压差驱动矿井承压水自排系统特性研究.pdf

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1、制造技术／工艺装备现代制造工程（ＭｏｄｅｒｎＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）２０１３年第９期倡压差驱动矿井承压水自排系统特性研究郑建新，姚道宝，刘传绍（河南理工大学机械与动力工程学院，焦作４５４００３）摘要：设计了利用压差驱动实现矿井承压水自排的新型排水系统，介绍自排系统的工作原理。通过理论分析，建立承压水自排系统增压装置和换向装置的数学模型，研究承压水自排系统的动态特性。根据增压装置与换向装置之间的运动联系，基于Ｓｉｍｕｌｉｎｋ软件进行阀芯和活塞的运动仿真分析。研究结果表明，承压水自排系统通过压差驱动实现增压，而换向与增压之间存在直接的运动联系；系统具有响应速度快、超调量

2、小及稳定精度高等特点，可用于矿井排水工作。该系统的开发对于煤炭安全生产与节能降耗具有较大意义。关键词：自排系统；压差驱动；承压水；系统特性；数值研究中图分类号：ＴＤ７４４文献标志码：Ａ文章编号：１６７１—３１３３（２０１３）０９—００９１—０５StudyonthecharacteristicofautomaticdrainagesystemforconfinedwaterdrivenbypressuredifferenceＺｈｅｎｇＪｉａｎｘｉｎ，ＹａｏＤａｏｂａｏ，ＬｉｕＣｈｕａｎｓｈａｏ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＰｏｗｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｅｎａｎＰｏｌｙｔｅｃ

3、ｈｎｉｃＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉａｏｚｕｏ４５４００３，Ｈｅｎａｎ，Ｃｈｉｎａ）Abstract：Ａｎｏｖｅｌａｕｔｏｍａｔｉｃｄｒａｉｎａｇｅｓｙｓｔｅｍｆｏｒｃｏｎｆｉｎｅｄｗａｔｅｒｄｒｉｖｅｎｂｙｐｒｅｓｓｕｒｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄ，ａｎｄｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆａｕｔｏｍａｔｉｃｄｒａｉｎａｇｅｓｙｓｔｅｍｗａｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅａｕｔｏｍａｔｉｃｄｒａｉｎａｇｅｓｙｓｔｅｍｕｓｅｄｔｈｅｅｎｅｒｇｙｏｆｃｏｎｆｉｎｅｄｗａｔｅｒｔｏｒｅａｌｉｚｅａｕｔｏｍａｔｉｃｐｒｅｓｓｕｒｉｚｉｎｇａｎｄｄｒａｉｎａｇｅ．Ｔｈｅｍａｔｈ

4、ｅｍａｔｉｃｍｏｄｅｌｏｆｐｒｅｓｓｕｒｉｚｉｎｇａｎｄｒｅｖｅｒｓｉｎｇａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔｓｆｏｒｔｈｅａｕｔｏｍａｔｉｃｄｒａｉｎａｇｅｓｙｓｔｅｍｗｅｒｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓ，ａｎｄｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅａｕｔｏｍａｔｉｃｄｒａｉｎａｇｅｓｙｓｔｅｍｆｏｒｃｏｎ-ｆｉｎｅｄｗａｔｅｒｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ．ＤｙｎａｍｉｃｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｖａｌｖｅｃｏｒｅａｎｄｔｈｅｐｉｓｔｏｎｗｅｒｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｂａｓｅｄｏｎＳｉｍｕｌｉｎｋａｃｃｏｒｄ-ｉｎｇｔｏｔｈ

5、ｅｍｏｖｉｎｇｒｅｌａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｉｚｉｎｇａｎｄｒｅｖｅｒｓｉｎｇａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔｓ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔａｕｔｏｍａｔｉｃｄｒａｉｎａｇｅｓｙｓ-ｔｅｍｆｏｒｃｏｎｆｉｎｅｄｗａｔｅｒｒｅａｌｉｚｅｓｉｔｓｐｒｅｓｓｕｒｉｚｉｎｇｂｙｐｒｅｓｓｕｒｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｄｒｉｖｉｎｇ，ａｎｄｔｈｅｒｅｖｅｒｓｉｎｇｈａｓｄｉｒｅｃｔｍｏｔｉｏｎｌｉｎｋｗｉｔｈｐｒｅｓ-ｓｕｒｉｚｉｎｇ．Ｔｈｅａｕｔｏｍａｔｉｃｄｒａｉｎａｇｅｓｙｓｔｅｍｈａｓｔｈｅｍｅｒｉｔｓｏｆｆａｓｔｒｅｓｐｏｎｓｅ，ｓｍａｌｌｏｖｅｒｓｈｏｏｔａｎｄｈｉ

6、ｇｈｐｒｅｃｉｓｉｏｎ，ａｎｄｃａｎｂｅｕｓｅｄｆｏｒｍｉｎｅｄｒａｉｎａｇｅ．Ｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｓｕｃｈａｕｔｏｍａｔｉｃｄｒａｉｎａｇｅｓｙｓｔｅｍｉｓｏｆｉｍｐｏｒｔａｎｔｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅｆｏｒｓａｆｅｔｙｉｎｃｏａｌｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎａｎｄｅｎｅｒｇｙｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ．Keywords：ａｕｔｏｍａｔｉｃｄｒａｉｎａｇｅｓｙｓｔｅｍ；ｄｒｉｖｅｎｂｙｐｒｅｓｓｕｒｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ；ｃｏｎｆｉｎｅｄｗａｔｅｒ；ｓｙｓｔｅｍｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ；ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｔｕｄｙ低等缺点。而且，传统的煤层底板突水防治技术把承０引言压水作为突水灾害加

7、以处理，忽视了承压水自身蕴含煤层底板突水是煤层下伏承压水冲破底板隔水着的巨大能量。本文研究利用承压水自身能量作为层的阻隔，以突水、缓发或滞发的形式进入工作面采排水主要动力，实现承压水增压和自排，冀望在水灾空区，造成矿井涌水量增加或淹井的自然灾害；遏制害防治的同时实现节能降耗。［１-２］突水事故是我国煤矿安全控制的主攻目标之一。１承压水自排系统及其工作原理限于技术条件，目前还无法辨识突水前兆信息进而进行准确及时