第二篇 矿井排水设备 矿山流体机械
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第二篇 矿井排水设备
第五章 离心式水泵的工作理论
一、矿山涌水及性质
▪ 1、矿水来源
▪ 涌入矿井的水统称为矿水。矿水主要来源于 地面水和地下水、开采工程涌水。
▪ 地面水有江河湖泊水、大气降水、融雪等；
▪ 地下水有含水层、断水层、老空水等。
▪ 开采工程涌水有水力采煤、水砂充填等工艺产生的 废水。
▪ 2、涌水量
口高度。 ▪ 优点：启动方便、无气蚀现象，效率高 ▪ 缺点：存在淹泵房事故隐患 ▪ 注意：此方式要慎用
▪ 吸入式排水方式：水仓高度低于水泵吸水 口高度。
▪ 优点：安全性好 ▪ 缺点：启动前必须灌水、有气蚀现象，效
率低
▪ 压吸并存式：设上下两个水仓，上部水仓 水位高于泵入口，采用压入式；下部水仓 水位低于泵入口，采用吸入式。
二、离心泵组件的组成及各部分作用
▪ 1、离心泵组件主要由电动机、离心泵、吸水管、 排水管、各类阀、仪表等组成。
▪ 2、各部分作用 ▪ ⑴离心泵——将机械能转变成液体的动能和压力
六、管子道
▪ 管子道：倾斜25º--30º
▪
长2m平台（连接管子道和井筒）
▪
铺管道（管墩、管卡固定）
▪
有人行台阶和运输轨道
七、矿井排水设备的组成及要求
▪ 1、组成 ▪ 水泵、电机及电控设备、管路及附
件、监测仪表、水仓、管子道等。
▪ 2、固定式排水设备的要求
▪ 1）设置有工作水泵、备用水泵、检修水泵
▪ 绝对涌水量：单位时间内涌入矿井的水的体 积量（q），单位是m3/h；
▪ 最大涌水量：某一时期涌水高峰时的涌水量
▪ 正常涌水量：其它时期大致相同的涌水量
▪ 相对涌水量：同时期内相对于单位煤炭产量 的涌水量，也称含水系数。以“Ks”表示。
Ks
24qm3 T
/t
▪ T—同时期内煤炭日产量（t）
➢3、矿水性质 ➢1）温度 随井深增高。 ➢2）密度 比清水大。ρ=1015～
▪ 2）工作水泵的排水能力应在20h内排出 24h的正常用水量；备用水泵的能力应不 小于工作水泵能力的70%，并且工作水泵 和备用水泵的总排水能力应在20h内排出 24h的最大用水量；检修水泵的能力应不 小于工作水泵的25%。
▪ 3）必须有相适应的工作和备用水管
▪ 4）主排水泵房的供电线路不得少于两条回 路，每一回路都应能担负全部负荷的供电。
▪ 5）工作的水泵机组必须工作可靠。
▪ 6）主排水设备应有预防用水突然增加致使 设备被淹的措施。
▪ 7）水泵工况应在高效工作区，否则应进行 更换。
▪ 8）需要采取防爆措施的水泵机组，其电气 设备应是防爆的。
▪ 3移动式排水设备的要求
▪ 1）水泵应适应流量变化不大而扬程变化较 大的需要，有较好的吸水性能，以保证把 水排干。
常涌水量，采区水仓容量不小于4h的正常涌水量 ▪ 水仓长度 Lmin=3600vt
式中v=0.003~0.005m/s,t=6h ▪ 水仓断面积S=V/L
或水仓高度H和宽度B各取2~3m ▪ 验算流速v=(QM-
QH )/3600S=0.003~0.005m/s
五、水泵房
▪ 1、位置：副井井底车场附近 ▪ 2、水泵房设计要求
▪ 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中工作。
▪ 3）应能移动方便、迅速，能适应轴线倾斜 情况下工作。
八、矿用水泵的分类
▪ 1、按原理分：叶片式、容积式、其他 叶片式分：离心式、轴流式、混流式 容积式分：往复式、回转式 其他有：喷射泵、水锤泵等
▪ 2、按用途分：清水泵、杂质泵、耐酸泵 ▪ 3、按叶轮数目分：单级泵、多级泵 ▪ 4 、按泵轴位置分：立式泵（含吊泵、深井泵、潜
三、矿井排水方式
1、矿井排水方式分为固定式和移动式、自流式。 1）固定式排水方式：水泵位置长期固定的排水方式。
固定式排水方式的排水设备根据其服务范围又分 为主排水设备、区域排水设备和辅助排水设备。 排水过程：吸水井中的水经底阀、吸水管进入水泵， 获得压力后沿排水管排至地面水池或水沟中。 * 集中式排水系统和分段式排水系统
