煤矿排水系统设计

主排水泵选型计算设计

一、概述

本矿井采用主斜井、副立井、回风立井综合开拓方式，主斜井井口标高为+922m，副立井、回风立井井口标高均为+1195m，副立井、回风立井落底标高均为+220m，主斜井与暗主斜井斜交，暗主斜

120m3/h，

结合现

3/h计算；

较：

方案一：主排水泵房设置在初期大巷最低点，排水管路沿副立井井筒敷设，将矿井涌水排至地面副立井工业场地，在副立井工业场地设置水处理站。该方案虽然排水管路相对较短，降低了管路投资，但是由于副立井较主井井口标高高出约273m，年排水电费约增加560余万元，且送往井下的洒水管路水压大，需增加管路壁厚，管路投资增加约100万元，综合运营费用较高。

方案二：主排水泵房设置在初期大巷最低点，排水管路沿西大巷→主斜井井筒敷设，将矿井涌水排至主井场地。该方案虽然排水管路较长，管路损失较大，但主井较副立井井口低273m，排水设备工况扬程低，水泵级数少，设备投资省，电耗低。

经上述综合分析比较，设计推荐本矿井排水系统采用布置合理，综合运营费用低的方案二，即主排水泵房设置在初期大巷最低点，井下涌水由主井排出方案。

（三） 矿井主排水泵房排水设备 1、设计依据

根据确定的排水系统方案，本矿井主排水泵房设置在+205m 水平副立井井底车场附近的初期大巷最低点，排水管路经管子道、沿主斜井井筒敷设至地面。

地质报告提供矿井正常涌水量807m 3/h ，最大涌水量为1234m 3/h ，考虑矿井井下洒水和黄泥灌浆1284m 3/h 增加的2（（（D=（排水管阻力损失：

2

1233445566(+)2d af

V H n n n n g

ϕϕϕϕϕϕ=++++

式中：

1ϕ－－速度压头系数，1；

2ϕ－－直管阻力系数，

2

6360

0.027572.40.3

d g L D ϕλ'==⨯=

3

ϕ－－弯管阻力系数，0.76～1.0；

4

ϕ－－闸阀阻力系数，0.25～0.5；

5

ϕ－－逆止阀阻力系数，5～14；

6

ϕ－－管子焊缝阻力系数，0.03；3

n－－弯管数量，个；

4

n－－闸阀数量，个；

5

n－－逆止阀数量，个；

2

6.5

0.02580.48

0.35

s

s

L

d

ϕλ

'==⨯=

'

3

ϕ－－弯管阻力系数，0.76～1.0；

'

4

ϕ－－滤水器阻力系数，2～3；

'

5

ϕ－－偏心异径管阻力系数，0.16～0.36；

'

3

n－－弯管数量，个；

λ－－水与管壁的阻力系数；

s

L－－吸水管路总长度，m；

s V －－吸水管流速，m/s ；

22

44420

1.21/360036000.35s s Q V m s d ππ⨯=

==⨯⨯

2

1.21(0.481

2.65+0.36)0.33529.81

sf H m '=++⨯=⨯

旧管时：'

1.7 1.70.3350.57sf sf H H m '==⨯=旧

排水系统阻力系数

3。

矿井主排水设备选型方案比较表表7-3-1

（1）排水管路壁厚按下式计算：

W

P D 1.150.152.3([] 6.4)P

δσϕ⋅=⨯

+⨯⋅-+

式中：

δ－－排水管路管壁计算厚度，cm ； P －－管路最大工作压力，设计取为9.5MPa ； D W －－管路管材外径，cm ；

ψ－－管路焊缝系数，无缝钢管取1；

δ由4泵4（经统设备选用矿

路选用4趟D325矿用聚乙烯复合钢管（基材为无缝钢管），分段选择壁厚。排水管路经管子道、主斜井井筒敷设至地面。正常涌水期3泵3管运行，最大涌水期4泵4管运行。

矿井排水设备运行特性曲线详见图7-3-1。 矿井排水系统布置详见图7-3-2。 矿井排水设备运行工况详见表7-3-2。

水泵运行工况点参数表

表7-3-2

型多功能

（四）矿井主排水设备的供配电与控制

根据现行《矿山电力设计规范》、《煤矿安全规程》要求，井下主排水泵为一级负荷，主排水泵电机由井下中央变电所一对一供电，10kV高压电源线路采用MYJV-10kV 3×70煤矿用交联聚乙烯电力

电缆。井下主排水泵电机，采用高压软起动。同时，在水泵房设有就地操作箱。主排水泵供电系统图详见附图C1361G1-261·2-1。

为了实现矿井井下主排水自动化，设计有自动化排水系统。该系统采用防爆PLC控制，能根据井下水仓水位自动起停水泵，工作泵故障时，备用水泵自动投入。

现场控制器采用S7系列PLC，完成数据采集与控制功能。并配置工业智能图形工作站，作为数据显示和操作监控设备。

系统控制点设于井下中央变电所中，为二合一控制站，即井下排水三遥系统和中央变电所三遥系

1

2

3

4

，水文地质类

矿井的抗灾排水能力，设计在井底车场主排水泵房水仓附近设潜水电泵系统，排水管路沿回风立井井筒敷设至地面。

（二）设计依据

本矿井回风立井井口标高为+1195m ，井底车场主排水泵房水仓附近的标高为+205m，排水垂高990m。在主排水泵房水仓附近设置潜水电泵硐室，潜水电泵硐室标高为+205m，排水管路沿西回风大巷转回风石门至回风立井井底，由回风立井井筒敷设至地面，井下水排出后留有3m水头。

矿井最大涌水量1234m3/h，总排水高度993m，排水管路长度1880m。

（三）抗灾潜水电泵选型