矿井排水设备选型设计课程设计

龙岩学院资源工程学院

课程设计

题目：矿井排水设备选型设计

姓名：xxx

学号：xxxxx

班级：采矿工程

年级 : 2010级

指导老师 :xxxxx老师

2013-7

矿井排水选型设计

1、设计题目

某矿正常涌水量为210m3/h，最大涌水量为290m3/h，矿水为中性、密度为1050kg/m3，竖井排水，井深200m，试选择水泵型式，确定台数，确定排水系统，选择管径、管材，验算排水时间，判别工作稳定性。

2、矿井排水系统确定

矿井主要根据第一水平情况进行设计，采用集中排水系统，对其它水平只作适当地数目。

矿井排水系统见图3－1。

图3－1 矿井排水系统简图

排水系统：主排水设备设置在第一水平，第二水平的涌水量由辅助排水设备排至上一水平的水仓中。然后由主排水设备排至地面。

3、排水设备选型计算

1水泵型号及台数

⑴水泵最小排水量的确定

正常涌水量时：

Q B ′＝

2420

Q ＝1.2Q m 3/h 式中： Q B ′——水泵最小排水量，m 3/h ；

Q ——矿井正常涌水量，m 3/h ；

由此：

Q B ′＝1.2×210

＝252 m 3/h

最大涌水量时：

Q Br ′＝2420

r Q ＝1.2 Q Br ′ m 3/h 式中：

Q r ——矿井最大涌水量，m 3/h ；

由此：

Q Br ′＝1.2×290

＝348 m 3/h

⑵水泵扬程的计算

'P X B g H H H η+=

式中：

P H ——排水高度，取井筒垂深，m ；

X H ——吸水高度，取5m ；

g η——管道效果，竖井取0.89－0.9；

所以：

'40050.9

B H += ＝450m

⑶水泵形式及台数的确定

根据水泵扬程和矿井正常涌水量，从产品样本中选择额定值接近所需值的水泵，水泵型号选250D60×7型，额定流量330 m 3/h ，扬程420m ，转速1480rpm ，吸程6.2m ，效率73％，配带电动机型号JKZ －1250型，容量850KW ，外形2620×1200×1210，自重3500kg 。

水泵台数的选择：根据《安全规程》规定：必须由工作、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。备用水泵的能力应不小于工作水泵能力的70％。工作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。

正常涌水量工作水泵的台数：

'1B n

Q n Q = 式中：

n Q ——所选水泵的额定流量，420 m 3/h ；

1252330

n = ＝0.76

取1n ＝1台。

备用水泵台数：

2n ＝70％1n ＝0.7

取2n ＝1台。

最大涌水量时水泵工作台数：

''1

Br n Q n Q = ＝348330

＝1.05

取'1n ＝1台。

并且'1n ＝1<1n +2n ＝2，满足要求。

检修水泵台数

3n ＝25％×1n ＝0.25

取3n ＝1台。

水泵总台数为：

n ＝1n +2n +3n

＝1+1+1

＝3 台

2管路的确定

⑴管路趟数的确定

《安全规程》规定必须由工作和备用的水管，其中工作水管的能力应配合工作水泵在20小时内排出矿井24小时的正常涌水量，工作和备用水管的总能力，且能配合工作和备用水泵在20小时内排出矿井24小时的最大涌水量，因此，设计中主排水管敷设两趟，一趟工作，一趟备用。

⑵管径计算

排水道管径：

d p ′

，m 式中： v — 排水管流速，v ＝1.2.2m/s 取v ＝2m/s ；

所以：

d p ′

＝0.241m

查表，选用外径为276mm 的标准无缝钢管，壁厚16mm ，内径241mm 。 吸水管直径：

025.0''+=p x d d ，m ；

由此：

'0.2410.025x d =+＝0.266m

查表，选用外径为299mm 的标准无缝钢管，壁厚17mm ，内径266mm 。 由于垂高小于400m 时，可选用壁厚度最薄的一种，且不必验算。 3管道特性曲线，确定工况点

⑴最大吸水高度的计算

2x wx x s 2g

V H H H --允允＝ ，m 式中：

s H 允——产品样本上给出的允许吸上真空度，m （取额定工况时的x H 允） x V ——吸水管中流速，m/s ；

2900n X x

Q V d =∏ ，m/s x d ——所选标准吸水管的内径，m ；

wx H ——吸水管的阻力损失，m ；

2()2x x wx x x L V H d g

λξ=+∑ ，m 查表可知，因x d ＝266mm ，故ξ∑＝19.3，x λ＝0.0270，取x L ＝10m

由此：

22

330 1.65/900900 3.14(0.266)n X x Q V m s d ===∏⨯⨯

2()2x x wx x x L V H d g

λξ=+∑ ＝2

10 1.65(0.027019.3)0.26629.8

⨯+⨯⨯ ＝2.82m

最大吸水高度：

2x wx x s 2g

V H H H --允允＝ ＝2

1.656.2

2.8229.8

--⨯ ＝3.24m

⑵求管道特性方程，绘制管道特性曲线

g wx wp 1.71H H H H +++＝（）

式中：

g p x 5m +H ＝H +H ＝400＝405；

wp H ——排水管阻力损失，m ；

2p

p wp p p p m d 2g L V H λξ+∑＝（）， p λ——排水管沿程阻力系数；

p V ——排水管中流速；

p 2p

900n Q V d ∏＝ ，m/s ； p d ——所选标准排水管内径，m ；

p ξ∑——排水管上各管件局部阻力系数之和；

p L ——排水管长度，m ；

p 1234L L L L L +++＝

1L ——泵房里最远一台泵排水管长，取20m ；

2L ——斜巷内排水管长，取20m ；

3L ——井管内管长，取井筒深；

4L ——地面上排水管长，取20m ；

所以：