水泵）、卧式泵 ▪ 5 、按泵的吸入方式分：单吸式、双吸式
▪ 6 、按泵的压出方式分：蜗壳式、导流式（透平泵）
▪ 7、按扬程分：低压泵、高压泵、中压泵 ▪ 8、按泵壳结合缝形式分：中开式、分段式
第二节 离心式水泵的工作原理和工作参数
▪ 一、离心泵组成 ▪ 离心泵的主要部件有吸水室、叶轮和压水
室。吸水室位于叶轮的进水口前面，起到 把液体引向叶轮的作用；压水室主要有螺 旋形压水室（蜗壳式）、导叶和空间导叶 三种形式；叶轮是泵的最重要的工作元件， 是离心泵的心脏，叶轮由盖板和中间的叶 片组成。
集中式排水：单水平直接排至地面或多水平时上 水平水放至下水平后再统一排至地面。
分段式排水：将下水平的水分段排至上水平的主 水仓后再排至地面，或各水平直接排至地面。
▪ 2）移动式排水方式
▪ 水泵随工作面的移动或水位的变化而移 动的排水方式。为矿井的局部服务，如掘 进工作面、局部淹井等。
▪ 2、压入式、吸入式、压吸式排水方式 ▪ 压入式排水方式：水仓高度高于水泵吸水
1025kg/m3 ➢3）化学性质 矿水略带酸性，当 PH<5时，应采取措施。
二、矿井排水的任务和特点
▪ 1、任务 ▪ 将矿水及时地排送至地面，为井下创造良好的
工作环境，确保安全生产。 ▪ 2、特点 ▪ 1）可靠性要求高 ▪ 2）排水设备要求有较高的耐磨性和耐腐蚀性 ▪ 3）排水硐室小，设备多 ▪ 4）耗电量大
▪ 优点：效率高，使用方便灵活，安全
▪ 缺点：设备复杂，初期建设成本高
四、水仓
▪ 1、水仓的作用 （1）存储矿水，利于水泵排水 （2）沉淀矿水 ▪ 2、水仓的要求
水流速<0.005m/s,流动速度>6h,水仓巷道 >100m ▪ 3、水仓组成 分主、副水仓
▪ 4、水仓设计 ▪ 煤矿安全规程规定：水仓的总容量V不小于8h正
（1）水泵房地面标高比井底车场高0.5m，且向吸 水侧有1%的坡度
（2）水泵沿长度 L=nL0+l1(n+1) ▪ 宽度 B=b0+b1+b2 ▪ 高度 H=3--4.5m
▪ 4、水泵基础要求
▪ 基础长宽应大于泵底座200--300mm，基 础高应高出泵房地板200mm。
第五章 离心式水泵的工作理论
一、矿山涌水及性质
▪ 1、矿水来源
▪ 涌入矿井的水统称为矿水。矿水主要来源于 地面水和地下水、开采工程涌水。
▪ 地面水有江河湖泊水、大气降水、融雪等；
▪ 地下水有含水层、断水层、老空水等。
▪ 开采工程涌水有水力采煤、水砂充填等工艺产生的 废水。
▪ 2、涌水量
口高度。 ▪ 优点：启动方便、无气蚀现象，效率高 ▪ 缺点：存在淹泵房事故隐患 ▪ 注意：此方式要慎用
▪ 吸入式排水方式：水仓高度低于水泵吸水 口高度。
▪ 优点：安全性好 ▪ 缺点：启动前必须灌水、有气蚀现象，效
率低
▪ 压吸并存式：设上下两个水仓，上部水仓 水位高于泵入口，采用压入式；下部水仓 水位低于泵入口，采用吸入式。
二、离心泵组件的组成及各部分作用
▪ 1、离心泵组件主要由电动机、离心泵、吸水管、 排水管、各类阀、仪表等组成。
▪ 2、各部分作用 ▪ ⑴离心泵——将机械能转变成液体的动能和压力
六、管子道
▪ 管子道：倾斜25º--30º
▪
长2m平台（连接管子道和井筒）
▪
铺管道（管墩、管卡固定）
▪
有人行台阶和运输轨道
七、矿井排水设备的组成及要求
▪ 1、组成 ▪ 水泵、电机及电控设备、管路及附
件、监测仪表、水仓、管子道等。
▪ 2、固定式排水设备的要求
▪ 1）设置有工作水泵、备用水泵、检修水泵
▪ 绝对涌水量：单位时间内涌入矿井的水的体 积量（q），单位是m3/h；
▪ 最大涌水量：某一时期涌水高峰时的涌水量
▪ 正常涌水量：其它时期大致相同的涌水量
▪ 相对涌水量：同时期内相对于单位煤炭产量 的涌水量，也称含水系数。以“Ks”表示。
Ks
24qm3 T
/t
▪ T—同时期内煤炭日产量（t）
➢3、矿水性质 ➢1）温度 随井深增高。 ➢2）密度 比清水大。ρ=1015～
▪ 2）工作水泵的排水能力应在20h内排出 24h的正常用水量；备用水泵的能力应不 小于工作水泵能力的70%，并且工作水泵 和备用水泵的总排水能力应在20h内排出 24h的最大用水量；检修水泵的能力应不 小于工作水泵的25%。
