矿井排水系统及设备

张家珥主排水泵房 水仓总容量：总2700 m3，其中内仓960 m3，外仓1740 m3。泵房安装有四台 MD280—65×5型离心式水泵，并配置两趟 φ273管路沿着张家珥管子道、张家珥回风立 井排至地面，每趟管路约500米。 安装有一台D155-30*9型离心式水泵，配置 一趟φ159管路沿二采区回风巷、轨道九联巷、 二采区皮带巷、回风六联巷、二采区回风巷、 一采区回风巷、轨道二联巷实现与井底泵房 的互排，管路总长约2400米。
煤矿用常用水泵图片
离心式水泵排水设备的组成
离心式水泵排水设备主要由水泵、电动机、起动设备、管路、管路附件 和仪表等部分组成。 装在吸水管末端的滤水器的作用是防止水中的杂物进入泵内。滤水器中 底阀的作用是当向水泵内灌引水时或水泵停止运转时，使水泵和吸水管 中的水不要漏掉。 装在排水管上的阀板的作用是用以调整水泵的流量和在关闭闸板的情况 下进行起动，以降低起动电流。 装在闸板上边的逆止阀作用是在水泵突然停止运转时，或在末关闭闸板 面防泵时，停止水力冲击。 放气栓的作用是在向水泵内灌引水时放掉泵内空气。 旁通管的作用是水泵在再次起动时，由排水管向泵内灌引水。 压力表和真空表的作用是检测排水管中的压力和吸水管中的真空度。
采区水仓的有效容量应当容纳4h的采区正常涌水量。水仓进口出 应设置箅子。对水砂充填和其他涌水中带有大量杂质的矿井，还应 当设置沉淀池。 水仓的空仓：容量应当经常保持在总容量的50%以上。
张家珥泵房仓容： 外仓1740+960=2700m3> 8*(70~72)=576m3
井底泵房仓容： 外仓600+800=1400m3> 8*(70~72)=576m3
采区泵房仓容： 外仓900+900=1800m3> 4*(70~72)=288m3
木瓜煤矿排水系统概述： 矿井目前主要有张家珥泵房和副井底泵房两 个主泵房，副井底泵房为矿井备用泵房。 根据地测科提供矿井总涌水量70-72m3/h,焦 煤五倍排水能力要求： （1）按照额定流量48%计算： 单台水泵排水能力：280*48%=134 m3/h 泵房3台水泵排水能力134*3=402 m3/h 张家珥泵房水泵总排水能力402 m3/h。 （2）按要求达到实际涌水量的5倍计算矿井 涌水量：
井底泵房 水仓总容量：1400 m3，其中内仓600m3， 外仓800 m3。泵房安装有三台D280—43×5 型离心式水泵，并配置两趟φ219管路沿旧副 斜井井筒排至地面，每趟管路约350米
副井底水泵房主水泵技术参数
水泵型号：D280-43*5 D：单吸式 280：水泵额定流量280立方米/小时 43：水泵单级额定扬程43米 5：水泵冷缸级数为5级 水泵的工作电压为6Kv，流量280立方 扬程为215米，生产厂家为阳泉泵业 配套电机功率250KW 配套启动设备为KGBR-300/6高压软启动
矿井排水系统及设备
霍国存
2014年2月
矿井排水系统的定义与构成
1、矿井排水系统定义：从采掘工作面或水量 涌出地点，经巷道流入水仓，再利用排水水泵 排放至地面，这一整套排水路线和排水设备就 称为井下排水系统。 2、矿井排水系统的构成：矿井排水系统分为 主排水系统及采掘面排水系统，主排系统即将 水直接排出地面，采掘面排水系统即将工作面 水排至采区或矿井主排水泵房。 构成主要有水泵、管路、水仓、排水的供电 系统等。
离心式水泵的分类
按原理分：叶片式泵、容积式泵、喷射式泵 按动力分：电动泵、风动泵、柴油机泵、水 轮泵 按结构分：单级泵、多级泵 按泵轴的位置分：卧式泵、立式泵 按吸口数分：单吸泵、双吸泵
离心式水泵的工作参数
