矿井排水设备选型设计

****矿井排水设备选型设计***

2设计的原始资料

开拓方式为立井，其井口标高为+1215m，开采水平标高为+1173m，正常涌水量为80m3/h；最大涌水量为650m3/h；持续时间60d。矿水PH值为中性，重度为10003N/m3，水温为15℃。该矿井属于高沼气矿井，年产量为5万吨。

3排水方案的确定

在我国煤矿中，目前通常采用集中排水法。集中排水开拓量小，管路敷设简单，管理费用低，但由于上水平需要流到下水平后再排出，则增加了电耗。当矿井较深时可采用分段排水。

涌水量大和水文地质条件复杂的矿井，若发生突然涌水有可能淹没矿井。因此，当主水泵房设在最终水平时，应设防水门。

在煤矿生产中，单水平开采通常采用集中排水；两个水平同时开采时，应根据矿井的具体情况进行具体分析，综合基建投资、施工、操作和维护管理等因素，经过技术和经济比较后。确定最合理的排水系统。

从给定的条件可知，该矿井只有一个开采水平，故可选用单水平开采方案的直接排水系统，只需要在2343车场附近设立中央泵房，就可将井底所有矿水集中排至地面。

4水泵的选型与计算

根据《煤矿安全规程》的要求，主要排水设备必须有工作水泵、备用水泵和检修水泵。工作水泵的能力应能在20h内排除矿井24h的正常涌水量（包括充填水和其他用水）。备用水泵的能力应不小于工

作水泵能力的70%，并且工作水泵和备用水泵的总能力，应能在20h 内排出矿井24h 的最大泳水量。检修水泵的能力应不小于工作水泵能力的25%。水文地质条件复杂的矿井，可根据具体情况在主水泵房内预留安装一定数量水泵的位置，或另增设水泵。

排水管路必须有工作和备用水管。工作水管的能力应能配合工作水泵在20h 内排完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。 4.1水泵必须排水能力计算

正常涌水期

h m q q Q z z B /3843202.12.12024

3=⨯===

最大涌水期

h m q q Q /7806502.12.12024

3max max max =⨯===

式中 B Q ——工作水泵具备的总排水能力，3/m h ；

max Q ——工作和备用水泵具备的总排水能力，3/m h ； z q ——矿井正常涌水量，3/m h ； max q ———— 矿井最大涌水量，3/m h 。

4.2水泵所需扬程估算

由于水泵和管路均未确定，无法确切知道所需的扬程，所以需进行估算，即

250124

2960.9

sy

B g

H H m

η++=

=

= 式中 B H ——估算水泵所需扬程，m ；

sy H ——侧地高度，即吸水井最低水位至排水管出口间的

高度差，一般可取sy H =井底与地面标高差+4（井底车场与吸水井最低水位距离），m ；

g η——管路效率。当管路在立井中铺设时，

g η=0.9～0.89；当管路在斜井中铺设，且倾角α>30时,

g η=0.83～0.8；α＝30～20时，g η＝0.8～0.77；α＜20时，g η＝0.77～0.74。

4.3水泵的型号及台数选择 4.3.1水泵型号的选择

根据计算的工作水泵排水能力，初选水泵。从水泵产品目录中选取D280-100×4型号泵，流量300～250 m 3/h 额定扬程392～420m 。则：

4.3.2水泵级数的确定

296

4.9360B i H i H =

==

取i =5级

式中 i ——水泵的级数；

i H ——单级水泵的额定扬程，m 。 4.3.3水泵台数确定

工作泵台数

1384

0.85450B e Q n Q =

≥= 取n 1=1

备用水泵台数

n 2≥0.7n 1=0.7×1=0.7和n 2≥Q max /Q e -n 1=780/450-1=0.73 取n 2=1 检修泵数

n 3≥0.25 n 1=0.25×1=0.25，取n 3=1 因此，共选3台泵。

5管路的选择

5.1管路趟数及泵房内管路布置形式

根据泵的总台数，选用典型三泵两趟管路系统，一条管路工

作一条管路备用。正常涌水时，一台泵向一趟管路供水；最大涌水时，两台泵同时工作就能达到20h 内排出24h 的最大涌水量，故从减少能耗的角可采用两台泵向两趟管路供水，从而可知每趟管路内流量Q e 等于泵的流量。

5.2管材的选择

由于井深远大于200m ，确定采用无缝钢管。

5.3排水内径

'0.269~0.326p d m =

===

式中 p d ——排水管内径，m ； Q ——排水管中的流量，3/m h ；

p v ——排水管内的流速，通常取经济流速p v ＝１.５～２.２

（ｍ／s ）来计算。

从表1－１预选Φ325×８无缝钢管，则排水内径p d =（325-2×8）mm = 309mm

表1-1热轧无缝钢管 （YB231-70）

5.4壁厚验算

p 0.5d 1C δ⎛⎫

≥-+ ⎪ ⎪⎝⎭

式中 p d ——所选标准内径，cm ；

z σ——管材许用应力。焊接钢管z σ=60MPa ，无缝钢管z σ=80MPa ；

p ——管内水压，考虑流动损失，作为估算0.011p a B =H MP ；

C ——附加厚度。焊接钢管0.2C cm =，无缝钢管0.1~0.2C cm =。

所选标准壁厚应等于或略大于按上式计算所得的值。吸水管壁厚不需

要验算。

0.530.910.15

0.704cm 0.8cm

⎫

=⨯+⎪⎪⎭

=≤ 因此所选壁厚合适。

5.5吸水管径

据根选择的排水管径，吸水管选用Φ351×８无缝钢管。

6工况点的确定及校验 6.1管路系统

管路布置参照图1-2所示的方案。这种管路布置方式任何一

台水泵都可以经过两趟管路中任意一趟排水，排水管路系统图如图1-2所示。