矿井主排水系统排水泵选型设计

****矿井主排水系统排水泵选型设计一．1120水平排水基本概况
****年产0.3Mt/a，属瓦斯矿井，+1120水平井底与地面标高差（二水平井底标高进水口+1120m，地面出水口标高+1312m，再加上井底车场至水仓最低水位距离4m）194m。

正常涌水量：145m³/h，最大涌水量600m³/h，涌水PH值≤4.3，管路敷设斜架倾角约19°。

二．矿井1120水平排水方案
从基本投资少、易于施工、操作简单和维修方面等方面加以综合考虑，+1120拟采用直接排水系统。

三．预选水泵的型号及台数
根据《煤矿安全规程》的要求，矿井必须有工作、备用和检修的水泵。

工作水泵的能力，应能在20h内排出矿井24h的正常涌水量（包括充填水及其他用水）。

备用水泵的能力应不小于工作水泵能力的70%，工作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。

检修水泵的排水能力应当不小于工作水泵能力的25%。

水文地质条件复杂的矿井，可在主泵房内预留安装一定数量水泵的位置。

（1）水泵必须具备的总排水能力。

正常涌水期，工作水泵具备的总排水能力为：
Q B≥24/20q z=1.2q z
=1.2*145 m³/h
= 174m³/h
最大涌水期，工作和备用水泵具备的总排水能力为：
Q Bmax≥24/20qmax=1.2q max
=1.2*600 m³/h
=720 m³/h
（2）水泵所需扬程的估算。

H B=Hc/ηg（取0.77∽0.74）
=（1312-1120+4）/0.77∽0.74
=254∽244m
（3）初选水泵。

列出负荷条件的泵的型号、级数、台数。

①水泵型号的选择。

依据计算出的工作水泵排水能力Q B= 174m³/h、估算出额所需扬程254∽244m和原始资料给定的矿井水物理化学性质PH值≤4.3，且矿井水泥砂含量较大，通过查找泵产品目录中选取MD型多级分段式离心泵，具体技术参数如表.1
表.1
②水泵级数的确定。

根据估算的所需扬程254∽244米和已选出的水泵单级扬程43米，利用下式计算：
i=H B/H i
=254/43m
=5.906（水泵级数取整数7）
③水泵台数的确定。

当qz＞50m³/h时，若工作水泵的台数为n1，则备用水泵的台数n2为：
n‵=0.7n1
=0.7×1
=0.7
n2〝=1.2qmax/Q-n1 ······· Q为泵的额定流量=1.2×600/280-1
=2.58
两计算值取较大值，且偏上取整值，即备用泵选定为2台。

检修水泵的台数n3=0.25n1=0.25，偏上取整值，选定为1台。

因此，共选择4台MD280-43×7型多级分段式离心泵。

四．管路的选择设计
（1）管路趟数的确定。

根据《煤矿安全规程》的规定，排水系统必须有工作和备用的水管。

工作水泵的能力应能配合工作水泵在20h内排水矿井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。

涌水量小于300m³/h的矿井，排水管也不得少于2趟。

因此，+1120水泵房选用典型的4泵2趟管路系统，一趟管路工作，一趟管路备用。

（2）选择管材。

选择管材的主要依据是管材所承受的压力。

依据井深超过200m，采用热轧￠320*13无缝钢管。

（3）排水管内径。

使用试取管内流速的方法来求得，其计算结果为：
d‵p=0.0188√Qg/v p
=0.0188√280/（1.5~2.2）
=0.376~0.310m
预选排水管路为￠320*13无缝钢管，则排水管内径dp=325-2×13=299mm。

（4）验算壁厚。

δ≥0.5dp{√[（δz+0.4p）/（δz-1.3p)]-1}+C
=0.5×29.9{√[（80+0.4×0.011×254）/（80-1.3×0.011×254)]-1}+0.15
=1.01＜1.3
因此所选壁厚合适。

（5）选择吸水管径。

为了提高吸水性能，防止汽蚀发生，吸水管直径要求一般比排水管直径大一级，流速在0.8~1.5m/s范围内。

因此，吸水管内径（单位m）应为：
d‵x= d‵p+25×10-3=0.320+25×0.001
=0.325m（故吸水管选用￠335*8无缝钢管）
（6）管路布置。

