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随着矿井开采深度的不断增加，瓦斯涌出量和煤与瓦斯突出危险性也越来越大，煤与瓦斯突出已严重制约着矿井的安全生产和高产高效，防治煤与瓦斯突出事故，已成为当前煤矿安全生产的首要任务。
一、连续射流对物体表面的作用力
射流冲击物体表面时，由于它改变了方向，在其原来的喷射方向上就失去了一部分动量。这部分动量就将以作用力的形式传递到物体表面上。连续水射流对物体表面的作用力，是指射流对物体冲击时的稳定冲击力--总压力。
射流最大作用力位置不是在喷嘴出口而是在离喷嘴一定距离的地方，以及喷嘴出口附近的打击力远低于理论值。通常认为，这是由于射流自身的结构决定的。在喷嘴的出口处，射流较为密实，冲击物体后水沿物体表面流出；而靶距增大时射流呈扩散状态，冲击物体后引起大量的流体反溅，从而增大了打击力。当然随着靶距的继续增大，射流的速度将减低，对物体的打击力也就不断减小。
二、射流冲击物体表面的压力分布
连续水射流垂直冲击物体表面时，流体将以射流冲击中心成辐射状均匀地向四周流出。在冲击中心处，压力为滞压力，即射流的轴心动压。随着距中心径向距离的增大，射流对物体的作用压力逐步减小至环境压力，通常可认为是零。显然射流冲击物体时存在一个作用范围，对垂直冲击而言就是在某一个半径范围之外，射流的冲击压力为零。理想状态下不考虑射流结构的扩散，那么冲击作用半径R与射流半径r成正比。
三、水射流冲击物体破坏作用
高压水射流或高速水滴冲击下物体的破坏大体上是由以下几种作用引起的。
（1）气蚀破坏作用；
（2）水射流的冲击作用；
（3）水射流的动压力作用；
（4）水射流脉冲负荷引起的疲劳破坏作用；
（5）水楔作用等。
在高压水射流冲击下，物料破碎过程中，虽然上述作用都将起作用，但是，在不同的切割条件下或对不同种类的物料来说，上述几种作用中的某两项，可以显得特别突出而起主导作用，其他将处于次要地位。
人们熟悉的材料本身性质是在常态下的，然而高速水射流的冲击将对材料性质产生以下的影响：
(1)射流的初始冲击脉冲造成的弹性拉力波在材料中的冲撞、反射和干扰，破坏了材料的分子结构；
（2）由于水滴长时间冲击材料表面而是材料软化；
（3）水射流穿透渗入，促进了裂纹的扩展，加速了材料的破碎；
（4）高压水射流的冲击，使材料局部容易产生流变和裂带等；
（5）高压水射流的剪切作用，使材料容易破碎。
射流冲击物体表面后，流体只是附于材料表面做快速径向流动。柱状液滴的径向流动速度与其冲击速度相等。对作用时间稍长一点的固体表面的流动，在具有一定坡度往下流动时流速也大大加快。上述在材料表面径向流动过程中将产生很大的剪切力，而是材料表面受到破坏。对于有一定孔隙的物体，在压力作用下物体的孔隙水也有很高的压力。由于张力的作用，孔隙介质颗粒之间连接力减弱，从而加速了材料的破坏过程。
如果液滴冲击速度较低，材料表面受到压缩波和拉应力作用，同时形成气蚀，那么压力虽然小于使固体产生破坏的临界值，但气蚀作用也能使物体产生破坏，气蚀破坏在液滴低速冲击时比较明显，尤其对颗粒度较大的非金属脆性材料影响较大。
四、射流破煤岩机理分析
高压磨料射流冲击下煤岩的破坏过程比较复杂。尽管国内外许多学者对高压磨料射流破煤岩机理进行了大量的研究，但是至今还有一些问题未能完全解决。这里仅介绍两种较为公认的破岩理论。
1.拉伸--水楔破岩理论
