矿井采掘排水系统常用水泵类型及选型设计_郑清

摘要：本文介绍了矿井采掘排水系统常用水泵的类型、结构特点及水泵的型号含义，并举例介绍了采掘排水系统设备及管路的选型计算。

关键词：矿井采掘排水系统水泵类型选型设计

1概述

矿井采掘排水系统由采掘深度、涌水量的大小等因素来确定。常见的排水系统有集中排水系统和分段排水系统两种。排水高度较低时，可以直接将水集中排至大巷水沟；排水高度较高时，若水泵的扬程不足以直接把水排至大巷水沟，可以采取分段排水方式。

2矿井采掘排水设备分类

2.1按叶轮数目分类可分为多级离心泵和单级离心泵。多级泵扬程高，单级泵分为单吸叶轮和双吸叶轮，这种泵流量大，扬程低。

2.2按水泵外壳构造分类可分为分段式离心泵和整体式离心泵。

2.3按水泵传动轴的安装方式分类可分为卧式和立式水泵。立式水泵有吊泵、潜水泵等。

2.4按工作原理分类叶轮式泵：它是依靠工作叶轮的旋转运动而输送液体的。这类泵有离心泵、轴流泵和混流泵。

容积式泵：它是依靠工作室容积的改变而输送液体的，往复泵、回转泵属于此类。这类泵有柱塞泵、隔膜泵等。

流体作业泵：它是依靠一种流体运动的能量来输送液体的，此类泵有喷射泵。

3矿井采掘排水系统常用水泵类型及型号含义

3.1多级离心泵多级离心泵由定子和转子部分组成。水泵的定子部分主要由前段、中段、后段、导水圈、尾盖及轴承架等零部件用螺栓联结而成。水泵的转子部分主要由装在轴上的叶轮和平衡盘组成。整个转子部分支撑在轴两端的圆柱滚子轴承上。泵的前、中、后段间用螺栓固定在一起，各级叶轮及导水圈之间靠叶轮前后的大扣环和小扣环密封。泵轴穿过前后段部分的密封靠填料、填料压盖组成的填料函来完成。水泵的轴向推力采用平衡盘平衡。

该类型水泵常用型号有MD85-45×2、MD280-60×4等，M 表示耐磨，D表示多级分段式离心泵，第一个数字表示流量，第二个数字表示单级扬程，第三个数字表示级数。

3.2矿用隔爆型排污、排沙潜水泵矿井常用的隔爆型排污、排沙潜水泵有BQW、BQS系列，该系列潜水泵能排放高浓度的煤泥、岩粉、灰渣、砂浆等重介质。潜水泵结构型式为整机潜水、机电一体，具有防水、防爆、安装迅速、操作简便等特点。

该类水泵常用的型号有：

BQW(S)30-30-5.5BQW(S)75-20-7.5

BQW(S)40-50-15BQW(S)50-50-18.5

BQW(S)150-20-22BQW(S)80-80-37

BQW(S)100-50-45BQW(S)150-60-55

BQW(S)150-80-75BQW(S)300-50-90

BQW(S)80-240-185（四级泵）

B表示隔爆型电泵，Q表示潜水，W表示排污，S表示排沙。第一个数字表示流量，第二个数字表示扬程，第三个数字表示功率。

3.3BQF系列风泵BQF系列风动潜水泵有BQF-Ⅰ风动潜水泵、BQF-Ⅱ风动潜水泵、BQF-Ⅳ三种型号。该系列泵动力部分采用了叶片式气动马达，具有自动离心调速器结构，能确保在额定转速范围内运行。

BQF系列风泵常用型号有，BQF18/15，BQF17/70，BQF25/50，B表示泵，Q表示潜水，F表示风，第一个数字表示流量，第二个数字表示扬程。

3.4气动隔膜泵气动隔膜泵是一种新型输送机械，是目前国内最新颖的一种泵类。采用压缩空气为动力源，对于各种腐蚀性液体，带颗粒的液体，高粘度、易挥发、易燃、剧毒的液体，均能予以抽光吸尽。气动隔膜泵是一种由膜片往复变形造成容积变化的容积泵。

气动隔膜泵常用型号有BQG-150/0.2，B表示泵，Q表示气动，G表示隔膜，150表示额定流量为150L/min，0.2表示额定工况下的排料压力为0.2MPa。

4矿井采掘排水系统设备选型设计

4.1概述根据《煤矿安全规程》规定，矿井排水设备必须有工作、备用和检修水泵。其中，工作水泵的排水能力，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。检修水泵的能力应不小于工作水泵能力的25%。

4.2工作水泵必须的排水能力根据《煤矿安全规程》规定，工作水泵的排水能力，应能在20h内排完24h的正常涌水量，即Q B(20h)≥Q r(24h)

工作水泵与备用水泵的总能力，应能在20h内排完24h的最大涌水量，即，Q Bm(20h)≥Q rm(24h)

式中：Q r——

—正常涌水量（m3/h)

Q rm——

—最大涌水量（m3/h)

Q B——

—工作水泵必须的排水能力（m3/h)

Q Bm——

—工作与备用水泵必须的排水总能力（m3/h)

4.3水泵必须的扬程

水泵必须产生的扬程H B(m)H B=(H p+H x）/ηg

式中：H p——

—排水高度（m)

H x——

—吸水高度（m），一般H x=5-5.5m

ηg——

—管道效率，与排水管敷设倾角α角有关。

4.4确定水泵台数根据工作水泵必须的排水能力和必须的扬程进行选泵，使之既能满足正常排水的需要，又能满足最大排水的需要，最好是一台水泵就能达到所要求的排水能力。

4.5采掘排水系统设计实例某综采工作面正常涌水量为55m3/h，最大涌水量为150m3/h，排水高度为50m，巷道倾角为18°。如何选择水泵及管路？

4.5.1水泵选型

①水泵必须的排水能力计算

在正常涌水量期，工作水泵必须的排水能力为：

Q B=1.2Q r=1.2×55=66m3/h

在最大涌水量期，工作水泵和备用水泵必须的排水能力为：

Q Bm=1.2Q r=1.2×150=180m3/h

②水泵所需扬程为:

H B=(H p+H x）/ηg=(50+5.5)/0.74=75m

③初选水泵

结合煤矿采区水泵使用情况，从泵产品目录中选取BQS80-80 -37隔爆型排沙泵，其额定流量80m3/h，额定扬程80m，电机功率37kW。

④确定水泵的台数

正常涌水时工作水泵的台数：n1=Q B/Q H=66/80=0.8取n1=1 Q H——

—水泵的额定流量，m3/h

备用水泵的台数：n2≥0.7n1=0.7×1=0.7取n2=1

最大涌水量时，工作水泵的台数：n3=Q B m/Q H=180/80=2.25取n3=3

由于n1+n2=2＜n3，所以，要增加1台备用水泵，才能满足实际排水需要。水泵总台数为：n=1+2=3

4.5.2管路的选择

①根据该综采工作面水泵选型情况，结合煤矿常用的管路型号，初步选型：选择一趟Φ108，一趟Φ159管路。

②管径的计算

如果管径取大些，阻力损失小，长期使用所消耗的电能小；反之，如果管径取得小，管内流速快，阻力损失大，长期运行电耗大。因此，在选型计算时，应考虑电费、材料费、安装、拆除等因素。

矿井采掘排水系统常用水泵类型及选型设计

郑清梁勇杨文辉（安徽恒源煤电股份有限公司恒源煤矿）

矿山天地

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