矿井排水系统及排水设备培训

还应做到能够方便而迅速地移动。
12、几种常用的移动式排水设备
潜水泵
潜污泵
13、矿井排水系统简介
矿井排水系统一般分为直接排水系统、分 段排水系统和集中排水系统三种。 1、直接排水系统是将矿水集中到水仓， 然后用排水设备直接排至地面。直接排水 系统具有系统简单，泵房、水仓及管子道 开拓量和基建投资少，排水设备数量少， 维护检修量小，管理便等优点。在现有水 泵扬程满足排水高度要求的情况下，一般
18、第二节 常用排水设备
矿井排水设备主要使用离心式水泵，离心式水泵的种类和型号很多，目前，
矿山主排水泵主要用D型泵，而井底水窝和采区局部排水常用IS型水泵。
D型泵是卧式单吸多级分段式离心泵，供、输送清水及物理化学性质类似于清 水的液体，输送液体的最高温度不超过80℃，广泛用于矿山排水、工厂及城 市给水等。 为适应不同的工作条件与环境，D型泵又派生出一些产品，如DM型（耐磨 型）、DF型（耐腐蚀型）、DG型（锅炉给水型）等产品。
利用离心力输水的想法最早出现在列奥纳多 达芬 奇的草图中。1689年法国物理学家帕潘发明了四叶
片叶轮的蜗壳离心水泵。但是更接近于现代离心水
泵的则是1818年在美国出现的具有径向直叶片、半 开式双吸叶轮和蜗壳的所谓马萨诸塞泵。1851年
~1875年带有导叶的多级离心水泵相继被发明，使
得发展高扬程离心水泵成为可能。
D型泵采用闭叶式叶轮，由前盘、后盘、
叶片和轮毂组成。
23、离心水泵的主要组成部分及工作原理
叶轮主要是靠离心力的作用把能量传递给水，以提高水的
能量。D型泵叶轮叶片数目一般为5-8片，并采用后弯扭曲
叶片，以减小动压增大静压。第一级叶轮的入水口径较大，
目的是降低水流进入第一级叶轮的速度，提高水泵的抗气蚀
平衡盘 泵轴 平衡环
在出水段上。
25、离心水泵的主要组成部分及工作原理
• 轴向推力产生的主要原因是叶轮前后盘压力不平衡。由于D型泵
为多级泵，轴向推力为多个叶轮产生的推力之和，所以D型泵的
轴向推力很大，如不进行平衡，转子部分将向吸水段窜动，造成 转动部分与固定部分摩擦磨损、轴承发热、电动机过载等，导致
16、第二节 常用排水设备
17、第二节 常用排水设备
小知识
阿基米德螺旋泵，是古希腊数学家、科学家阿基 米德在埃及时，发明的一种螺旋水泵。这是历史上
最早的水泵，其原理仍为现代螺杆泵所利用。这种
泵是为了将水从大船的船舱中排出而发明的。螺旋 泵可以利用螺旋把水搬运到高处,在埃及得到了广泛
的应用，是现代螺旋泵的雏形。
19、离心水泵的主要组成部分及工作原理
D型水泵型号的意义： D-单吸多级分段式清水泵；DF-单吸多级分段式耐腐蚀离心泵； DM-单吸多级分段式耐磨离心泵；
我们公司现在使用的D型水泵主要型号有：MD280-65*10 MD155-67*8
200D43*9 D46-50*7 100D45*2等。以MD280-65*10为例： 280——额定流量，m³/h 65——平均单级额定扬程，m 10——水泵级数 MD280-65*10型水泵是指单吸多级分段式耐磨离心水泵，额定流量为 280m³/h，单级额定扬程为65m，水泵级数为10级，水泵额定扬程为650m.