当高压磨料射流冲击煤岩时，煤岩内的应力状态比较复杂。除了压应力外，还出现了很大的拉应力和剪应力。如果把煤岩当作半空间弹性体，把射流的冲击力看成是作用于半空间弹性体平面上的集中力。这样，煤岩在射流的冲击作用下，其内部的应力分布情况与半空间弹性体在集中载荷作用下的应力分布相似。这时在冲击区正下方某一深处将产生最大剪应力，冲击接触区边界周围产生拉应力。由于煤岩抗拉强度比其抗压强度小16~80倍，抗剪强度比抗压强度要小8~15倍，因此，冲击产生的压应力虽然达不到煤岩的抗压强度，而拉应力与剪应力却分别超过了煤岩的抗拉与抗剪的极限强度，在煤岩中形成裂隙。裂隙形成和汇交后，水射流将进入裂隙的空间，在水楔作用下，裂隙尖端产生拉应力集中，它使裂隙迅速发展和扩大，致使煤岩破碎为破碎漏斗坑形式。
2.密实核--劈拉破岩理论
与单颗金刚石压入脆性岩石十分相似，只是把脉冲射流作为一个具有一定速度的刚体，即金刚球。
当脉冲射流冲击半无限弹性体时，在冲击区的正下方0.4~0.7R（R为冲击接触区半径）产生最大剪应力，在距冲击区接触面中心1.2R位置上产生最大拉应力。当这两个极限剪应力和拉应力超过岩石本身抗剪，抗拉强度时，即出现剪切和拉伸裂纹。随着射流的继续冲击或冲击压力的增加，剪切裂纹扩展并汇接到冲击接触面，形成由剪切破碎的细岩粉组成的球形密实核，它在脉冲水射流与未破岩的岩石之间起"岩垫"作用。当射流继续冲击它时密实核的体积缩小，密度增大而储能，形状变成托球体，当密实核储蓄的能量达到一定程度时，它将开始膨胀而释放能量，使它周围的岩石产生切向拉应力，拉应力超过岩石的抗拉强度时，岩石壁上将出现径向裂隙，由于密实核处于高压状态，核中的岩粉以粉流形式楔入径向裂隙，并在靠近阻力较小的自由面方向劈开岩石，从而完成脆性岩石的跃进式破碎（体积破碎）过程。
两种理论虽定性解释但各自考虑侧重点不同。拉伸--水楔破岩理论从有限的宏观破岩现象出发，结合岩石存在天然裂隙的性质，通过假设裂隙的分布、演化形式，运用断裂理论对水射流的破岩机理进行了分析。但该理论只定性地说明了水射流冲击岩石产生的应力场性质，而没有具体指出裂隙出现的位置及方向。如按弹性半空间中作用集中力的理论，拉应力和剪应力的极值均不会发生在冲击接触面上，水的侵入和裂隙位置存在矛盾，因而水楔入裂隙理论欠完善。密实核一劈拉破岩理论重视了岩石强度性能的差异对水射流破碎岩石的影响，并结合能量状态的演变对部分水射流破岩过程进行了解释。其不足在于忽略了岩石的动、静态物理力学性能的差异以及水射流在破岩过程中与岩石的藕合作用。简单运用静态理论来解释脉冲射流的动态破岩过程必将带来较大偏差，因而该理论较为粗糙，对水射流的破岩研究只起定性指导作用。
五、割缝卸压范围内煤体中瓦斯流动分析
在地压的作用下，具有突出危险的煤层其内部孔隙和裂隙都很小，而高瓦斯低透气性煤层尤为如此。为了增大煤体的透气性系数，必须采取措施沟通及扩展煤层内部的裂隙网，因为只有在煤层内部本身采取措施，张开原有煤层裂隙，造成新裂隙及局部卸压条件，才能改善煤层内部瓦斯的流动情况。水力割缝是对透气性系数低、原始瓦斯含量大、有突出危险的煤层进行超前割缝，割缝后可以在煤层内部形成一条具有一定宽度的扁平缝槽，为瓦斯的解析和流动提供通道。同时，水力割缝工艺由于在卸压、提高煤层透气性、增大瓦斯释放速率、改变煤层原始瓦斯抽采难易程度等方面有诸多优点，故而在工程实践中应用颇广。水力割缝作为一种抽采本煤层瓦斯的方法，其处理煤层瓦斯的效果在很大程度上体现于瓦斯抽采量的多少，故研究水力割缝卸压范围内煤体瓦斯流动规律具有理论和实践的指导意义。
