排水系统改造可行性方案(选型设计,带曲线图)

-300排水系统改造

可

行

性

方

案

一、概况

-300泵房现有MD500-57*11型多级离心泵8台（4用3备1检修），流量500m3/h、扬程627m、功率1250kW，配备3趟DN400型排水管路经钻孔排至老工广污水处理站。

根据矿地质防治水科提供数据，超化矿矿井后期-100m以深正常涌水量有650m3/h，最大涌水量有851m3/h需要由-300m泵房承担。

二、-300泵房前期各项技术参数

-300泵房:标高-300m、现出水标高+190m。水仓总容积：9000m3。

泵房现安装的8台MD500-57×11型多级离心泵，其特性参数分别见表1和表2。

表1

表2

三、改造方案

根据我矿后期生产实际，保留原-300泵房排水设施，经勘查论证，需重新敷设两趟DN400型排水管路，-300后期排水管路新规划排水路线为：-300泵房管子巷－>22集中行人下山－>22051底抽巷－>并联西翼回风巷－>原11上山皮带巷－>排水钻孔－>新建地面污水处理站。需新购置DN400型排水管约3500m，施工排水钻孔2个，单孔深约250m。

1#钻孔坐标：X=3812824.6 Y=38446852.9

2#钻孔坐标：X=3812821.7 Y=38446860.89

拟敷设排水管路规格为DN400型，2趟合计3500m（不包含钻孔及外排），根据管路承压情况，对管壁厚度优化，拟分别采用Ø426*14型800m、Ø426*12型2700m等两种规格的管路。

四、排水系统验算

改造后相关数据：-300泵房承担后期正常涌水量650m3/h，最大涌水量851m3/h。泵房标高-300m、出水标高+177m，排水设施利用原有。

1、水泵必须排水能力验算

正常涌水量：Q Zh=1.2×650=780m3/h

最大涌水量：Q d=1.2×851=1021.2m3/h

2、水泵台数确定

工作水泵台数：n1=Q Zh/Q e=780/500=1.56 取2台

备用水泵台数: n2≥0.7n1=1.09 取2台

检修水泵台数：n3≥0.25n1=0.39 取1台

最大涌水工作水泵:n max=Q d/Q e=1021.2/500=2.04取3台,小于工作泵加备用泵台数，满足要求。-300泵房后期采用2用2备1检修即可满足要求。

3、水泵必须的扬程

H B=（H P+H X）/ηg=(477+5)/0.8=602.5m

式中：H P--排水高度，取水泵房地板到出水口垂度，m

H X--吸水高度，一般取5m

ηg--管路效率，斜井20-30°取ηg=0.8

考虑为水处理预留5m水头，实际排水垂高约为607.5m，水泵额定扬程为627m，可以满足要求。

4、检验水泵的稳定性

自然特性查得Q=0时的扬程H0=70*11=770m，

H sy≦0.9H0

H sy=482m≦0.9H0=0.9*770=693m

5、排水管径

D

=[4×500/π×(1.5～2.2)×3600]1/2=0.343m～0.283，取DN=0.350m 单泵单管

=[4×2×500/π×(1.5～2.2)×3600]1/2=0.396m～0.327，取DN=0.400m D

2泵1管

排水管路可选用DN350、DN400或更大规格钢管。

6、排水管能力及趟数的确定

①矿井正常涌水时，24h 的涌水量为：V 正=650*24=15600m 3/h 20小时排出的排水能力Q 正=V 正/20=780m 3/h 一趟DN400排水管能力(取经济流速为V P =2.0m/s) Q e =dp 2*900*π*V P =0.42*900*π*2.0=904m 3/h 需排水管路的趟数为：N 正=Q 正/Q e =0.86,取1趟。

②矿井最大涌水时，24小时的涌水量为：V 最大=851*24=20424m 3/h 20小时排出的排水能力Q 正=V 正/20=1021.2m 3/h 需排水管路的趟数为：N 正=Q 正/Q e =1.13,取2趟。

故选用2趟DN400型排水管路，1用1备。

7、排水管壁厚的计算

δ=0.5*d p *(p

p

z z *3.1*4.0-+σσ-1)+C

=0.5*40*(

480

*011.0*3.180480*011.0*4.080-+-1)+0.2=13.6cm,取14mm

式中：δ-管壁厚，cm

dp-所选水管的标准内径，40cm

z σ-许用应力，无缝钢管取80MPa ，

p-水管内部液体压强,作为排水管可取0.011Hp MPa ，

C-附加厚度，取0.1～0.2cm

为降低管路购置费，根据我矿井下实际情况，对排水管路壁厚进行优化，22051底抽巷以下采用Ø426×14型无缝钢管，22051底抽巷至钻孔处采用Ø426×12型无缝钢管。

8、水仓容积：根据《煤矿安全规程》第313条规定，正常涌水量小于

1000m 3/h ，主要水仓的有效容量应当能容纳8h 的正常涌水量： V=8*650=5200m 3，-300泵房现水仓总容积为9000m 3，满足要求。 9、管路特性方程

a.排水管阻力损失按下式计算：

2

123344556677()2d af

V H n n n n n g

ϕϕϕϕϕϕϕ=++++++

=（1+119.375+1*7+0.5*2+10*1+0.1*3+1.5*1）*1.82/2*9.8=23.2m

式中：

1ϕ－－速度压头系数，1；

2ϕ－－直管阻力系数，

2

d

g

L D ϕλ'==0.025*（1910/0.4）=119.735 m 式中λ－水与管壁的阻力系数，查手册,DN400管路取0.025；

d L －排水管路总长度，1910m ； D g －DN400；

3ϕ－－弯管阻力系数，1.0；

3n －－弯管数量，7个；

4ϕ－－闸阀阻力系数，0.5；

4n －－闸阀数量，2个；

5ϕ－－逆止阀阻力系数，10；

5n －－逆止阀数量，1个；

6ϕ－－直流三通系数，0.1；

6n －－直流三通数量，3个；

7ϕ－－支流三通系数，1.5；

7n －－支流三通数量，1个；

d V －－排水管流速，取1.8m/s ；

b.吸水管阻力损失按下式计算：