矿井排水设计_矿井排水初步设计

其他范文时间：2020-02-28 12:59:22 收藏本文下载本文

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第一部分

第一部分矿井排水设备选型设计述1概设计的原始资料

开拓方式为立井，其井口标高为+12m，开采水平标高为-250m，正常涌水量为 320m3/h；最大涌水量为 650m3/h。矿水 PH 值为中性，重度为 10003N/m3，水温为 15℃。该矿井属于低沼气矿井，年产量为 120 万吨。排水方案的确定

在我国煤矿中，目前通常采用集中排水法。集中排水开拓量小，管路敷设简单，管理费用低，但由于上水平需要流到下水平后再排出，则增加了电耗。当矿井较深时可采用分段排水。

涌水量大和水文地质条件复杂的矿井，若发生突然涌水有可能淹没矿井。因此，当主水泵房设在最终水平时，应设防水门。

在煤矿生产中，单水平开采通常采用集中排水；两个水平同时开采时，应根据矿井的具体情况进行具体分析，综合基建投资、施工、操作和维护管理等因素，经过技术和经济比较后。确定最合理的排水系统。

从给定的条件可知，该矿井只有一个开采水平，故可选用单水平开采方案的直接排水系统，只需要在井底车场副井附近设立中央泵房，就可将井底所有矿水集中排至地面。水泵的选型与计算

根据《煤矿安全规程》的要求，主要排水设备必须有工作水泵、备用水泵和检修水泵。工作水泵的能力应能在 20h 内排除矿井 24h 的正常涌水量（包括充填水和其他用水）。备用水泵的能力应不小于工作水泵能力的 70%，并且工作水泵和备用水泵的总能力，应能在 20h 内排出矿井 24h 的最大涌水量。检修水泵的能力应不小于工作水泵能力的 25%。水文地质条件复杂的矿井，可根据具体情况在主水泵房内预留安装一定数量水泵的位置，或另增设水泵。

排水管路必须有工作和备用水管。工作水管的能力应能配合工作水泵在 20h 内排完 24h 的正常涌水量。工作和备用水管的总能力，应能配合工作和备用水泵在 20h 内排出矿井 24h 的最大涌水量。

4.1 水泵必须排水能力计算 4.2 水泵所需扬程估算由于水泵和管路均未确定，无法确切知道所需的扬程，所以需进行估算，即

4.3 水泵的型号及台数选择 4.3.1 水泵型号的选择

根据计算的工作水泵排水能力，初选水泵。从水泵产品目录中选取

D450-60×5 型号泵，流量 400～500 m3/h 额定扬程 285～307m。则：

4.3.2 水泵级数的确定

i＝HB/Hi＝296/60＝4.93

取i＝5

其中i——水泵级数

Hi——单级水泵的额定扬程 4.3.3 水泵台数的确定管路的选择

5.1 管路趟数及泵房内管路布置形式

根据泵的总台数，选用典型三泵两趟管路系统，一条管路工作一条管路备用。正常涌水时，一台泵向一趟管路供水；最大涌水时，两台泵同时工作就能达到 20h 内排出 24h 的最大涌水量，故从减少能耗的角度可采用两台泵向两趟管路供水，从而可知每趟管路内流量 Qe 等于泵的流量。

5.2 管材的选择

由于井深远大于 200m，确定采用无缝钢管。5.3 排水内径

5.4 壁厚验算

因此所选壁厚合适。

5.5 吸水管径

据根选择的排水管径，吸水管选用Φ351×８无缝钢管。工况点的确定及校验

6.1 管路系统管路布置参照图 1-2 所示的方案。这种管路布置方式任何一台水泵都可以经过两趟管路中任意一趟排水，排水管路系统图如图 1-2 所示。

6.2 估算管路长度排水管长度可估算为：

Lp=Hsy+（40～50）m=266+（40～50）m=（306～316）ｍ

取 Lp=３１５m，吸水管长度可估算为 Lx=7m。6.3 管路阻力系数 R 的计算

沿程阻力系数

局部阻力系数吸、排水管及其阻力系数分别列于表 1-

3、表 1-4 中

6.4 管路特性方程

6.5 绘制管路特性曲线并确定工况点

根据求得的新、旧管路特性方程，取 8 个流量值求得相应的损失，列入表 1-5 中。

利用表 1-5 中各点数据绘制出管路特性曲线如图 1-7 所示，新、旧管路特性曲线与扬程特性曲线的交点分别为 M1 和 M2，管路水泵的工况点。由图中可知：新管的工况点参数为

QM1=532m3/h,HM1=277m,ηM1=0.8,HsM1=5.1m,NM1=498KW；旧管的工况点参数为 QM2=516 m3/h，HM2=283m,ηM2=0.81,HsM2=5.3m,NM2=492KW，因 ηM1、ηM2 均大于 0.7，允许吸上真空度 HsM1=5.1m，符合《规范》要求。

水泵扬程特性曲线查手册，可查«矿山固定设备选型使用手册»于励民主编，下册第837页。

6.6 校验计算

6.6.1 排水时间的验算

管路挂污后，水泵的流量减小，因此应按管路挂污后工况点流量校核。

正常涌水时，工作水泵 n1 台同时工作时每天的排水小时数

最大涌水期，工作水泵 n1、n 2 台同时工作时每天的排水小时数

即实际工作时，只需 2 台水泵同时工作即能完成在 20h 内排出 24h 的最大涌水量。

6.6.2 经济性校核工况点效率应满足ηM 1 =0.8≥0.85ηmax ≥0.85×0.81=0.69，η M 2 =0.81≥0.69。

6.6.3 稳定性校核

H sy =266≤0.9iH0=0.9×5×72=324m 式中 Η0 ——单级零流量扬程，m。

由 D450-60 型水泵特性曲线图可知 Η0 = 72m 6.6.4 经济流速校核

6.6.5 吸水管高度校核