穿层钻孔水力割缝防突技术的应用项目的成功应用，有效的杜绝了高应力突出掘进瓦斯超限和煤与瓦斯突出，降低了回风流瓦斯浓度，提高了瓦斯抽放量，实现了工作面安全、高产高效和提前回采。
一、连续射流对物体表面的作用力
射流冲击物体表面时，由于它改变了方向，在其原来的喷射方向上就失去了一部分动量。这部分动量就将以作用力的形式传递到物体表面上。连续水射流对物体表面的作用力，是指射流对物体冲击时的稳定冲击力--总压力。
射流最大作用力位置不是在喷嘴出口而是在离喷嘴一定距离的地方，以及喷嘴出口附近的打击力远低于理论值。通常认为，这是由于射流自身的结构决定的。在喷嘴的出口处，射流较为密实，冲击物体后水沿物体表面流出；而靶距增大时射流呈扩散状态，冲击物体后引起大量的流体反溅，从而增大了打击力。当然随着靶距的继续增大，射流的速度将减低，对物体的打击力也就不断减小。
二、射流冲击物体表面的压力分布
连续水射流垂直冲击物体表面时，流体将以射流冲击中心成辐射状均匀地向四周流出。在冲击中心处，压力为滞压力，即射流的轴心动压。随着距中心径向距离的增大，射流对物体的作用压力逐步减小至环境压力，通常可认为是零。显然射流冲击物体时存在一个作用范围，对垂直冲击而言就是在某一个半径范围之外，射流的冲击压力为零。理想状态下不考虑射流结构的扩散，那么冲击作用半径R与射流半径r成正比。
三、水射流冲击物体破坏作用
高压水射流或高速水滴冲击下物体的破坏大体上是由以下几种作用引起的。
（1）气蚀破坏作用；
（2）水射流的冲击作用；
（3）水射流的动压力作用；
（4）水射流脉冲负荷引起的疲劳破坏作用；
（5）水楔作用等。
在高压水射流冲击下，物料破碎过程中，虽然上述作用都将起作用，但是，在不同的切割条件下或对不同种类的物料来说，上述几种作用中的某两项，可以显得特别突出而起主导作用，其他将处于次要地位。
人们熟悉的材料本身性质是在常态下的，然而高速水射流的冲击将对材料性质产生以下的影响：
(1)射流的初始冲击脉冲造成的弹性拉力波在材料中的冲撞、反射和干扰，破坏了材料的分子结构；
（2）由于水滴长时间冲击材料表面而是材料软化；
（3）水射流穿透渗入，促进了裂纹的扩展，加速了材料的破碎；
（4）高压水射流的冲击，使材料局部容易产生流变和裂带等；
（5）高压水射流的剪切作用，使材料容易破碎。
射流冲击物体表面后，流体只是附于材料表面做快速径向流动。柱状液滴的径向流动速度与其冲击速度相等。对作用时间稍长一点的固体表面的流动，在具有一定坡度往下流动时流速也大大加快。上述在材料表面径向流动过程中将产生很大的剪切力，而是材料表面受到破坏。对于有一定孔隙的物体，在压力作用下物体的孔隙水也有很高的压力。由于张力的作用，孔隙介质颗粒之间连接力减弱，从而加速了材料的破坏过程。
如果液滴冲击速度较低，材料表面受到压缩波和拉应力作用，同时形成气蚀，那么压力虽然小于使固体产生破坏的临界值，但气蚀作用也能使物体产生破坏，气蚀破坏在液滴低速冲击时比较明显，尤其对颗粒度较大的非金属脆性材料影响较大。
四、射流破煤岩机理分析
高压磨料射流冲击下煤岩的破坏过程比较复杂。尽管国内外许多学者对高压磨料射流破煤岩机理进行了大量的研究，但是至今还有一些问题未能完全解决。这里仅介绍两种较为公认的破岩理论。
1.拉伸--水楔破岩理论
