矿井排水设备选型设计课程设计

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 ′＝2420Q ＝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 ′＝2420r 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/h⑵水泵扬程的计算'P XB 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：'40050.9B H += ＝450m⑶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 nQ n Q = 式中：n Q ——所选水泵的额定流量，420 m 3/h ；1252330n = ＝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：''1Br 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 ′43600n Q v∏，m 式中：v — 排水管流速，v ＝1.2.2m/s 取v ＝2m/s ；所以：d p ′43303600 3.142⨯⨯⨯ ＝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 2gV 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 gλξ=+∑ ，m 查表可知，因x d ＝266mm ，故ξ∑＝19.3，x λ＝0.0270，取x L ＝10m 由此：22330 1.65/900900 3.14(0.266)n X x Q V m s d ===∏⨯⨯2()2x xwx x x L V H d gλξ=+∑＝210 1.65(0.027019.3)0.26629.8⨯+⨯⨯＝2.82m最大吸水高度：2xwx x s 2g V H H H --允允＝＝21.656.22.8229.8--⨯＝3.24m⑵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 pwp p p pm 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 2p900nQ 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：p 1234L L L L L +++＝＝20+20+400+20＝460m查表，因p d ＝241mm ，故p λ＝0.0276。

p ξ∑＝0.08×4+3.5+8×3+3×1.5+1.14+1×3+5＝40.51又因为：p 2p900nQ V d ∏＝2330900 3.140.241⨯⨯＝＝2.01m/s所以：2p pwp p p p d 2gL V H λξ+∑＝（）23302.100.027640.510.24129.8⨯+⨯＝（）＝166mH ＝405+1.7×（2.82+166+1）＝438.1m管道阻力系数：g2nH H R Q -＝式中：n Q ——所选泵的额定流量，m 3/h ；所以：2438.1405330R -＝＝3.039×410-则管道特性方程为：2g H H RQ =+4375 3.40110-=+⨯取不同的Q 值，求得相应的值列表如下：Q m 3/h 0 100 200 300 400 500 H m 405 408.039 417.1 432.3 453.6 480.9⑶确定水泵级数及工况点水泵级数：i ＝H/H k ＝438.1/60＝7.3式中：H k ——所选水泵一级额定扬程，m ；由上计算结果决定选七级水泵。

工况点参数：M Q ＝412 m 3/h ，M ＝0.73，M N ＝93Kw ，M H =435m 。

所选的水泵管道特性曲线见图3－3。

图3－2 水泵管道特性曲线.4校验计算⑴验算排水时间及排水管中的流速正常涌水时：124n MQT n Q =242101390⨯=⨯＝12.92<20h最大涌水时：'124rm mQT n Q =242901390⨯=⨯＝17.846<20h排水管中的实际流速：2900mp pQ V d =∏3909000.241=∏⨯＝2.38m/s⑵校验水泵经济性和稳定性经济性：n M ηη9.0≥式中：n η——水泵额定工况时的效率；0.70.90.740.666>⨯=稳定性：09.0iH H g ≤式中：H 。

——水泵流量为零时一级扬程；4050.9760378<⨯⨯=⑶验算电动机功率(1.1 1.15)1023600M MM nrQ H N ηη=-⨯ （Kw ）式中：n η — 传动效率，直连时n η＝1；1.1～1.15 — 富裕系数：当Q ≤300m 3/h ，取1.15；N＝14803904511.1510236000.741⨯⨯⨯⨯⨯⨯＝1101.7<1250所以电动机的功率符合要求。

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