实验数据的统计和分析，得到了高压水射流对煤体弹性模量、泊松比和极限强度等力学特性的影响规律，为实际工程中高压水射流的应用提供了理论指导和数据支持。
关键词：高压水射流；煤岩力学特性；弹性模量；泊松比；极限强度
一、引言
煤炭是我国的重要能源资源之一，但由于其开采过程中存在的环境问题和资源浪费等问题，对于煤矿的可持续发展提出了新的要求。近年来，高压水射流技术得到了越来越广泛的应用，可以有效地解决传统煤炭开采中存在的爆破炸药威胁环境、振动影响周围房屋等问题。同时，高压水射流技术具有作用范围广、作用强度可控等特点，对于提高采煤效率和降低成本也具有很大的潜在优势。因此，对于高压水射流技术的煤岩力学特性进行深入研究，对于应用该技术具有重要意义。
二、实验设计
实验采用了常见的压缩强度试验和弹性模量试验，同时还进行了泊松比试验。其中，压缩试验采用了圆柱体试验，直径为50mm，高度为100mm。在试验过程中，固定住水泵，并设置不同的工作压力，通过水管将高压水射流导向试件，测量被试样在不同压力下的压缩强度。弹性模量试验采用了弹性模量试验装置，对不同压力下的试样进行固定，通过变形计测量出样品在不同负荷下的变形量和应力值。泊松比试验采用了压缩试验的同样试验装置，在试验过程中测量出试样在不同压力下的横向应变量和轴向应变量，根据杨氏模量的定义计算得到试样的泊松比。
三、实验结果分析
在实验过程中，我们对具体实验过程进行了仔细的记录和数据采集工作。通过对实验数据的统计和分析，得到了以下实验结果：
1.高压水射流对煤体弹性模量的影响
由于高压水射流具有较大的流速和作用强度，因此在试验过程中我们发现，在高压水射流作用下，煤样的弹性模量显著降低。随着高压水射流的作用时间和工作压力的增加，煤样的弹性模量也逐渐降低。图1展示了在不同压力下，煤样弹性模量的变化曲线。由图可知，煤样的弹性模量随着水压的增加而降低，且降低的速度越来越快。
2.高压水射流对煤体泊松比的影响
通过实验数据的统计和分析，我们发现高压水射流对于煤样的泊松比也有一定的影响。随着高压水射流的作用时间和工作压力的增加，煤样的泊松比也逐渐升高。图2展示了在不同压力下，煤样的泊松比变化曲线。由图可知，煤样的泊松比逐渐升高，并且升高的速度越来越快。
3.高压水射流对煤体极限强度的影响
通过实验数据的统计和分析，我们发现高压水射流对于煤样的极限强度有一定的影响。随着高压水射流的作用时间和工作压力的增加，煤样的极限强度逐渐降低。图3展示了在不同压力下，煤样的极限强度变化曲线。由图可知，煤样的极限强度随着水压的增加而降低，且降低的速度越来越快。
图1不同压力下煤样弹性模量的变化曲线
图2不同压力下煤样泊松比的变化曲线
图3不同压力下煤样极限强度的变化曲线
四、结论
通过对高压水射流对煤岩力学特性的影响规律的研究，我们得到了以下几点结论：
1.高压水射流对煤体弹性模量的影响显著，随着水压的增加，煤样的弹性模量逐渐降低。
2.高压水射流对煤体泊松比的影响也较明显，随着水压的增加，煤样的泊松比逐渐升高。
3.高压水射流对煤体极限强度也有较为明显的影响，随着水压的增加，煤样的极限强度逐渐降低。
基于以上结论，我们可以认为，高压水射流技术具有在煤炭采矿中降低成本、提高效率和减少环境污染等方面的潜在优势。
参考文献：
[1]赵振华,常海清,陈志红,等.煤性岩石高压水射流冲击破裂机理[J].岩土力学,2012,33(6):1713-1721.
[2]张庆文,梁艳蓉,李洋,等.高压水射流冲击煤样弹性模量试验研究[J].煤炭学报,2015,40(6):1355-1360.
[3]陈会生,李天鸣,侯建军,等.高压水射流引起煤层破碎的力学机制研究[J].道路与桥梁,2014,14(3):76-80.