矿井排水可控止回阀系统及降阻的试验研究陈燎原，潘地林（淮南工业学院，安淮南232⑴1）动阻力小，利用调速液压缸系统控制阀板关闭过程。试验结果表明，该阀可有效控制水锤压升，降阻效果较好。

　　矿井排水设备中普遍使用旋启式止回阀，作用是防止动力突然失事时，因管路逆流而引起泵机组逆转飞逸，造成机组损坏。但装设止回阀将在阀板自行关闭时引起较大的水锤压升，并产生较大的局部水头损失。

　　①收-日期09第：：作者m〗ll副教替1博士研究生hing陈燎原等：矿井排水可控止回阀系统及降阻的试验研究通过连杆2带动阀板3转动。阀板关闭时对应转轴转角0为0°30°时阀板位于虚线位置，120°时阀门开度大。按照流体力学绕流理论设计阀壳内表面和阀板流型。正常工作时，阀板平面与管内水流方向平行，沿流向过流断面无突然变化，从而使得水流平顺，阻力较小。控制系统如所示，由液压缸1、阀壳2、外连杆3、重锤4和调速油缸5组成。

　　1转轴；2连杆；3阀板；4阀壳1.2动作原理泵启动前，液压缸、调速油缸活塞位于右端，阀板处在关闭位置。泵启动后，止回阀前管道内水压升高，来自阀前管道内的高压水进入液压缸右腔。在水流对阀板的冲击力矩和液压缸拉力矩的共同作用下，克服重锤力矩使阀板开启。两活塞位于图示位置，止回阀开度大，水泵投入正常运转。

　　4――重锤；――调速油缸动力突然中断时，阀前水压降低，液压缸内失压，重锤带动连杆驱动转轴。阀板受调速油缸的阻尼作用不能自由运动，而只能按设计要求运动。当活塞从A油孔向B油孔移动过程，缸右腔油液经AB管迅速回流至左腔，活塞实现快速移动，阀板迅速关闭一定角度。当活塞从B孔向C孔移动，由于节流阀限制了回流速度，活塞移动缓慢，从而使阀板慢速关闭。整个关阀过程按事先拟定的程序实现先快后慢两阶段逐渐关闭，各阶段阀板动作时间和转轴转角通过C油口节流阀开度和B油口位置进行调整。

　　1.3运动参数的确定时间tl，慢关阶段转角02、时间，2.重锤力矩大小随时间变化，转轴转角变化为非线性特性，转轴动作曲线如所示。

　　通过分析停泵后排水系统的瞬态流动规律，可以确定止回阀关闭程序。水锤运动是管道中流体的压力波和管道的应力波相互影响所引起的管道超常压力现象。水锤运动方程为：式（1）第1项为流体的时变惯性力，第2项为摩阻损失水头，第3项为速度水头。第2、3项相对较小，因此，流速对时间变化率的大小就决定了压力水头的变化幅度。所以，控制水锤压升的关键在于控制流速突变。

　　停泵过程，管内流体历经减速、停流、逆流3个阶段。停泵初始阶段，泵机组处于惯性工况，管道中水流逐渐降压减速。可控阀从大开度至阀板关闭较大的角度范围内，阻力系数变化不大。故在逆流开始前使阀板迅速关闭较大角度，不会引起流速突变，压力瞬态变化值较小。逆流开始后，泵进入制动工况，对逆流产生较大阻尼，加之阀门开度变小阻力增大，逆流过程缓慢。这一阶段再以较慢速度关阀，控制流速缓慢变化，从而限制水锤压升不致过高。

