矿井排水设备选型设计例题

计算最大吸水高度
为水仓的设计、水泵的安装以及为防止发生汽 蚀，应正确确定水泵的最大吸水高度。水泵的 最大吸水高度按下式进行计算，并按新管进行 计算。
H x max pa ( NPSH )r M1 hx pn h


（六）校验排水时间
排水时间按旧管进行校验，因旧管流量小，排 水时间较新管长。
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
22
(24)
25
(26)
28
30
32
(34)
(35)
36
(38)
40
(42)
(45)
(48)
50
56
60
63
(65)
70
75
（2）管材选择
管材选择的主要依据是管路的承压大小。管路承压大小与 井深成正比。一般情况下，当井深小于200m时多采用焊 接钢管；井深超过200m时多采用无缝钢管。
正常涌水时，水泵每天工作的时间
24q T2 n1QM 2
≤20h
最大涌水时，水泵每天工作的时间
T2max 24qmax (n1 n2 )QM 2
≤20h
电动机容量的验算 电耗计算
402 9~75
426 9~75
450 9~75
（465） 9~75
480 9~75
500 9~75
530 9~75
（550） 9~75
560 9~（24）
外径 壁厚
600 9~（24）
630 9~（24）
壁厚规格
2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 8.5 9 9.5 10
例：有一开拓方式为竖井的矿井，其副井的井口 标高为+18.5m，开采水平标高为-500m。正常 涌水量为700m3/h，最大涌水量为1100m3/h，持 续时间70天。矿水为中性，重度为10006N/m 3 ， 水温为15 o C。该矿井属低沼气矿井，年产量 1.2Mt。试选择可行的排水方案。
排水系统的选择
H H c RQ 2
H H c 1.7 RQ 2

0.021 d
0.3
8 R g
2
l l 1 d d d
x x p x 5 5 p 5 x x p
p
1 d
4 p
（四）确定水泵工况点
把两条管路的特性方程所表示的曲线，按同一 比例作在所选水泵的特性曲线上，即可得到与 水泵扬程特性曲线的两个交点，即初期工况点 M 1 和末期工况点 M 2，查出的工况参数流量、扬程、 M2 轴功率、效率、必需汽蚀余量，以及 的工况 参数。
140 4~32
146 4.5~36
152 4.5~36
159 4.5~36
168 4.5~36
180 5~（45）
外径 壁厚
194 5~（45）
203 6~50
219 6~50
245 6.5~50
273 6.5~50
299 7.5~75
325 7.5~75
351 8~75
377 9~75
外径 壁厚
（a） (b) 图 管路在泵房内布置示意图
3、管径计算及管材选择
（1）管径计算 管径对排水的影响是管路直径越大，损失越小，但用于 管路的投资费用越高；管路直径越小，损失越大，但 用于管路的投资费用低。一般来讲，选择的管路直径， 使工况运行在额定工况较好。但是，考虑管路运行后 的积垢使管径缩小等问题，管径最好选大些，设计在 工业利用区右侧较合理，但应注意电机过载和吸水高 度问题。管径一般按经济流速进行选择。
确定水泵的台数
（1）工作水泵台
Q n1 Qe
式中
n1
——工作水泵台数，台；
Qe ——所选水泵的额定流量，m3/h。
（2）备用水泵台数
n 0.7n
2
1
Qmax n1 n2 Qe
（3）检修水泵台数
n 0.25n
3
1
供选择五台泵
（二）管路的选择
《煤矿安全规程》规定：必须有工作和备用的水 管。工作水管的能力应能配合工作水泵在20h内 排出矿井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。 1、管路趟数的确定 管路趟数应根据《煤矿安全规程》的有关规定、 所选水泵台数确定。管路至少应有两趟，一般也 不宜超过四趟。
50 2.5~10
54 3~11
57 3~13
60 3~14
63.5 3~14
外径 壁厚
68 3~16
70 3~16
73 3~19
83 3.5~19
89 3.5~（24）
95 3.5~（24）
102 3.5~（24）
108 4~28
114 4~28
外径 壁厚
121 4~28
127 4~30
133 4~32
排水管内径
dp
/
p /
4Qe
dp
p/
/
——排水管内径，m；
——排水管经济流速，一般取
p/
=1.5～2.2m/s
ຫໍສະໝຸດ Baidu
吸水管内径
d x / d p / 0.025
热轧结构用无缝钢管（GB9162—87）
外径 壁厚
32 2.5~8
38 2.5~8
42 2.5~10
45 2.5~10
当排水高度小于200m时，可选用管壁较薄的 一种，管壁承压强度不需要校验；当排水高度 大于200m时，可选用较厚的管壁，管壁承压 强度应进行校验。

≥
0.5d p
0.4 p 1 C 1.3 p
（三）计算管路特性方程
新管特性方程 旧管特性方程
2、管路在泵房内的布置
管路在泵房内的布置形式应根据水泵台数和所选管路 的趟数确定。如图所示，为常见矿井排水管路在泵房 内布置示意图。图（a）为三台水泵两趟管路的布置方 式，（b）为四台水泵三趟管路布置方式。另外，也有 五台泵三趟或四趟管路的布置方式等。但是，不论采 用哪种布置方式，都应使任意一台水泵能用任何一趟 管路排水。
集中排水系统 分段排水系统 直接排水系统
水泵选型
Q 1.2 700 840m / h
3 B
Q 1.2 1100 1320m / h
3 max
水泵扬程的估算
500 18.5 4 H 580.5m 0.9
B
选型号D450-60X10，
额定流量Qe=450m3/h，额定扬程He=600m