高压水射流割缝增加煤层透气性技术是治理煤矿瓦斯事故的主要措施之一。煤层割缝系统的关键部件为割缝器喷嘴。由于割缝喷嘴内部流道结构十分复杂,目前对其最优结构以及其在割缝器上布置方式的研究尚不完善,严重制约了割缝深度的进一步提高。因此,开展对割缝喷嘴内部流道结构优化设计以及在割缝器上布置方式的研究,对实现煤层瓦斯高效抽采具有重大的工程意义。　　本文在原割缝喷嘴结构的基础上,提出一种新型双梯度喷嘴结构。通过数值模拟软件Fluent结合实验室PIV试验,优化出了最优的双梯度喷嘴结构参数。在此基础上,对割缝器喷嘴的布置方式进行了优化设计,并通过室内割缝试验对割缝效果进行了验证。本文主要研究成果如下:　　①根据喷嘴结构设计理论,分析了原割缝喷嘴内部流道设计引起出口射流能量损失、射流发散的成因。提出采用新型双梯度喷嘴结构来提高高压水射流的射流密集性和能量转化效率。　　②利用Fluent对新型双梯度喷嘴设计结构进行数值模拟,得出装配在Φ63型割缝器的双梯度喷嘴的最优结构,即;L1=6mm、θ1=18°、θ2=35°、L=6mm、d=2.5mm;利用PIV测试,同普通喷嘴对比分析得出该结构参数的双梯度喷嘴在150mm靶距处流场平均速度最大,并且在射流轴心处速度较大,分布均匀。由射流轴心到射流边界速度逐渐减小且变化较显著。射流轴心处粘性应力较小,有利于射流动能的传播,并且在射流轴心处的雷诺应力趋于一致,数值较小,说明轴心处脉动速度较小。综合判定该新型喷嘴结构较为理想。　　③利用Fluent计算软件对割缝器内部流场进行模拟,在当量直径相等的情况下,对喷嘴安装个数进行了优化,结果表明:增加喷嘴个数使得割缝器内部紊流区的湍流强度降低。在保证射流出口速度不变的情况下,改善了喷嘴出口射流的密集性。提高了割缝器割缝的效率,缩短了割缝时间。　　④开展了室内模拟高压水射流割缝实验,对喷嘴在割缝器上的安装角度进行了优化。结果表明:喷嘴在割缝器上由垂直安装改变为向割缝器旋转方向倾斜且倾斜角α=10°时,割缝深度比垂直安装时提高了1.3倍。