傾斜井巷追排水系統(tǒng)及關鍵技術研究.pdf

1、隨著煤炭消耗量的增加，煤炭行業(yè)逐漸向深井方向發(fā)展，引起煤礦水災事故的頻繁發(fā)生?，F(xiàn)有的救援排水設備不能在黃金救援時間內(nèi)很好地發(fā)揮作用，因此必須逐步完善救援設備、優(yōu)化排水救援方案，提高搶險排水效率。
　　本文是以多起典型煤礦透水救援案例為背景，瞄準煤礦傾斜井巷透水工況，設計和研究一套追排水系統(tǒng)。在排水車樣機系統(tǒng)上，對系統(tǒng)關鍵技術的各項性能進行理論、仿真和試驗研究，并結(jié)合試驗及實際工況進一步拓展和完善排水車的追排水系統(tǒng)。
　　完成

2、排水車的車架平臺、軌道和履帶行走機構(gòu)、水泵起吊系統(tǒng)的裝配。利用Ansys對排水車進行靜力學仿真分析，仿真工況分為履帶行走和軌道支撐牽引行走。由變形位移、應力及模態(tài)仿真結(jié)果得出：設計和裝配的排水車在兩種工況下的變形和應力滿足使用條件；整車與外激勵不會發(fā)生共振。與此同時，制定了煤礦傾斜巷道下的追排水方案和排水管道系統(tǒng)方案，包括揚程較大直接排水至地面的單泵排水、揚程較大直接排水至地面——多泵排水、揚程小于50米倒排水，以及追排水過程中的管道延

3、伸方案。
　　利用動力學仿真軟件RecurDyn對排水車履帶行走進行模擬。首先對履帶行走運動學理論進行研究，基于Bekker理論推導主動輪的驅(qū)動力及力矩、車的行駛阻力以及牽引力。再重點分析排水車低速轉(zhuǎn)向的動力學，進行轉(zhuǎn)向時牽引力的理論研究。最后對平地直行、300坡道爬坡、單側(cè)轉(zhuǎn)向及雙側(cè)反向轉(zhuǎn)向、越障及跨溝進行仿真。通過輸出履帶片1與主動輪的接觸力、主動輪驅(qū)動力矩、履帶與地面作用力、履帶片1與各輪滾動接觸力、履帶片1的張緊力，進行排

4、水車各工況的運行可行性及可靠性分析。由仿真結(jié)果得出：直行及300坡道行駛平穩(wěn)；單、雙側(cè)轉(zhuǎn)向最大平面直徑為3.43m、2.695m；排水車可跨越600mm高的單側(cè)障礙物，跨越900mm寬的凹溝。
　　對排水車進行模擬現(xiàn)場試驗，試驗目的為：履帶行走、軌陸切換、履帶車與水泵配合、排水車追排水。由試驗可知：軌道支撐行走系統(tǒng)運行平穩(wěn)且不會出現(xiàn)傾翻和軟腿現(xiàn)象；水泵與車的搭建效率高，起吊平穩(wěn)且固定可靠，水泵起吊高度可達500mm，水泵前后可形成

5、最大300傾角；履帶行走機構(gòu)在沙土地面可平穩(wěn)實現(xiàn)前行、倒退、轉(zhuǎn)向和爬坡，而且可以攜帶水泵進出1m深的水池完成追排水；試驗中配備的蝶閥和逆止閥密封性高，管道延伸時上端水流不會泄露。
　　根據(jù)現(xiàn)場試驗總結(jié)的不足，進一步完善以提高追排水的速度和效率。在電控液壓系統(tǒng)的基礎上安裝防爆柴油機實現(xiàn)雙動力源行走，提高了排水車履帶行走的靈活性；設計一套排水管道法蘭輔助連接裝置，實現(xiàn)法蘭管道的快捷連接；設計一種排水管道位移逆止閥，隨著管道的延伸在鋼絲