+1120水泵房选择4台泵2趟管路，其布置方式如下图，这种布置方式任何1台水泵都可以经过2趟管路中任1趟
排水。

+1120水泵房4台泵2趟管路（示意图）
（7）管路及附件
排水管在水泵房、管子道内用法兰连接，井筒和地面以焊接为主，局部用法兰连接。

泵房内以管支架固定，井筒中以导向卡和约100m 设一个直管座及托梁固定。

井筒与管子道连接处设带座弯头和托梁固定。

泵房内设起重梁并配备起重梁和手拉单轨行车，以便设备安装检修，并铺设轨道与车场巷道相通。

（8）排水设备的电气控制
供电方式。

供电引自井下变电所10KV母线两回路，由设在变电所内的高压真空开关供电。

一回2013高爆开关供1#、3#主排水泵；两回2012#高爆开关供2#、4#主排水泵，泵房内在机体对侧设置台KGJR-80/10矿用隔爆兼本质安全型交流高压软启控制器控制，显示电流、电压等电机参数，符合排水双回路供电要求。

五．矿井排水设施布置设计
1．水泵设备选型见表.1。

2．水泵沿硐室纵向布置。

（见+1120泵房设备布置图、断面图）（1）利用混泥土砌碹水泵基础，
（2）水泵基础尺寸。

水泵机组底座周边与基础边缘距离不小于150mm；地脚螺栓轴线距基础边缘的最小距离不小于螺栓直径的4倍，螺栓距孔底不小于50mm，且螺栓孔底至基础底距离不小于100mm。

基础的立体尺寸：设备基础二次浇灌层厚度不小于50mm；
结合表.1得知：
基础长度=水泵长度+2地脚螺栓轴线距+2二次灌层厚度=3118+2（30*4）+2*50=3458mm
基础宽度=水泵宽度+2地脚螺栓轴线距++2二次灌层厚度=1225+2（30*4）+2*50=1565mm
基础全高H，应满足下式要求：
H=h0+h1+h2+h3≥（2.0~2.5）G/r·s
=600+100+100+100=900mm≥2.5·G/2400·5.21
因此，每台水泵基础尺寸（长*宽*高）：3458*1565*900mm
+1120泵房水泵选择4台主排水泵，其硐室断面（长*宽*高）：21332*5000*4000mm。

3）电缆敷设采用600*500mm（宽*高）电缆沟敷设，电缆沟内电缆托架材料利用角钢加工安装。

4）排水管路托架按照《管线敷设标准》执行。

5）电器设备容量较大，直接启动影响电网压降过大，一般须
加电抗器启动水泵。

水泵起动器、电抗器放在水泵对侧，与墙壁留500mm间距。

6）水泵硐室设起重梁和轨道，担负设备的起吊和运输。

7）在主排水硐室采用悬臂单梁手动起重机来起吊设备，起吊梁与排水管路留500mm间距；轨道安设在运输时不得碰到两侧物品，转弯半径不得小于9m，且轨道与硐室地平平行。

3．一般规定
（1）主排水泵硐室通道断面应满足最大设备通过、及行人和通风要求，选用密闭门、栅栏门的规格时，应满足设备通过时，其最突出部位与门框的间隙不小于200mm。

（2）主排水泵硐室的净宽、净高，应根据水泵与电机轮廓尺寸与安装间隙、通道、起重梁高度等确定。

并应满足安装、检修时设备进出、排水管、电缆的悬挂以及行人方便等要求。

（3）当主排水泵硐室电缆采用地沟走线布置时，电缆沟宜设在轨道中间。

当采用墙壁悬挂电缆时，电缆与电机接线段应在硐室底板设电缆沟，或预埋电缆钢套管。

六、选型结论
根据以上选型计算结果：
1、主排水泵选用4台MD280-43×7多级分段式离心泵（1台工作、2台备用、1台检修）；配套电机360Kw，电压等级10Kv，供电电源取自1120变电所高爆开关，通过4台KGJR-80/10矿用隔爆兼本质安全型交流高压软启控制器控制。

2、选用2趟热轧￠320*13无缝钢管约1700米做排水管路，吸水管选用热轧￠335*8无缝钢管60米， PZ500型水仓配水阀4套，MD1起重梁4套。

七、主要设备预算。