矿井排水系统设计技术统一口径

矿井排水系统设计技术统一口径

一、设计原则和依据

1、遵循《煤矿安全规程》、《煤矿井下排水泵站及排水管路设计规》、《煤炭工业矿井设计规》和《煤炭工业小型矿井设计规》以及其它有关规定；

2、选用取得《煤矿矿用产品安全标志证书》的高效节能产品，安全可靠，技术先进，经济合理；

3、采矿专业提供的矿井最大涌水量Q m 和正常涌水量Q z 、矿井水PH 值、敷设排水管路井筒的井口和井底标高H 1、H 2以及井筒坡度、矿井瓦斯等级。 二、排水泵站的能力确定 1、最小排水能力计算

（1）、正常涌水量时工作水泵最小排水能力：Q 1 =24Q z /20=1。2Q z （2）、最大涌水量时工作水泵最小排水能力：Q 2 =24Q m /20=1。2Q m

2、水泵扬程估算 H =K(H p +H x )

式中， H p 为排水高度, 且H p = H 1- H 2,

H x 为吸水高度, 估算一般取H x =5m, K 为管路损失系数,与井筒坡度有关: 立井: K=1.1~1.15,

斜井:当α<20。.时, K=1.3~1.35, α=20.~30。时, K=1.3~1.25, α>30。时, K=1.25~1.2.

3、 确定水泵台数

根据计算的Q 1、Q 2、H,查水泵样本选择水泵,并根据拟选水泵的主要技术参数，初步预计水泵的流量Q b （一般为额定流量），按《煤矿安全规程》第278条相关规定，分别计算出水泵站內工作水泵、备用水泵、检修水泵台数。水泵站內水泵总台数N 按下面两种情况计算。

(1)、正常涌水量时：N= n 1+ n 2+ n 3

式中，工作水泵台数n 1= Q 1/Q b , 且n 1≥1，当n 1不为整数时，其小数应进位到整数。

备用水泵台数n

2=0

。

7 n

1

，且n

2

≥1，当n

2

不为整数时，其小数应进位到整数。

检修水泵台数n

3=0

。

25 n

1

，且n

3

≥1，当n

3

不为整数时

，

其小数应进位到整数。

(2)、最大涌水量时，水泵工作台数n

4= Q

2

/Q

b

，

当n

4≤ n

1

+ n

2

时，则N= n

1

+ n

2

+ n

3

，

当n

4≥ n

1

+ n

2

时，则N= n

4

+ n

3

。

（3）、水文地质条件复杂、有突水危险的矿井，应根据情况增设水泵，或预留安装水泵位置。

（4）、当矿井水PH≤5时，应选耐酸泵。

三、排水管路计算和管路布置

1、管路布置原则

（1）、根据《煤矿安全规程》第278条规定，井下排水管路应设工作管路和备用管路。工作管路应能在20h排出矿井24h正常涌水量，工作管路和备用管路应能在20h內排出矿井24h最大涌水量。

（2）、根据《煤矿井下排水泵站及排水管路设计规》要求，每台水泵均能经两条管路排水，排水管路在泵站內宜作环形布置。

（3）、管路和水泵的匹配，宜一管一泵；如果水泵需要并联工作，一趟管路宜并联2台水泵，即一管二泵，最多不宜超过一管三泵；有时为了控制管水的流速，1台水泵也可并联二趟管路运行。

（4）、水文地质条件复杂、有突水危险的矿井，视情况在井筒及管子道预留安装排水管位置。

2、管径计算

（1）、选择排水干管管径时，应根据矿井涌水量大小和矿井规模及服务年限，进行技术经济比较，确定合理的流速和管径。

（2）、管径计算

d

p

=（Q/900πV ）1/2（m）,

式中: Q—流经管流量（m3/h）。一管一泵时Q=Q

b ，一管二泵时Q=2Q

b

，余类推

V—管內水流速度，一般排水管內V=1

。5~2

。

2 m/s

,

当d

p

>200 mm时，可适

当增大，但不宜超过2

。5 m/s

。

3、管壁厚度计算，介绍两种方法：

（1）、根据原煤炭工业部联合编写小组编写的《矿井提升、通风、排水、压风设备设计手册》中所推荐的公式计算：

δ=1/1+2p/[230(k z -0.65)–p] {[pd p /230(k z -0.65)-P]+c} （mm ） (公式一)

式中: d p —d p 排水管外径 （mm ）

p —计算管段部最大工作压力 （kg/cm 2） k z —管材许用应力 (kg/mm 2)，且k z =0。25σB

σB —管材抗拉强度 (kg/mm 2)，当不知钢号时，无缝钢管取k z =8~10 kg/mm 2，焊接钢管取k z =6 kg/mm 2。

C —附加厚度，一般取C=1 mm 。

（2）、根据《煤矿井下排水泵站及排水管路设计规》（送审稿）中推荐的公式计算：

δ=δ’+c

δ’= pD w /[2.3×(R φ- 6.4)+p] (公式二) 式中: p —计算管段的最大工作压力 （MPa ）

D w —排水管外径 (cm ) R —管材许用应力（MPa ）,

10# 钢: R=85, 15# 钢: R=95, 20# 钢: R=100 φ—管子焊缝系数。 无缝钢管取1;

螺旋焊接钢管：双面焊，全部探伤取1. ; 螺旋焊接钢管：双面焊，不探伤取0.7. C —计入制造负偏差和腐蚀的附加厚度：

无缝钢管: C=0.15(δ’+1) (cm)

说明: 管壁厚度计算公式较多，煤炭系统比较公认的为四大件设计手册中所推荐的公式，即(公式一)。因此，在《煤矿井下排水泵站及排水管路设计规》未批准实施前,设计宜采用(公式一)计算。但因按(公式二) 计算的管壁厚度比按(公式一) 计算的厚度大，所以在上述设计规批准后，则应采用(公式二)计算，以使设计符合规要求。

4、根据计算的d p 和δ，选择标准无缝钢管。