性能。其余各级叶轮入口直径相同。叶轮的制造和加工精度 对水泵的效率有重要的影响，是水泵的易损件。
24、离心水泵的主要组成部分及工作原理
泵轴：泵轴是传递扭矩的主要零
件，叶轮和平衡盘用键固定在其
上，泵轴其余部分加装轴套，以 防止磨损和锈蚀。 平衡盘与平衡环：平衡盘与平衡 环是用来平衡轴向推力的装置。 平衡盘用键固定在泵轴上，随泵 轴一起转动，平衡环用螺钉固定
21、第二节 常用排水设备
D 型泵的结构：D型泵主要由转动部分、固定部分和密封部分组成， 见下图：
21、第二节 常用排水设备
22、离心水泵的主要组成部分及工作原理
1、转动部分：转动部分主要由泵轴、叶 轮、平衡盘和轴承组成，叶轮和平衡盘装 在泵轴上，泵轴支撑在两端的轴承上，在
电动机的带动下一起转动。
量；除检修泵外，其他水泵应能在20h内排出一昼夜
的最大涌水量。井筒内应装设两条相同的排水管， 其中一条工作，一条备用。——《金属非金属矿山 安全规程》6.6.4.1 （2）配电设备应与水泵相适应，并能够同时开动工 作、备用和检修水泵，主排水泵房（一级负荷）必 须实现双回路供电，每一条回路应能担负全部负荷 的供电。
排水自动化系统的控制条件：
系统根据峰谷分时时间和水位进行泵启、停控制，按水位变化率计算预期水量，并
根据预期水量决定工作泵的台数。系统根据水位情况控制泵启停，如果水仓水位超过
1.30 米，系统将启动一台泵，如水位继续上涨，超过 2.10 米后，启动第二台泵。
之间静止结合面的密封采用青壳纸垫
进行密封。转动部分的密封包括叶轮
密封、轴封（吸水侧轴封和出水侧轴
封）。
31、离心水泵的主要组成部分及工作原理
（1）叶轮密封 叶轮与固定段之间采用密封环进行密封。 密封环又称为口环，叶轮进水口采用大 口环密封，叶轮背面轮毂采用小口环密
封。
叶轮是高速旋转零件，不可避免地与固 定部分产生摩擦磨损，为避免叶轮与固 定部分的磨损，在叶轮与固定部分安装 大、小口环，以便于磨损后更换密封环，
9、规程对矿山排水设备的要求
（3）井底主要泵房的出口应不少于两 个，其中一个通往井底车场，其出口应 装设防水门；另一个用斜巷与井筒连通， 斜巷上口应高出泵房地面标高7m以上。 泵房地面标高，应高出其人口处巷道底 板标高O.5m(潜没式泵房除外)。——
《金属非金属矿山安全规程》6.6.4.2
10、规程对矿山排水设备的要求
6.6.4.3
11、规程对矿山排水设备的要求
（5）水管、水泵、闸阀和排水用的配电 设备等都必须经常检查和维护，确保完 好。 2、对移动式排水设备的要求：
（1）水泵应适合流量变化不大而扬程有
较大变化的需要，有较好的吸水性能， 以保证把水排干。 （2）在垂直泵轴平面上的外形尺寸应较 小，以适应在横断面较小的巷道工作；
隙不应超过0.7mm。小口环两侧压力差不大，要求没有大口环严格。
密封环磨损超过最大间隙时应及时更换，以保证水泵的流量和效率。
33、离心水泵的主要组成部分及工作原理
（2）轴封：泵轴是穿过泵体的，泵轴与进水段和出水段都有间隙，所以， 必须进行密封。轴封包括进水段密封和出水段密封，通常采用填料密封，
有些也使用机械密封，并在密封腔中通入一定的压力水，起到水封、冷
而不必更换固定段和叶轮。
32、离心水泵的主要组成部分及工作原理
叶轮与密封环之间有环行间隙，高压区的水会通过环行间隙流入低 压区，使水泵的流量减小、效率降低。在保证叶轮正常转动的情况 下，为提高密封效果，大口环与叶轮的配合间隙应尽量小，如大口 环直径为200mm时，装配间隙应小于0.35mm，磨损后的最大间
启动 设备
仪表
矿山 排水 设备
监控 系统
控制 系统
无缝钢管 不锈钢管 耐腐蚀材料管路
减压阀 截止阀 逆止阀
管路 附件
视频监控 运行数据采集
远程控制 就地控制 无人值守
7、矿山排水设备的组成及其作用
8、规程对矿山排水设备的要求
1、对固定排水设备的要求
（1）井下主要排水设备，至少应由同类型的三台泵 组成。工作水泵应能在20h内排出一昼夜的正常涌水
水泵及电机损坏。
26、离心水泵的主要组成部分及工作原理
平衡盘平衡轴向推力应注意以下各个问题：
首先，要尽量减少水泵的启动、停止次数，以减少平衡盘和平衡环及叶轮和固
定部分的磨损，并防止轴承损坏，这是因为，水泵在启动过程中，流量小、扬 程大，平衡力较小，轴向推力较大，会使泵轴向吸水侧窜动，使平衡盘与平衡 环摩擦、叶轮与固定部分摩擦而造成磨损。 其次要保证回水管的畅通，如果回水管堵塞，平衡盘两侧没有压力差，平衡盘
用直接排水系统。
14、矿井排水系统简介