当高压磨料射流冲击煤岩时，煤岩内的应力状态比较复杂。除了压应力外，还出现了很大的拉应力和剪应力。如果把煤岩当作半空间弹性体，把射流的冲击力看成是作用于半空间弹性体平面上的集中力。这样，煤岩在射流的冲击作用下，其内部的应力分布情况与半空间弹性体在集中载荷作用下的应力分布相似。这时在冲击区正下方某一深处将产生最大剪应力，冲击接触区边界周围产生拉应力。由于煤岩抗拉强度比其抗压强度小16~80倍，抗剪强度比抗压强度要小8~15倍，因此，冲击产生的压应力虽然达不到煤岩的抗压强度，而拉应力与剪应力却分别超过了煤岩的抗拉与抗剪的极限强度，在煤岩中形成裂隙。裂隙形成和汇交后，水射流将进入裂隙的空间，在水楔作用下，裂隙尖端产生拉应力集中，它使裂隙迅速发展和扩大，致使煤岩破碎为破碎漏斗坑形式。
2.密实核--劈拉破岩理论
与单颗金刚石压入脆性岩石十分相似，只是把脉冲射流作为一个具有一定速度的刚体，即金刚球。
当脉冲射流冲击半无限弹性体时，在冲击区的正下方0.4~0.7R（R为冲击接触区半径）产生最大剪应力，在距冲击区接触面中心1.2R位置上产生最大拉应力。当这两个极限剪应力和拉应力超过岩石本身抗剪，抗拉强度时，即出现剪切和拉伸裂纹。随着射流的继续冲击或冲击压力的增加，剪切裂纹扩展并汇接到冲击接触面，形成由剪切破碎的细岩粉组成的球形密实核，它在脉冲水射流与未破岩的岩石之间起"岩垫"作用。当射流继续冲击它时密实核的体积缩小，密度增大而储能，形状变成托球体，当密实核储蓄的能量达到一定程度时，它将开始膨胀而释放能量，使它周围的岩石产生切向拉应力，拉应力超过岩石的抗拉强度时，岩石壁上将出现径向裂隙，由于密实核处于高压状态，核中的岩粉以粉流形式楔入径向裂隙，并在靠近阻力较小的自由面方向劈开岩石，从而完成脆性岩石的跃进式破碎（体积破碎）过程。
两种理论虽定性解释但各自考虑侧重点不同。拉伸--水楔破岩理论从有限的宏观破岩现象出发，结合岩石存在天然裂隙的性质，通过假设裂隙的分布、演化形式，运用断裂理论对水射流的破岩机理进行了分析。但该理论只定性地说明了水射流冲击岩石产生的应力场性质，而没有具体指出裂隙出现的位置及方向。如按弹性半空间中作用集中力的理论，拉应力和剪应力的极值均不会发生在冲击接触面上，水的侵入和裂隙位置存在矛盾，因而水楔入裂隙理论欠完善。密实核一劈拉破岩理论重视了岩石强度性能的差异对水射流破碎岩石的影响，并结合能量状态的演变对部分水射流破岩过程进行了解释。其不足在于忽略了岩石的动、静态物理力学性能的差异以及水射流在破岩过程中与岩石的藕合作用。简单运用静态理论来解释脉冲射流的动态破岩过程必将带来较大偏差，因而该理论较为粗糙，对水射流的破岩研究只起定性指导作用。
五、割缝卸压范围内煤体中瓦斯流动分析
在地压的作用下，具有突出危险的煤层其内部孔隙和裂隙都很小，而高瓦斯低透气性煤层尤为如此。为了增大煤体的透气性系数，必须采取措施沟通及扩展煤层内部的裂隙网，因为只有在煤层内部本身采取措施，张开原有煤层裂隙，造成新裂隙及局部卸压条件，才能改善煤层内部瓦斯的流动情况。水力割缝是对透气性系数低、原始瓦斯含量大、有突出危险的煤层进行超前割缝，割缝后可以在煤层内部形成一条具有一定宽度的扁平缝槽，为瓦斯的解析和流动提供通道。同时，水力割缝工艺由于在卸压、提高煤层透气性、增大瓦斯释放速率、改变煤层原始瓦斯抽采难易程度等方面有诸多优点，故而在工程实践中应用颇广。水力割缝作为一种抽采本煤层瓦斯的方法，其处理煤层瓦斯的效果在很大程度上体现于瓦斯抽采量的多少，故研究水力割缝卸压范围内煤体瓦斯流动规律具有理论和实践的指导意义。
穿层钻孔水力割缝防突技术的应用项目的成功应用，有效的杜绝了高应力突出掘进瓦斯超限和煤与瓦斯突出，降低了回风流瓦斯浓度，提高了瓦斯抽放量，实现了工作面安全、高产高效和提前回采。