司泵工培训教案

第一部分矿井排水系统一、矿井水的来源及充水通道二、涌水量三、矿井排水方式四、《煤矿安全规程》规定五、离心式水泵的工作原理及性能一、矿井水的来源及充水通道决定矿井出现水害的两个必备条件是矿井水源和涌水通道。

1.矿井水源1)大气降水。

大气降水是地下水的主要补给来源，所有矿床充水都直接或间接与大气降水有关。

因此对于井深较浅，充水通道较多的矿井，在雨季时，要特别注意水害防治。

2)地表水。

在有大型地表水水体(海、湖、大河流、水库、水池等)的矿井，查清天然条件下和采掘过后地表水的影响，是水文地质工作的重要内容。

地表水不仅可能造成矿井突然涌水，严重时会导致水沙同时溃入矿井。

3)地下水水源。

地下水是矿井水害的直接充水水源，矿井的地层中，都或多或少地夹有含水层，含水层的规模、富水性以及水的补给条件，是决定矿井充水程度的根本因素。

4)生产用水。

煤矿生产过程中，如水采、除尘、煤体注水、防火注浆、水砂充填等，都有大量用水，如管理不善、排水不畅也可能引发水灾事故。

二、涌水量1.涌水量：单位时间内矿井涌出的水量。

m3/h2.正常涌水量：一年之中时间最长的涌水期的涌水量。

3.最大涌水量：一年之中矿井最高峰涌水期的涌水量。

最大涌水量受大气降水的影响，矿井涌水量增加到最大程度。

正常涌水量和最大涌水量是根据水文地质条件由技术人员推算的，巷道开出后要核实涌水量，以便对排水设备进行调整。

做为水泵司机必须清楚所工作的矿井的正常涌水量和最大涌水量。

三、矿井排水方式1.矿井排水的意义安全生产和作业人员的生命安全。

否则就会影响矿井正常生产，甚至发生淹井事故，造成生命、财产的巨大损失。

因此矿井排水系统是必不可少的主要的生产系统之一。

(1)压入式排水方式被排的水面高度高于水泵的吸水口高度。

优点：①水泵启动时不需要真空泵、射流泵等启动设备。

启动非常方便，启动前，只要打开吸水侧闸阀，水就会自动灌满泵体，然后启动电动机，逐渐打开排水侧的闸阀，就可以排水了。

②由于压入式排水被排水面高度高于水泵吸水口高度，所以泵内部存在一定的压力，工作时一般不会产生气蚀现象，同时也可以提高排水系统效率。

压入式排水要求泵房和机电设备有很高的可靠性，水泵司机有很强的业务素质，水仓周围岩层没有裂隙。

缺点：一旦泵房、水仓隔墙及机电设备发生较大故障，或者操作人员操作失误，就容易发生水淹泵房和矿井的重大事故。

因此，要慎重采用。

(2)吸入式排水方式被排的水面高度低于水泵的吸水口的高度。

优点：安全性能高，工作可靠，不会造成水淹泵房事故。

缺点：①水泵启动时需要启动设备；②排水效率较压入式排水方式低四、《煤矿安全规程》规定第二百七十八条主要排水设备应符合下列要求：（一）水泵：必须有工作、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（包括充填水及其他用水）。

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%。

水文地质条件复杂的矿井，可在主泵房内预留安装一定数量水泵的位置。

（二）水管：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。

（三）配电设备：应同工作、备用以及检修水泵相适应，并能够同时开动工作和备用水泵。

有突水淹井危险的矿井，可另行增建抗灾强排能力泵房。

第二百七十九条主要泵房至少有2个出口，一个出口用斜巷通到井筒，并应高出泵房底板7m以上；另一个出口通到井底车场，在此出口通路内，应设置易于关闭的既能防水又能防火的密闭门。