Baidu Nhomakorabea
2、分段排水系统：如果井筒过深，现 有水泵的扬程不能满足排水高度的要求
时，采用分段排水系统。由井底泵房将
矿水排至上部中段泵房水仓，再由上部 中段泵房将矿水排至地面。
15、矿井排水系统简介
3、集中排水系统：多水平开采的矿 井，可将上水平的矿水集中到下水平 水仓，由下水平排至地面。 矿井排水采用哪种排水系统，应根据 矿井的具体情况和现有可选择的排水 设备，经过技术和经济比较后确定。
• （4）水仓应由两个独立的巷道系统组
成。涌水量较大的矿井，每个水仓的容
积，应能容纳2-4h的井下正常涌水量。 一般矿井主要水仓总容积，应能容纳68h的正常涌水量。水仓进水口应有蓖子。 采用水砂充填和水力采矿的矿井，水进 入水仓之前，应先经过沉淀池。水沟、 沉淀池和水仓中的淤泥，应定期清
理。——《金属非金属矿山安全规程》
安全 生产
高可靠性
耐腐蚀性
高效、节能
3、矿井水的来源
A
B
C
大气降水
地表江河湖泊水
井下涌水、充填泄水
4、矿井排水过程
单位时间内涌入矿
井的水的体积量
绝 对
最 大
某一时期（雨季、融 雪季节）涌水高峰时 的涌水量
涌水量q m³
其他时期大致相
同的涌水量 正 常 相 对
同时期内相对于单 位矿产量的涌水量
5、矿井排水过程
需操作人员确认故障原因，待查明原因消除故障后，按触摸屏“故障复位”
按钮，便可再次投入该泵至自动启停轮换队列。集中手动是指水泵启停流程 由 PLC 控制系统自动完成，但是启停指令需由操作员通过触摸屏或上位机监 控的“一键启动 X#泵”“一键停止 X#泵”操作按钮发出。
35、第三节 排水自动化系统简介
将失去作用。
再者，应使泵轴有一定的轴向窜量，因为平衡盘在平衡轴向推力的过程中是随
泵轴左右移动的。
27、拓展知识：
近期一些水泵生产厂家采用国外同类产品的先进技术结合设计经验，使用 国家推荐的高效节能产品的水力模型，依据API610标准研究开发出ZD型自 平衡型卧式多级泵。 该型水泵具有高效区宽、性能范围广、汽蚀性能好、易损件少，安装维修方
矿井水的性质
6、矿山排水设备的组成及其作用
分为固定式和移动式两种 固定式水泵安装在水泵房内 是矿井的主要排水设备 移动式水泵用于掘进或淹没 巷道排水
文字内容
分为高压电动机和 低压电动机两种 水泵 电动机 管路
高压启动设备（水 阻启动柜） 低压启动设备（变 频、自耦降压） 真空表 压力表 流量表 液位计
却和冲洗作用。 进水段填料密封的主要目的是防止空气进入水泵。如果密封不好，外界 大气将进入吸水室影响水泵的正常工作，严重时会产生断流，导致水泵 损坏。
出水段填料密封结构与进水段结构相同，其主要目的是防止高压水的泄
露，并起到冷却、润滑作用。
34、第三节 排水自动化系统简介
排水自动化控制系统由 PLC 根据水仓液位情况、峰谷分时时间和涌水量自 动控制水泵的启停以及控制启动水泵的台数，自动完成给排水任务。 水泵启停自动化控制分为：集中自动、集中手动（远程手动）两种控制方式 。集中自动是指水泵启停由 PLC 控制系统根据水仓液位和峰谷分时时间和涌 水量自动完成加减泵，无需人为干预控制，只有在系统发生故障或报警时，
28、拓展知识：
29、离心水泵的主要组成部分及工作原理
2、固定部分：
固定部分主要包括进水段、中段和
出水段等部件。它们之间用拉紧螺 栓连接。吸水口为水平方向并位于
进水段，出水口为垂直方向并位于
出水段。
30、离心水泵的主要组成部分及工作原理
3、密封部分：
水泵的密封包括固定段之间静止结合
面的密封和转动部分的密封。固定段
矿井排水系统及矿井排水设备
讲座人： 杜清强 单位：玲南金矿
目
录
１
排水系统介绍 常用排水设备原理 排水自动化系统简介
２
３
1、学习要点 ：
01
矿井排水系统
02
规程中对排水 系统的要求
03
水泵各部件的
作用
的任务和要求
2、第一节 矿井排水系统
矿井排水系统的任务和要求
将矿井 涌水排 至地面 良好的 工作 环境
便等优点。可靠性大大提高，无故障运行时间是普通泵的3倍以上，用户维修
成本大大降低，从而降低泵的寿命周期成本。高压自平衡节段式离心泵将传 统多级离心泵的结构形式进行了创新，取消了多级离心泵的轴向力平衡机构，
是采用平衡盘或平衡鼓结构的D、DG型多级离心泵最好的替代品。由于无平
衡装置，即无平衡盘的园盘摩擦损失又无平衡回流损失，所以泵效率比同类 别多级泵提高5-14%，同时彻底解决因平衡装置失效而导致平衡盘和平衡盘 座的磨损或转子咬死等各种故障，大大延长泵的使用寿命。