矿井排水设备选型设计参考资料

矿井排水设备选型设计

一、设计任务

选型设计的任务是根据矿山的具体条件，在现有产品中对水泵机组及管路进行合理的选择，以保证安全、经济、可靠地运转。具体内容包括：

（1）矿井排水系统； （2）选择排水设备； （3）提出经济核算结果； （4）绘制泵房及管路布置图。

二、原始资料

（1）矿井的开拓方式、同时开采的水平数，井口及各水平标高和矿井服务年限； （2）各开采水平的正常涌水量和最大涌水量，以及每年发生的天数； （3）矿井水的密度、重度和化学性质； （4）矿井瓦斯等级及矿井年产量；

（5）准备敷设管路的井筒布置及泵房附近车场的布置图； （6）矿井供电电压及井下运输轨距。

三、选择水泵的型式和台数

1. 确定工作水泵、备用水泵的排水能力——排水量；

2. 确定水泵必须的扬程；

3. 预选水泵：最好一台就能达到工作水泵必须的排水能力，水泵级数n ；

4. 确定水泵台数：n=n 1+n 2+n 3。

四、计算管径、选择管材

1. 排水管径：经济流速1.5~

2.2m/s ； 2. 吸水管径：经济流速0.8~1.5m/s ；

3. 排水管壁厚（查表）。

五、计算管路特性

管路特性方程式：2c T H H KR Q =+

六、确定工况点

七、验算、吸水高度计算

1. 稳定性验算；

2. 经济性验算；

3. 排水时间验算；

4. 吸水高度计算

八、耗电量、排水费用计算 九、选择最佳设计方案

矿井排水设备基础知识

一、水泵的性能与特性曲线

1、水泵型号的含义

D型单吸多级分段式离心泵。以D500-57×3为例，D型泵标准型号意义如下

2、水泵的一般性能

特性曲线是用来表示水泵工作性能的主要方式。特性曲线表示水泵在额定转速下流量、总扬程、泵效率和所需功率之间的关系。

D216-25型水泵特性曲线

由特性曲线图可知，如果泵在大流量工况点下运转，泵产生的总扬程会减小；繁殖，在校流量区运转，泵产生的总扬程会增大；流量为0时，虽然扬程达到最大值，但泵的效率却变成了零。这时所需功率不能作为泵的有效功率来利用，而是以热的形式浪费了，且对水泵有损坏。

只要不产生过载、振动、汽蚀和过热现象，泵就可以在很宽的范围条件下使用。一般情况下，泵的运转工况点在设计最高效率点附近最合理，若使运转工况点在设计最高效率点的右侧则更佳。

200D1-43型水泵特性曲线

D280-65型水泵特性曲线

二、排水方案确定

1、单水平开采排水方案

（1）直接排水系统

单水平竖井开采单水平斜井开采

直接排水系统简单，开拓量小，咕噜管路敷设较为容易，基建费用低，便于管理，是我国煤矿井下排水常用的系统。

（2）分段排水系统

单水平开采时，若精通较深，排水所需压头超过了水泵困难产生的扬程时，可以采用分段排水系统。有两种方案：其一是在井筒中部开拓泵房和水仓；其二是只开中间泵房、不开水仓，上下部排水装置串联工作，接续排水。

分段排水系统

2、多水平开采排水方案

（1）直接排水系统

（2）分段排水系统

无论单水平还是多水平开采，选用哪一种排水系统，都要经过技术和经济的综合比较后才能确定。

三、排水设备选型计算与台数的确定

1、排水设备能力与台数的相关规定

《煤矿安全规程》（2010版）第四节井下排水

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。

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1000m 3/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1000m 3/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，m 3；Q --矿井每小时正常涌水量，m 3。

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。

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。

第二百八十二条 对基岩段富水性较强的深井，应在井筒中部设置相应排水能力的转水站。

第二百八十三条 井筒开凿到底后，井底附近必须设置具有一定能力的临时排水设施，保证临时变电所、临时水仓形成之前的施工安全。

第二百八十四条 在建矿井在永久排水系统形成之前，各施工区必须设置临时排水系统，并保证有足够的排水能力。

2、排水设备的选型与计算

（1）按正常涌水量确定排水设备所需排水能力

12420

z Q Q =

1( 5.5)h H K H =+

式中：z Q ——矿井正常涌水量，m 3/h ；

K ——扬程损失系数，对于竖井K =1.1，对于斜井K =1.20~1.35，倾角大时取小值；

h H ——精通深度，m 。

根据1Q 和1H 出巡水泵型号，所选水泵的流量和扬程应尽量接近并高于1Q 和1H 。讯顶水泵，即确定