矿井主排水设备选型_毕业设计说明书.doc

毕 业 设 计（论文） （说 明 书） 题 目： 姓 名： 编 号： 平顶山工业职业技术学院 年 月 日 平顶山工业职业技术学院 毕 业 设 计 （论文） 任 务 书 姓名 专业 任 务 下 达 日 期 年 月 日 设计（论文）开始日期 年 月 日 设计（论文）完成日期 年 月 日 设计（论文）题目： a. 编制设计 b. 设计专题（毕业论文） 指 导 教 师 系(部)主 任 年 月 日 平顶山工业职业技术学院 毕业设计（论文）答辩委员会记录 系 专业，学生 于 年 月 日 进行了毕业设计（论文）答辩。 设计题目： 专题（论文）题目： 指导老师： 答辩委员会根据学生提交的毕业设计（论文）材料，根据学生答辩情况，经答 辩委员会讨论评定，给予学生 毕业设计（论文）成绩为 。 答辩委员会 人，出席 人 答辩委员会主任（签字）： 答辩委员会副主任（签字）： 答辩委员会委员： ， ， ， ， ， ， 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）评 语 第 页 共 页 学生姓名： 专业 年级 毕业设计（论文）题目： 评 阅 人： 指导教师： （签字） 年 月 日 成 绩： 系（科）主任： （签字） 年 月 日 毕业设计（论文）及答辩评语： 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 1 摘摘 要要 本设计的井田面积为 12 平方千米，年产量 90 万吨。井田内煤层赋存比较稳定，煤层倾 角 812，平均煤厚 4m，整体地质条件比较简单，沼气和二氧化碳含量相对较高，涌水 量也不大。平顶山煤田是以李口向斜为主体的向斜含煤盆地，其北西、南东、北东及南部边 缘分别受落差数百米至上千米的郏县断层、落岗断层、襄郏断层及鲁叶断层等构造的切割， 形成相对独立的水文地质单元。平顶山矿区于李口向斜南翼，北部以红石山、龙山、擂鼓台、 落凫山、马棚山、平顶山等低山组成地表分水岭，标高 300500m，坡度 850，以北 渡山、九里山、扣皂山等残丘组成西南部地表分水岭，标高 130160m，坡度 1530， 震旦系石英岩与寒武系灰岩在西部零星出露，大气降水可直接补给地下水。南北分水岭之 间为西窄东宽的槽形谷地，其间多被第四系坡积冲积 本矿小时正常涌水量为 120m3/h，最大涌水量为 253m3/h，井型为年产 90 万吨的中型矿 井，属于高瓦斯矿井。 关键词：立井、倾斜长壁、一次采全高、综合机械化、高产高效 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 2 abstractabstract these designed allotment area for 12 square kilometers，yearly output ninty trillion. allotment intrinsically ocurrence of coal seam compare stabilize，coal seam pitch eighttwelty acid，average coal thick 4m，integrally nature condition compare simplicity， both methane and carbon dioxide content relatively high, and neither do inflow of water no large either. on the basis of preliminary design，said shaft opt in adopt three vertical shaft fluctuate mountain exploitation，coal seam grouping band region fluctuate mountain co- disposal mode of opening，design adopt comprehensive mechanization full-seam mining stopper art，incline longwall method，treat goaf with whole straddle alight law from actual geologic information instance proceed allotment exploit and stand-by mode. the preliminary design of the both both combine versus mine haul, shaft exaltation, shaft drain and ventilation of mines isopuant systemic equipment lectotype count，as well as versus shaft technical safety measures and environmental protection claim，complete wholly shaft. both shaft whole realize mechanization，adopt advanced techniques and use for reference afterwards realize high yield highly active modernization shaft experience，realize one mine not both high yield highly active shaft thereby run up to favorable economic benefit and social benefit. keyword： vertical shaft, incline