泵房和水仓的连接通道，应设置可靠的控制闸门。

泵房是矿井排水系统的主要工程，泵房设置是否得当是关系到排水设施能否长期正常运转的重大问题。

为了解决泵房通风降温和泵房被淹时撤人，规定了主要泵房至少有两个出口，一个出口用斜巷通到井筒，作为回风和设置水管、电缆用。

为了提高泵房的通风能力，规定了高出泵房底板7m以上。

另一个出口通到井底车场，可以作为水泵安装时的运输道，由于井底车场标高较低，作为进风通道也有利于泵房通风。

为了防止泵房被淹和失火，又规定了在此出口通路内，京戏设置易于关闭的既能防水又能防火的密闭门。

为了防止水仓水进入泵房，影响水泵的正常运转，又规定了泵房和水仓的连接通道，应设置可靠的控制闸门。

第二百八十条主要水仓必须有主仓和副仓，当一个水仓清理时，另一个水仓能正常使用。

新建、改扩建矿井或生产矿井的新水平，正常涌水量在1000m3/h以下时，主要水仓的有效容量应能容纳8h的正常涌水量。

正常涌水量大于1000m3/h的矿井，主要水仓有效容量可按下式计算：Ｖ＝2（Q+3000）式中V——主要水仓的有效容量，m3；Q——矿井每小时正常涌水量，m3。

但主要水仓的总有效容量不得小于4h的矿井正常涌水量。

采区水仓的有效容量应能容纳4h的采区正常涌水量。

矿井最大涌水量和正常涌水量相差特大的矿井，对排水能力、水仓容量应编制专门设计。

水仓进口处应设置箅子。

对水砂充填、水力采煤和其他涌水中带有大量杂质的矿井，还应设置沉淀池。

水仓的空仓容量必须经常保持在总容量的50%以上。

水仓是井下排水的重要设施，水仓设置是否合适，关系排水系统排水能力能否正常发挥。

矿井涌水中带有大量杂质很容易占据水空间，必须经常清理才能保证水仓的有效容量，所以规定了主要水仓必须有主仓和副仓，当一个水仓清理时，另一个水仓能正常使用。

第二百八十一条水泵、水管、闸阀、排水用的配电设备和输电线路，必须经常检查和维护。

在每年雨季以前，必须全面检修1次，并对全部工作水泵和备用水泵进行1次联合排水试验，发现问题，及时处理。

水仓、沉淀池和水沟中的淤泥，应及时清理，每年雨季前必须清理1次。

井下排水设施是矿井安全生产的重要保证设施，其中水泵、水管、闸阀、排水用的配电设备和输电线路是排水设施的重要组成部分，必须经常进行维护和检查，以保证其正常运转。

雨季是地表洪水泛滥、地下含水层得到补充、水量充足的时期，洪水淹井事故时有发生。

为确保汛期安全生产，将可能产生的最大涌水量排出矿井，在雨季前必须对排水设施进行全面检修一次，同时对全部工作水泵和备用水泵进行一次数联合排水试验五、离心式水泵的工作原理及性能（一）离心式水泵的工作原理当水泵的吸水管路和泵体内被灌满水之后启动水泵，叶轮转动产生离心力，水在离心力的作用下被甩出去，这时叶轮中部由于无水而形成真空，水池(或水井)中的水在大气的压力下顺着吸水管被压入水泵，水又在叶轮高速旋转产生的惯性离心力的作用下被甩出去。