　　~2s，t2=4~10s，组合成十余种方案进行了试验。

　　2试验及结果分析2.1试验装置及方法分别进行了停泵过程水锤试验和止回阀阻力特性试验。试验装置如所示，它由4BA―20型离心泵、1可控阀运动参数主要为快关阶段轴转角0、关闭★100钢管、恒定水位水塔及循环水池组成。泵出矿冶工程口安装试验用止回阀，管路上装设LW100型涡轮流量计，经变送器将瞬态流量变换成电信号；阀门出口设置BP3―5型压力传感器，将管内压力信号转换成电信号；用QSZ电脉冲信号经XPZ―01型频率电流转换器变换成电流信号；阀板转轴端部安装角位移传感器，将转轴角位移转换成与其成比例的电信号。上述诸信号同时输入SC16型光线示波器记录。

　　5转角传感器；6压力传感器；8涡轮流量计；9管道；10水塔；11―光线示波器测定阀门阻力特性时，用水银差压计测出阀门前后管段压差~1.取压点位置为，10d（d为管径）、L2=5d、L3=10d.今，包括阀门阻力损失与L2+L3直管段沿程阻力损失之和。在水平直管段取L4=15d其上沿程阻力损失今2与所包括沿程损失相当。则阀门局部阻力损失+为：局部阻力系数e为：2.2结果与分析测定阻力特性时，调节不同的可控阀开度，按上式测算e值，并据此绘制阻力特性e―0曲线，如所示。可以看出，除40~60°范围外，阻力变化规律与旋启式止回阀相似，但可控阀全开时的阻力系数e仅为1.7，止回阀的水头损失因而减少了约77.试验水锤特性时，如前所述选择了十余种运动参数的组合方案。试验结果表明，不同的两阶段关阀程序控制水锤效果不尽相同。其中以快关角=90°、快关时间=0.88，慢关角02=30°、慢关时间；2=4.2！5的方案效果佳，其水锤试验曲线如所示。突然停泵后，管内液流失去动力，压力与流量迅速下降。阀门快关阶段在逆流开始前结束，此时机组转速下降了约50.在慢关阶段，管内流速先减小至零，然后逆流量逐渐增大，大达泵正常流量的30.随后由于阀开度逐渐变小对逆流阻尼增大，逆流量又减小继而渐趋至零，呈平稳变化特性。其间压力先降到低点，约为正常排水压力（p=1）的0.2倍，然后缓慢升高，大升压到p=0.62仅相当于管内静止水压（p=0.6），远低于旋启式止回阀的大水锤压力。压力回升现象是逆流流速逐渐减小所致。

　　由上可见，事故停泵过程控制适当的关阀速度以限制流速发生突变，可以有效地控制水锤并避免机组出现逆转。试验取得令人满意的结果。

　　3结语1）本文提出的可控止回阀结构流型合理阻力小，阻力系数仅为0.38，水头损失明显减少。

　　（下转第41页）池永等：锚杆支护煤巷稳定性模拟分析于巷道两侧在距巷道表面72.7cm处，围岩处于屈服状态；对于巷道顶部，距巷道表面90.91cm的范围内形成松动圈，围岩处于不稳定状态，需支护处理。

　　4锚杆支护巷道围岩稳定性分析41锚杆参数设计本文设计顺槽锚杆，为了不影响采煤机割煤，在采煤机通过一侧应设计为木质锚杆。利用全长锚固原理设计锚杆参数，锚杆长度L=1.8m，锚杆断面为32mmX32mm方形断面。

　　42锚杆支护模拟据前述模拟锚杆支护巷道开挖情况，对锚杆支护巷道围岩进行位移监测，测点布置同前。观测结果见表4.表4模型试验应变观测值测时43稳定性验算经过位移反分析求得变形模量E=1056.99MPa；初始应力t=0. 04MPa.稳定性分析程序计算结果可见，在整个计算域内各点屈服函数值均为负值，说明锚杆支护巷道处于稳定状态。

　　5结论本文以工程实例为背景，通过相似模拟试验研究、位移反分析技术和边界单元稳定性分析，对全煤巷道采用锚杆支护进行了分析研究，其结果表明，全煤巷道锚杆支护在理论上可以保证其稳定性，建议通过现场试验对该技术进行检验，促使该项支护技术在同类巷道中的广泛推广应用。