length wall, full-seam mining, comprehensive mechanization, high yield highly active 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） i 目 录 摘摘 要要1 1 第一章第一章 矿井概况矿井概况1 1 1.1 矿井简介 .1 1.2 水文地质 .1 1.2.1 第四系孔隙含水层 .1 1.2.2 侏罗系含水带 .1 1.2.3 矿床充水 .2 第二章第二章 矿井主排水设备选择计算矿井主排水设备选择计算3 3 2.1 设计依据 .3 2.2 排水系统的确定 .3 2.3 水泵的选型与设计 .4 2.3.1 工作水泵的排水能力 .4 2.3.2 水泵所需扬程计算 .5 2.3.3 水泵的型号及台数的确定 .6 2.4 管路的选择 .6 2.4.1 管路趟数及泵房内管路布置形式 .7 2.4.2 管材的选择 .7 2.4.3 排水管内径 .7 2.4.4 壁厚验算 .9 2.4.5 吸水管管径 .9 2.4.6 验算流速 .9 2.4.7 选择排水管 .9 2.5 工况点点的确定及校验 15 2.5.1 管路系统 15 2.5.2 估算管路长度 16 2.5.3 阻力系数 rt 的计算 .17 2.5.4 管路特性方程 18 2.5.5 绘制管路特性曲线，确定工况点 19 2.5.6 校验计算 20 2.5.7 由工况点验算排水时间 22 2.5.8 经济性校核 23 2.6 电动机功率计算 23 2.7 电耗计算 23 2.7.1 全年排水电耗 24 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） ii 2.7.2 吨水百米电耗校验 24 第三章第三章 水泵房及水仓水泵房及水仓2525 3.1 泵房位置 25 3.2 泵房尺寸 25 3.2.1 泵房的长度： 25 3.2.2 泵房的宽度 25 3.2.3 泵房的高度 26 3.3 水仓的确定 26 3.4.1 水仓容量的确定 26 第四章第四章 节能方案设计节能方案设计2727 4.1 无底阀排水 27 4.2“绿色”流水通道.27 4.2.1“绿色”流水通道的设计目的.27 4.2.2“绿色”流水通道的设计.28 4.2.3 配水阀门的改造 28 4.2.4 挡水墙的施工 28 4.2.5 使用效果 29 4.3 水仓自动清挖 29 4.3.1 水仓清挖常用的几种方法 29 4.3.2msq-4 型水仓自动清挖设备组成 .30 4.3.3 水仓清挖工艺流程图 30 4.3.4 工作原理 30 4.3.5 应用效果 31 4.5 水泵高压群控软启动 31 4.5.1 群控软件启动装置的启动程序 31 4.5.2 群控高压软启动的技术特点 32 结结 束束 语语3434 致致 谢谢3535 参参 考考 文文 献献3636 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 1 第一章第一章 矿井概况矿井概况 1.1 矿井简介 该矿井属于某煤田河流区域，最高海拔+170 米左右，平原最低标高+110 左右，井 田内多为缓岗丘陵，堆积平原和玄武岩地相间，该河蜿蜒蛇曲，横贯井田南部为老年期河流， 沿河两侧有大片沼泽湿地，河宽 1015 米，坡度 2.6%河深 12 米，平均流量 0.77 米 3/秒， 最小流量 0.23 米 3/秒，最大流量（暴雨后）0.85 米3/秒。除此主干流外，还有季节冲沟，本 区最高洪水位标高为+125 米。 矿井东南为背斜构造，地层倾角最大 60 度左右，中西部有不明显褶皱，倾角一般 1018 度，区内断层共 11 层，其中除 f11逆断层外，f1f10均为正断层，断层落差最大 120150 米，最小为 017 米。 1.2 水文地质 1.2.1 第四系孔隙含水层 该河在本区段上游以粗砂含水层为主，分选性和渗透性较好，含水丰富，其厚 30 米以 上，最宽分布 2100 米，分选性和渗透性由上游逐渐减弱，该河下游以灰色砾砂为主，分选 性与渗透性均好，含水丰富，含水层厚度平均为 15 米最厚 25 米，分布宽 1100 米，水力性 质为潜水，埋在地表 0.6 米以下，水位 1.2 米左右，砾砂层含水层与煤系地层直接接触，二 者的联系是密切的。 1.2.2 侏罗系含水带 从水文地质条件和地貌来看，西部为补给区，东部为排泄区，当地下水流到大中沟时， 在低洼处，形成上升泉排泄于地表，东区侏罗系含水带划分为： 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 2 1）裂隙含水带，分布在 120 米以上，主要由中粗沙层组成，强化风隙含水带裂隙发育， 含水丰富。 2）孔隙含水带，含水带在 120 米以下，即位于强风化裂隙含水带以下，但二带无明显 界限，孔隙含水带单位涌水量在 0.040.064 升/秒.米，地下水受到到控制，总的规律是由西 向东流。 3）自垩系隔水带 岩性为灰绿色岩，全区分布厚度不一，在背斜轴部岩基附近厚 305 米，两冀其它部分， 平均厚 160 米，最低处为 18.6 米，单位涌水量为 0.0216 升/秒.米，所以视为隔水层。 1.2.3 矿床充水 1）地表水对矿床充水，该河由西向东横贯全区，它的注入是矿井充水的主要补给合源。 2）地质构造对矿床充水的影响，主干断层 f10 伴生几条高度正断层，是沟通第四系含 水层的煤系地层，含水层的良好通道，容易对矿井造成突然涌水和增大涌水量。 3）大气降水，大气降水是地下水主要来源，砾砂含水层和玄武岩覆盖层裂隙发育是大 气降水渗入补给的良好通道。 4）煤系地层顶部 80 米以上岩石含水性强，区内百分之百的涌水部位多数岩性是中性粗 砂岩，开采时要防止突然涌水。 