矿山排水设计解读.doc

煤矿主排水系统设计 竖井正常涌水量：331m3/h，最大涌水量545m3/h，井口标高：Hh=446，最大涌水期65d，矿水中性，涌水密度1010kg/m3. 本设计根据煤炭部制定的《煤矿安全规程》及《煤矿工业设计规范》，在保证及时排除矿井涌水的前提下。使排水总费用最小，选择最优方案。 根据《煤矿安全规程》的要求，水泵必须有工作、备用和检修水泵，其中工作水泵应能在20h内排出24h的正常涌水量（包括充填水及其它用水）。备用水泵的排水能力应不小于工作水泵排水能力的70%。工作和备用水泵的总排水能力，应能在20h内排出矿井24h的最大涌水量。检修水泵的排水能力应不小于工作水泵排水能力的25%。水文地质条件复杂或有突水危险的矿井，可根据具体情况，在主水泵房内预留安装一定数量水泵的位置，或另外增加排水能力。 1、水泵最小排水能力的确定 根据《煤矿安全规程》的要求，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）。因此正常涌水时，工作水泵最小排水能力应为 QB=24/20qz=1.2qz=1.2×331m3/h=397.2m3/h 在最大涌水期，工作和备用水泵必须的排水的排水能力为 QB max=24/20qmax=1.2qmax=1.2×545m3/h=654m3/h 式中 QB—工作水泵具备的总排水能力，m3/h； QBmax—工作和备用水泵具备的总排水能力，m3/h； qz — 矿井正常涌水量，m3/h； qmax— 矿井最大涌水量，m3/h。 2、水泵所需扬程的计算 HB =Hsy/ηg=（446+4）/0.9=500m ηg—管道效率，与排水管敷设倾角a角有关，一般为：当a=90°时，ηg=0.9~0.89；当a30°时，ηg=0.83~0.8；a=30°~20°时，ηg=0.8~0.77；a20°时，ηg=0.77~0.74。 3、水泵型号及台数选择 根据计算的 QB、HB，从水泵的技术规格表中初选效率较高的D450-60x9型水泵。该水泵额定流量Qe=450m3/h，额定扬程,He=513m （a）正常涌水时水泵工作台数 n1=QB/Qe≥397.2/450 取n1=1台 （b）水泵级数 i=HB/He=500/60 取i=9级 （c）备用水泵台数 n2=0.7QB/Qe=0.7×397.2/450 取n2=1台 （d）检修水泵台数 n3=0.25QB/Qe=0.25×397.2/450=0.2125 取n3=1台 （e）最大涌水时工作水泵台数 n4= QBmax/Qe=545/450 取n4=2台 因为n1+n2=1+1=2 所以n1+n2n4 （f）水泵总台数 n=n1+n2+n3=1+1+1=3台 管路的选择 1、管路趟数及泵房内管路布置形式。根据泵的总台数，选用典型的三泵两趟管路系统，一条管路工作，一条管路备用。正常涌水时，一台水泵向一趟管路供水，最大涌水时，只要两台泵工作就能达到在20h内排出24h的最大涌水量，故从减少能耗的角度可采用两台泵向两趟管路供水，从而可知每趟管内流量Qe等于泵的流量。 2、管路系统 管路布置参照图如图1所示的方案。这种管路布置方式任何一 台水泵都可以经过两趟管路中任意一趟排水。 泵房内管路布置图 管路材料。由于井深大于200m，确定采用无缝钢管。 4、排水管内径 排水管直径d′p=0.0188==0.282m 式中 vp——排水管内的流速，通常取经济流速vp＝１.５～２.２（ｍ／s）来计算。此处选vp＝2m/s 查表9-5，选Ф325x13无缝钢管，外径325mm，壁厚13mm，则排水管内径 dp=（325-2×13）mm=299mm。 壁厚验算同书上 5、吸水管直径： 根据选择的排水管内径。吸水管选用Ф351x8无缝钢管 排水管长度可估算为： Lp=Hsy+（40～50）m=450+（40～50）m=（490～500）ｍ 取Lp=500m ，吸水管长度可估算为Lx=7m 。 管路阻力系数R的计算 沿程阻力系数 吸水管 λx = = = 排水管 λp = == 局部阻力系数 吸、排水管及其阻力系数分别列于表1-3、表1-4中 表1-3吸水管附件及局部阻力系数 附件名称 数量 局部阻力系数 底阀 1