▪ 3）必须有相适应的工作和备用水管
▪ 4）主排水泵房的供电线路不得少于两条回 路，每一回路都应能担负全部负荷的供电。
▪ 5）工作的水泵机组必须工作可靠。
▪ 6）主排水设备应有预防用水突然增加致使 设备被淹的措施。
▪ 7）水泵工况应在高效工作区，否则应进行 更换。
▪ 8）需要采取防爆措施的水泵机组，其电气 设备应是防爆的。
▪ 3移动式排水设备的要求
▪ 1）水泵应适应流量变化不大而扬程变化较 大的需要，有较好的吸水性能，以保证把 水排干。
常涌水量，采区水仓容量不小于4h的正常涌水量 ▪ 水仓长度 Lmin=3600vt
式中v=0.003~0.005m/s,t=6h ▪ 水仓断面积S=V/L
或水仓高度H和宽度B各取2~3m ▪ 验算流速v=(QM-
QH )/3600S=0.003~0.005m/s
五、水泵房
▪ 1、位置：副井井底车场附近 ▪ 2、水泵房设计要求
▪ 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中工作。
▪ 3）应能移动方便、迅速，能适应轴线倾斜 情况下工作。
八、矿用水泵的分类
▪ 1、按原理分：叶片式、容积式、其他 叶片式分：离心式、轴流式、混流式 容积式分：往复式、回转式 其他有：喷射泵、水锤泵等
▪ 2、按用途分：清水泵、杂质泵、耐酸泵 ▪ 3、按叶轮数目分：单级泵、多级泵 ▪ 4 、按泵轴位置分：立式泵（含吊泵、深井泵、潜
三、矿井排水方式
1、矿井排水方式分为固定式和移动式、自流式。 1）固定式排水方式：水泵位置长期固定的排水方式。
固定式排水方式的排水设备根据其服务范围又分 为主排水设备、区域排水设备和辅助排水设备。 排水过程：吸水井中的水经底阀、吸水管进入水泵， 获得压力后沿排水管排至地面水池或水沟中。 * 集中式排水系统和分段式排水系统
水泵）、卧式泵 ▪ 5 、按泵的吸入方式分：单吸式、双吸式
▪ 6 、按泵的压出方式分：蜗壳式、导流式（透平泵）
▪ 7、按扬程分：低压泵、高压泵、中压泵 ▪ 8、按泵壳结合缝形式分：中开式、分段式
第二节 离心式水泵的工作原理和工作参数
▪ 一、离心泵组成 ▪ 离心泵的主要部件有吸水室、叶轮和压水
室。吸水室位于叶轮的进水口前面，起到 把液体引向叶轮的作用；压水室主要有螺 旋形压水室（蜗壳式）、导叶和空间导叶 三种形式；叶轮是泵的最重要的工作元件， 是离心泵的心脏，叶轮由盖板和中间的叶 片组成。
集中式排水：单水平直接排至地面或多水平时上 水平水放至下水平后再统一排至地面。
分段式排水：将下水平的水分段排至上水平的主 水仓后再排至地面，或各水平直接排至地面。
▪ 2）移动式排水方式
▪ 水泵随工作面的移动或水位的变化而移 动的排水方式。为矿井的局部服务，如掘 进工作面、局部淹井等。
▪ 2、压入式、吸入式、压吸式排水方式 ▪ 压入式排水方式：水仓高度高于水泵吸水
1025kg/m3 ➢3）化学性质 矿水略带酸性，当 PH<5时，应采取措施。
二、矿井排水的任务和特点
▪ 1、任务 ▪ 将矿水及时地排送至地面，为井下创造良好的
工作环境，确保安全生产。 ▪ 2、特点 ▪ 1）可靠性要求高 ▪ 2）排水设备要求有较高的耐磨性和耐腐蚀性 ▪ 3）排水硐室小，设备多 ▪ 4）耗电量大
▪ 优点：效率高，使用方便灵活，安全
▪ 缺点：设备复杂，初期建设成本高
四、水仓
▪ 1、水仓的作用 （1）存储矿水，利于水泵排水 （2）沉淀矿水 ▪ 2、水仓的要求
水流速<0.005m/s,流动速度>6h,水仓巷道 >100m ▪ 3、水仓组成 分主、副水仓
▪ 4、水仓设计 ▪ 煤矿安全规程规定：水仓的总容量V不小于8h正
（1）水泵房地面标高比井底车场高0.5m，且向吸 水侧有1%的坡度
（2）水泵沿长度 L=nL0+l1(n+1) ▪ 宽度 B=b0+b1+b2 ▪ 高度 H=3--4.5m
▪ 4、水泵基础要求
▪ 基础长宽应大于泵底座200--300mm，基 础高应高出泵房地板200mm。