流量 水泵在单位时间内所排出的水的体积，叫做水泵的流量 扬程 单位重量的水通过水泵后所增加的能量，叫做水泵的扬程 1）吸水扬程 （吸水高度）：从水泵的轴心到吸水井水面之间的垂直高 度 2）排水扬程（排水高度）：从水泵的轴心到排水管出口中心之间的垂 直高度。 3）实际扬程（测地高度）：为吸水扬程和排水扬程之和 4）水泵的总扬程：为实际扬程、损失扬程之和 功率 水泵在单位时间内所做的功的大小，叫做水泵的功率 1）水泵的轴功率：电动传递给水泵轴的功率，即水泵的输入功率 2）水泵的有效功率：水泵实际传递给水的功率，即水泵的输出功率 效率 水泵的有效功率与轴功率之比，叫做水泵的效率 转速 水泵轴每分钟的转数，叫做水泵的转速 允许吸上真空度 在保证水泵不发生汽蚀的情况下，泵吸水口处所允许 的真空度，叫做水泵的允许吸上真空度
矿井排水一般方式
矿井排水系统一般分直接排水，分段排水和集中排水， 直接排水的设备投资和运转费用较少，且管理方便；虽所需 水泵扬程大，水管承压高，但只要有合适的水泵和水管，应 优先采用。 ①当矿井多水平生产时，如上部水平涌水量大于下部，宜 将下部涌水先排至上部水平，再由上部水平排至地面，称分 段排水； ②如下部水平的涌水量大，则宜分别直接排至地面，以免 各水平都安设大流量水泵，称直接排水； ③如上部水平涌水量很小时，将上水平的水自流放到下水 平，上部水平可不设水泵，称集中排水。 我矿目前为单一水平单一煤层开采，排水方式为直排方式， 即矿井水均由中央水泵房（张家珥泵房）排至地面污水站
张家珥、井底、采区水仓互排关系统说明 三个泵房利用一趟159管路互通进行排水以张家珥泵 房向井底排水为例说明： （1）在张家珥水仓入口处地沟内有一个三通，一侧 与水泵相联，一侧与6寸水管相联，一侧为井底向 张家珥排水放水口，用挡板挡住. （2）采区水仓风门外将02、03号阀关闭，保证水不 能排至采区水仓 ，05号阀门打开，水排至井底泵房 水沟处，打开三通的挡板，关闭井底泵房与张家珥 互通的阀门，水流入水仓。
张家珥水泵房主水泵技术参数 ： 水泵型号：MD280-65*5 M：耐磨式，D：单吸式 280：水泵额定流量280立方米/小时 65：水泵单级额定扬程65米 5：水泵冷缸级数为5级 水泵的工作电压为6Kv，流量280立方 扬程为325米，生产厂家为上海凯泉泵业 配套启动设备为QBGZ-400/6Z高压软启动
第二百八十条 矿井主要水仓应当有主仓和 副仓，当一个水仓清理时，另一个水仓能够 正常使用。 新建、改扩建矿井或者生产矿井的新水平， 正常涌水量在1000m3/h以下时，主要水仓的 有效容量应当能容纳8h的正常涌水量。 正常涌水量大于1000m3/h的矿井，主要水仓 有效容量可以按照下式计算： V=2（Q+3000） 式中 V—主要水仓的有效容量，m3； Q—矿井每小时的正常涌水量， m3。
一采区水仓 水仓总容量：1800 m3，其中1#仓900m3， 2#仓900m3。泵房内安装有3台BQS200150/160KW型排沙泵，并配置两趟φ159管路 实现网张家珥泵房与井底泵房的双向排水， 管路总长约2500米，现由于一采区水仓煤泥 较多，BQS200-150/160KW型水泵无法正常 排水， 3#小井的BQS200-150/160KW水泵更 换为BQS150-60/55型排水泵排水。
煤矿用常用水泵原理
离心泵：离心泵一般由电动机带动，在启动泵前，泵体及吸 入管路内充满液体。当叶轮高速旋转时，叶轮带动叶片间的 液体一道旋转，由于离心力的作用，液体从叶轮中心被甩向 叶轮外缘，动能也随之增加。当液体进入泵壳后，由于蜗壳 形泵壳中的流道逐渐扩大，液体流速逐渐降低，一部分动能 转变为静压能，于是液体以较高的压强沿排出口流出。与此 同时，叶轮中心处由于液体被甩出而形成一定的真空，而液 面处的压强Pa比叶轮中心处要高，因此，吸入管路的液体在 压差作用下进入泵内。叶轮不停旋转，液体也连续不断的被 吸入和压出。由于离心泵之所以能够输送液体，主要靠离心 力的作用，故称为离心泵。
水泵转子部分支承在泵轴两端的轴承上。
泵的密封 泵的各段之间的静止结合面采用纸垫密封。转动部分与固定部分之间 的密封是靠密封环及填料来密封。
选型设计的常用知识
在进行矿山排水设备设备选型设计时，通常必须具有下列 原始资料:
