井下采区水泵房选型设计

井下采区水泵房排水设备选型设计
一、采区水泵房与四邻关系
该采区水仓，布置在3号煤层（802水平）一采区内，地面相对位置为，前和村北,地表为山地，无建筑物。

井下位置东面为南回风巷，西面为原南运输巷，南面为总回风巷，北面为胶带运输大巷。

二、采区水仓及井上下及四邻关系 采区水仓位置及井上下关系见表
三、 水泵的选型
根据采区水泵房的设计，采区水泵房的排水路线为采区水泵房-中央水泵房-地面。

根据一采区水文地质情况，正常排水量100m 3/h ，最大排水量125m 3/h （生产科提供）；
《煤矿安全规程》中对水泵的要求为：第278条规定必须有工作、备用和检修的水泵。

工作水泵的能力，应能在20h 内排出矿井24h 的正常涌水量(包括充填水及其他用水)。

备用水泵的能力应不小于工作水泵能力的70%。

工作和备用水泵的总能力，应能在20h 内排出矿井24h 的最大涌水量。

检修水泵的能力应不小于工作水泵能力的25%。

Q ′＝
2024zh Q =20
100
24 =120 (m 3/h)
式中Q ′—正常涌水期排水设备所必须的总排水能力 (m 3/h)
Q Zh —正常涌水量 (m 3/h)
（1）按排水高度估算排水设备所需要的扬程 H ′＝k （H X +H P ）=0.9×(50+5)=74(m) 式中 H ′—排水设备所需要的扬程 m
K —管路扬程损失系数，对于倾铺设的管路， K ＝1.3-1.35 本
式中取1.35
H X —吸水高度，一般H x ＝4-5m 本式中取5 m
H P —排水高度，取水泵房到排水口垂高m 本式中为50m
（2）预选水泵类型、型号及级数
考虑到水泵维护情况，且查水泵选型手册，采区水泵房采用MD155-30型作为水泵房排水泵。

其额定流量为155m 3/h ，其单级杨程为30m 。

（3）水泵级数的确定 i=H
H j
i=
30
74
=2.47 取3级 式中H j ——所选水泵的单级平均扬程，m
在流量及级数的确定后，可以确定水泵选型为MD155-30*3型耐磨多级离心泵作为采区水泵房的排水设备。

（4）泵房内水泵台数的确定
按《煤矿安全规程》第278条规定，要求矿井排水必须要有工作 、备用和检修的水泵。

1）工作水泵台数
n g
= Q
Q e
zh
n g =
155
100
＝0.65 选取1台 式中 Q zh —正常涌水量 (m 3/h)
Q e — 水泵的额定流量 (m 3/h) 查表取155(m 3/h)
2）备用水泵台数和检修水泵台数
按《煤矿安全规程》第278条规定，备用水泵的能力应不小于工作水泵能力的70%，工作和备用水泵的总能力应能在20h 内排出矿井24h 的最大涌水量；检修水泵的能力应不小于工作水泵能力的25%。

n b ≥0.7n g =0.45 n b ′=
e
Q Q zd -n g =155125
-0.45=0.35
取最大值，备用水泵选用1台。

检修水泵n j ≥0.25n g =0.25×0.45=0.11 所以检修水泵选取1台。

综上所述，水泵房内水泵台数确定为3台（一用一备一检修），型号为MD155-30*2，参数为
Q e =155m 3/h H=30*3m 电机功率P=55kw n=1480r/min 四、主排水管道选型
（1）主排水设备排水管路趟数的确定
按《煤矿安全规程》第278条和《煤矿井下排水设计技术规定》第2－138条规定，矿井主排水管路必须要有工作和备用水管，其中一条出现故障时，其余管路就能在20h 内排出矿井24h 的最大涌水量，所以确定排水管路趟数为2趟。

（2）排水管材料的选择
根据《煤矿井下排水设计技术规定》第205条规定，当水压超过1.6MPa 时，一般选用热轧无缝钢管或焊接钢管。

所以我矿主排水管路确定选材为20号热轧无缝钢管。

（3）排水管内径计算
d
p
'＝
V Q
pj
e
n π36004 (m)
式中 d p '
—排水管的最佳计算内径 m
n — 向排水管内同时输水的水泵台数
Q e —一台水泵的额定流量 m 3/h
V
pj
—排水管中的经济流速，根据《煤矿井下排水设计技术规定》,一
般取1.5—2.2 m/s 取1.8 m/s
1)主排水管内径
d p '
＝
8
.13600155
14⨯⨯⨯π=0.17 (m)
根据计算，增大等级考虑，预选主排水管标准外径为219 mm ，壁厚为8 mm. （4）管壁的厚度计算
根据《煤矿工业设计规范》第2－141条的规定，管壁厚度就分2－3段选择:
δ＝0.5d n （
p
p
x x 3.14.0-+σσ-1）+αf
式中 d n —管子内径mm ，由预选外径和壁厚而得
x σ— 材料许用应力，无缝钢管取80MPa
p —管内液体压力,估算值p=0.011H p MPa ，H p 为排水扬程
α
f
—附加厚度,无缝钢管取1-2mm 本式中取2mm
1)主排水管壁厚 δ＝0.5×203⨯（
55
.03.18055
.04.080⨯-⨯+-1）+2
＝0.5×203×（1.006-1）+2=2.62 (mm) （5）排水管材料外径的确定
由计算内径d p '
和壁厚δ查表，最终确定主排水管标准外径为219mm ，壁厚为8 mm 。

（6）排水管中实际水流速度
V
p
＝d Q
p
e n 2
36004π
式中 V p —排水管中的实际水流速度 m/s
n — 向排水管内同时输水的水泵台数
Q
e
—一台水泵的额定流量 m 3/h d
p
—排水管的内径 m
1)主排水管实际水流速度
V p ＝
d Q
p
e
n 2
36004π＝2
203
.014.33600155
14⨯⨯⨯⨯＝1.37m/s ＜1.8 m/s 符合要求 五、吸水管选择
（1）吸水管计算内径的确定
d x '
＝
xj
V 3600Q
4π (m)
式中 d x '
—吸水管的最佳计算内径 m
n — 向排水管内同时输水的水泵台数
Q
e
—一台水泵的额定流量 m 3/h
V
xj
—吸水管中的经济流速，根据《煤矿井下排水设计技术规定》第2.0.6
条所述原则确定,一般取0.8—1.5 m/s 取1.5
水泵房吸水管内径：
d x '
＝
5
.114.33600155
4⨯⨯⨯＝0.191(m)
由计算与查表选出水泵房吸水管外径为219 mm ，壁厚为8 mm 。

（2）吸水管中的实际水流速度
V x ＝
2
36004x
e d Q π m/s
式中 V x —吸水管中的实际水流速度 m/s
Q
e
—一台水泵的额定流量 m 3/h d
p
—吸水管的内径 m
水泵房吸水管实际水流速度：
V x ＝
2
36004x
e d Q π＝
2
203.014.33600155
4⨯⨯⨯＝1.37 m/s ＜1.5 m/s 符合要求
六、选型结果 综上所述，
1）水泵房内水泵台数确定为3台（一用一备一检修），型号为MD155-30×2，参数为Q e =155m 3/h H=30*3m 电机功率P=55kw n=1480r/min
2）排水管采用两趟Φ219×8无缝钢管铺设； 七、采区水泵房管路敷设图（附后）。