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我国是煤炭消费大国,同时也是煤炭开采大国,煤矿瓦斯灾害一直是困扰煤矿安全高效开采的主要难题,为解决煤矿工程中瓦斯治理难的问题,课题组在多年实践和积累下提出了煤层网格化造缝预抽瓦斯方法,其主体思路是利用高压旋喷射流逐层切割煤岩,引发其裂隙网格化贯通,促使其整体卸压、增透,对提高低透气性煤层的采前预抽效果极其显著。作为一种安全、高效的造缝预抽瓦斯方案,高压旋喷射流技术在此领域的作用正方兴未艾,然而,其相关理论研究较为缺乏,特别是在双壁面受限空间作用的射流湍流特性及射流割缝范围预测等方面涉猎较少。此外,已有试验还表明高压旋喷射流割缝系统工况转换过程中存在显著的瞬变特性,极易诱发煤体失稳、抱钻等现象。针对于此,本文以对称双壁面受限空间射流为研究对象,基于CFD和PIV技术分析了雷诺数、对称双壁面受限空间宽度以及旋转数等因素对其流动特性的影响规律,探讨了割缝断面形貌的形成机理；实验研究了高压旋喷射流割缝系统在工况转换过程中的瞬变特性,分析了喷嘴结构、数量以及阀芯结构变化对系统瞬变性能的影响规律；利用均匀试验方法分析了高压旋喷射流割缝半径随射流压力、喷嘴直径以及钻杆速度的变化规律,研究了割缝半径的预测方法；最后,在平顶山十矿和淮南谢一矿进行了现场试验,探讨了高压旋喷射流煤层内网格化造缝能力和预防煤与瓦斯突出效果。论文主要取得了以下成果：(1)提出了高压旋喷射流对称双壁面受限空间的物理模型,确定了雷诺应力数值计算模型及工况；建立了对称双壁面受限空间实体模型,并采用PIV测试分析了其流场结构与运动特征,验证了高压旋喷射流流动数值模拟方法的可靠性和可信性。(2)基于雷诺应力湍流模型模拟了高压(高雷诺数)条件下双壁面受限空间内射流压力(雷诺数)、受限空间宽度和旋转速度(旋转数)对射流流动特性的影响规律。结果表明双壁面受限空间射流具有三个主体区域(射流核心段区域、自由射流段区域、双壁面受限段区域)以及两个过渡区域(从核心段至自由射流段过渡区域、自由射流段至壁面受限段过渡区域)；雷诺数未影响主体区域射流的流动规律和动力学特性,但对自由射流至壁面受限段区域影响颇为显著,并使其局部产生负压；双壁面受限空间宽度虽会形成空间上的“迟滞效应”,但对射流流动状态和流动特性影响较小；旋转数促使流动形态和动力学特性分布发生偏向,且在局部区域产生漩涡结构,但基本未影响射流流态区域特征；高压旋喷射流割缝形成的椭圆盘型形貌可判定为局部负压拉应力,壁面冲蚀、冲刷作用以及空间“迟滞效应”作用的协同结果所致。(3)基于流体过渡过程理论研究了高压旋喷射流割缝系统的过渡过程特性,建立相应的理论模型并对其有效性进行了验证。通过对高压旋喷射流割缝系统瞬变特性的分析,优化了相关执行部件结构及工作参数,保证了系统施工割缝过程转变的安全性。(4)根据双壁面受限空间射流流动特性和煤体破碎规律,建立了预测高压旋喷射流割缝半径的方法,并采用均匀试验方法进行了实验验证,结果表明割缝半径与喷嘴直径成正比和射流压力的四分之一次方均成正比。(5)研制出适用于低透气性煤层瓦斯治理的高压旋喷射流割缝增透技术系统成套装备,并在平顶山十矿己15-24080煤层中安全实施。现场试验表明,采用高压旋喷射流割缝技术能够减少钻孔数量,缩短施工钻孔时间,提高施工效率,相对于普通钻孔,割缝钻孔的瓦斯浓度明显增大,且衰减较慢,而流量变化不大,在抽采4个月内,割缝瓦斯抽采纯量提高了3倍以上。(6)淮南谢一矿B11b煤层现场试验表明,在割缝后60天内,割缝钻孔单孔瓦斯浓度大部分保持在90%左右,相对于未割缝钻孔,单孔瓦斯浓度衰减缓慢。割缝孔瓦斯抽采量同比提高了30%以上,