1、矿井同时开采的水平数，井口及各水平的标高； 2、矿井正常涌水量和最大量涌水量，以及出现的期间； 3、矿水的性质；
巷道水沟的断面依流量，坡度，沟壁粗糙度 和允许流速而定。水仓容量应满足安全规程 规定，以防因电网或水泵的短时故障淹没井 巷，也利于平衡矿井用电负荷。水仓入口应 设箅子，水中含有大量杂质时，还应设沉淀 池，防止淤泥和杂物吸入水泵。主要水仓应 由两个独立水仓组成，以便轮流清理。
《煤矿安全规程》第二百七十八条规定：矿井应当 配备与矿井涌水量相匹配的水泵、排水管路、配电设备 和水仓等，确保矿井排水能力充足。 矿井井下排水设备应当满足矿井排水的要求。除正 在检修的水泵外，应当有工作水泵和备用水泵。工作水 泵的能力，应当能在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，应当不 小于工作水泵能力的70%。检修水泵的能力，应当不小 于工作水泵能力的25%，工作和备用水泵的总能力，应 当能在20h内排出矿井24h的最大涌水量。 排水管路应当有工作和备用水管。工作排水管路的 能力，应当能配合工作水泵在20h内排出矿井24h的正 常涌水量。工作和备用排水管路的总能力，应当能配合 工作和备用水泵在20h内排出矿井24h的最大涌水量。 配电设备的能力应当与工作、备用和检修水泵的能 力相匹配，能够保证全部水泵同时运转。
矿井涌水量：71 m3/h*5=355 m3/h。 （3）、排水管路排水能力校验 立井敷设两趟φ273排水管路，排水最大流量： 530m3/h，经济流量为350 m3/h，水泵与两趟管路为 管网布置，两趟管路可同时排水。 两趟管路排水能力为：350*2=700 m3/h 结论： （1）按实际涌水量5倍计算涌水量为355 m3/h，而泵 房3台泵排水能力按48%计算为402 m3/h，排水能力 大于涌水量，满足要求；管路两趟排水能力为700 m3/h，大于排水能力402 m3/h，满足要求。
4、矿井年产量；
5、井底车场布置示意图。
水泵的选型计算
1、正常涌水量时水泵必须的排水能力
QB =24QH/20=1.2QH 米3/时
2、最大涌水量时水泵必须的排水能力
Q′B=24Qmax/20=1.2Qmax 米3/时
式中：QH—矿井正常涌水量， 米3/时 Qmax—矿井最大涌水量，米3/时
水泵，扬程的估算 Hg=K(Hp+Hx） 米 式中：Hp—排水高度，取水泵房地板到井口 垂高，米； Hx—吸水高度，一般取Hx=4~5米 K—管路损失系数。对于竖井： K=1.1~1.5。对于斜井：倾角d＜20°时， K=1.3~1.35;倾角d=20~30°时， K=1.25~1.3；倾角d＞30°时，K=1.2~1.25
常用水泵型号：
BQS-200/150/160
BQS150/50/55
BQS100/50/45
BQS50/50/37 BQS80/80/37
B-隔爆
Q-潜水泵 S-排沙、排污
100D-4Leabharlann ×5100-吸水口直径D-单吸、多级、分段式清水泵
43-单级扬程 5-叶轮级数
水泵的主要部件组成
主要由转动部分、固定部分、轴承部分、密封部分等组成 转动部分 主要由轴及装在轴上的数个叶轮和一个用以承受轴向力的平衡盘组成。 从传动侧看，叶轮为顺时针方向旋转。 固定部分 主要由进水段（前段）、出水段（后段）、中段、轴承体等部件组成， 用拉紧螺栓（穿杠）将进水段、中段、出水段连接在一起。吸水口位 于进水段，为水平方向，出水口位于出水段，为垂直向上。 轴承部分
管径的计算
管径的计算： D=√Q/900∏.v=0.0188 √ Q/V 式中：d-管子的内径,mm Q-水泵的流量，m3/h V-水在管子中的流速，m/s（吸水管 Vx=0.8~1.5m/s 排水管Vp=1.5~2.2m/s） 说明：1、管路的直径应等于或稍大于水泵的 口径，而不能小于水泵的口径。 2、为了减少阻力和增加吸水扬程，吸 水管直径需比排水管直径大25mm。