这样就形成泵中的水被不断地排出，吸水井中的水不断地进入泵内的连续水流。

（被甩出去的水经泵壳汇集到水泵的出口处，其速度和压力逐渐增加，这时泵壳内产生的高压水便会顺着排水管被压送到指定地点。

水池中的水源源不断地被大气压力压入水泵，又被水泵中高速旋转的叶轮连续地甩出，从一个较低的位置被输送到另一较高的位置。

这就是离心水泵的工作原理如图所示)。

离心式水泵工作原理离心式水泵所产生的压力的高低与叶轮直径和转速有关。

叶轮直径大所产生的压力就大，反之，压力就小；叶轮转数高，产生的压力也大。

对于多段式离心水泵来说，段数多(即叶轮级数多)产生的压力大，段数少，产生的压力就小。

（二）离心式水泵的主要性能及性能参数1.离心式水泵的性能参数1)流量流量是指水泵在单位时间内排出的水的数量，即水泵的排水量。

流量可以用体积流量和质量流量来表示。

体积流量用符号Q表示，单位有升/秒(L/s)、米3/秒(m3/s)、米3/时(m3/h)等；质量流量用符号G表示，单位有吨/时(t/h)等。

2)扬程扬程又称为总扬程、全扬程或总水头。

其所指的就是单位质量的水通过水泵后获得的能量的增加值。

扬程用符号H表示，扬程的单位是米水柱，习惯称为米。

水泵扬程的大小(或高低)与水泵的型号、叶轮的直径、叶轮的数目(也叫级数)以及水泵的转速有关，叶轮的直径大，级数多，转数高，水泵的扬程就高。

反之，则低。

水泵的扬程也会随着流量的变化而变化。

需要指明的是水泵铭牌上所标注的水泵的扬程数值通常指的是该水泵在最高效率点运转时所能产生的扬程。

扬程有如下几种。

表示，指的是从水泵轴心线到吸水池水面之间的垂直(1)实际吸水扬程：用符号HX高度(m)；表示，指的是从水泵轴心线到排水管出口处之间的垂(2)实际排水扬程：用符号HP直高度(m)。

(3)实际扬程：用符号Ha表示，指的是从吸水池水面到排水管口处之间的垂直高度。

也就是说，实际扬程是实际吸水扬程与实际排水扬程的数量之和。

用公式表示如下：Ha =HX+HP(m)(4)损失扬程：用符号HL表示，指的是水流过管路和管路附件时所损失掉的扬程(m)。

(5)总扬程：用符号H表示，指的是实际扬程Ha 和损失扬程 HL之和。

即：H=Ha +HL或H=HX +HP+HL(m)3)转数转数是指水泵叶轮每分钟的转速，用符号n表示。

单位是转/分钟(r/min)。

矿用离心式水泵一般都是与电动机直接相连，因此，离心式水泵的转数就是电动机的转速。

矿用离心式水泵使用的电动机的级数多为二级或四级，所以其转速就为2900r/min或1400r/min。

4)比转数(或叫比速)（对水泵的使用无多大意义，设计时的一个重要参数）比转数的定义是：泵的扬程为lm，流量为0.075m3/s时的转速叫做这台水泵的比转数，用符号ns表示。

比转数与水泵的转数是两个概念，比转数大的泵，其转数不一定高；反之，比转数小的泵，其转数也不一定低。

比转数与水泵的性能和特性曲线的变化规律及叶轮形状有较大关系。

比转数小的泵，叶轮出口宽度较窄，随着比转数的增加，叶轮出口宽度逐渐增加，这适应于大流量的水泵。

对于同一口径的水泵，如果它们的流量相差不大，比转数越小，扬程则越高，轴功率也越大；比转数越大，扬程则越低，轴功率也就越小。

扬程示意图5)功率对于一台整套水泵(包括与之配套的电动机)的功率而言，功率可分为水泵的轴功率、水泵的有效功率和选用功率。

(1)轴功率：是指电动机直接传递给水泵轴上的功率(NZ)。

(2)有效功率：是指水泵在单位时间内对流过水泵内的水所做的有效功的大小(NX)。

(3)选用功率：是指所选配的电动机的功率。

为了保证水泵的可靠运转，所选配电动机的功率要略大于水泵的轴功率，一般选配功率为轴功率的1.25倍。

6)允许吸上真空高度允许吸上真空高度，也叫吸水高度，简称为吸高。

它是指离心式水泵在工作时能够吸上水的最大吸水扬程，单位是米。

7)效率水泵的效率是指水泵的有效功率与水泵的轴功率之比的百分数，用符号η表示，其公式为：η=NX /NZ×100％水泵的效率永远小于1，它反映出水泵性能的好坏和电能利用的情况。