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 3 第二章第二章 矿井主排水设备选择计算矿井主排水设备选择计算 2.1 设计依据 1）矿井年产量：120 万吨/年 2）矿井正常涌水量：425m3/h 3）矿井最大涌水量：825m3/h 4）矿井物理化学性质：ph=7 5）主井地面标高：+138m 6）付井地面标高：+135m 7）付井倾角：23 8）付井筒直径：6m 9）主井筒直径：5m 10）开采水平：-150m 11）沼气等级：低 12）矿井供电电压：6000v 13）矿井最大涌水量持续时间：70h 2.2 排水系统的确定 矿井的排水系统分为：直接排水和分段排水 1、直接排水系统的特点：具有泵房少，系统简单可靠，基建投资和运行费用少，维护 工作量小，需要的人员少。 2、分段排水系统的特点：泵房数量多，排水设备多，技术管理复杂，基建投资和运行 费用多，工作人员多。 根据上述排水系统的特点，在采用直接排水时，由于只使用一套排水设备，所需用于排 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 4 水的基本设备费和生产费较少，管理也比较简单。同时,依据矿井的开拓方式和涌水的大小 等给定的条件，只需在井底车场副井附近设立中央泵房，将井底所有涌水直接排至地面，故 本设计的排水系统采用直接排水系统。 2.3 水泵的选型与设计 根据煤矿安全规程的要求，主要排水设备必须有工作水泵、备用水泵和检修水泵。 工作水泵的能力应能在 20h 内排除矿井 24h 的正常涌水量（包括充填水和其他用水） 。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能力，应能在 20h 内排出矿井 24h 的最大泳水量。检修水泵的能力应不小于工作水泵能力的 25%。水文地质条 件复杂的矿井，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，或另增设水泵。 排水管路必须有工作和备用水管。工作水管的能力应能配合工作水泵在 20h 内排完 24h 的正常涌水量。工作和备用水管的总能力，应能配合工作和备用水泵在 20h 内排出矿井 24h 的最大涌水量。 2.3.1 工作水泵的排水能力 水泵必须具备的总排水能力，根据煤矿安全规程的要求，在正常涌水期，工作水泵 具备的总排水能力为： hmqqb z /510425 20 24 20 24 3 在最大涌水期，工作和备用水泵具备的总排水能力为： hmqqb/990825 20 24 20 24 3 maxmax 式中：工作水泵具备的总排水能力，； b qhm / 3 工作与备用水泵具备的总排水能力，； maxb qhm / 3 矿井的正常涌水量，； z qhm / 3 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 5 矿井最大涌水量，。 max qhm / 3 2、水泵所需扬程的估算 由于水泵和管路均未确定，因此就无法确切知道所需的扬程，一般可由下面公式来进行 估算： m h h g c b 2 . 231 8 . 0 4135150 式中：水泵扬程，； b hm 测地高度，一般取井底与地面标高差，； c h c h4m 管路效率。当管路架设在斜井，且倾角时，； g 2030a77 . 0 8 . 0 g 3、初选水泵的型号 依据计算的工作水泵排水能力和估算的所需扬程及原始资料给定的矿水物理化学 b q b h 性质和泥砂含量，从泵产品样本中选取 200md436 型矿用耐磨离心泵，其额定流量 ，额定扬程，转数，电机功率，效率高达。hmq/288 3 mhe 8 . 244min/1480rkw315%80 则： 工作泵台数 ，取。 77. 1 288 510 1 e b q q n 2 1 n 备用泵台数 ，取。4 . 127 . 07 . 0 12 nn2 2 n 检修泵台数 ，取5 . 0225 . 0 25 . 0 13 nn1 3 n 水泵总台数 台5122 321 nnnn 2.3.2 水泵所需扬程计算 由于水泵和管路均未确定，无法确切知道所需的扬程，所以需进行估算，即 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 6 500204 582.2 0.9 sy b g h hm 式中 估算水泵所需扬程，； b h m 侧地高度，即吸水井最低水位至排水管出口间的高度差，一般可取 sy h =井底与地面标高差+4（井底车场与吸水井最低水位距离） ，； sy h m 管路效率。当管路在立井中铺设时，=0.90.89；当管路在斜井中铺设， g g 且倾角时, =0.830.8；时，0.80.77；时， 30 g 3020 g 20 0.770.74。 g 2.3.3 水泵的型号及台数的确定 1） 、水泵的级数确定 582.2 8.32 70 b i h i h 取 =8 级 i 式中 水泵的级数； i 单级水泵的额定扬程，。 i h m 2） 、水泵型号的选择 根据计算的工作水泵排水能力，初选水泵。从水泵产品目录中选取 d450-60010 型号 泵，额定流量为 450m3/h，额定扬程为 600m。则： 1 564 1.25 450 b e q n q 工作泵台数取 n1=2 备用水泵台数 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 7 n20.7n1=0.72=1.4 和 n2qmax/qe-n1= 900/450-2=0 取 n2=2 检修泵数 n30.25 n1=0.252=0.5，取 n3=1 因此，共选 5 台泵。 2.4 管路的选择 2.4.1 管路趟数及泵房内管路布置形式 根据泵的总台数，选用典型五泵三趟管路系统，二条管路工作，一条管路备用。正常涌 水时，二台泵向二趟管路供水；最大涌水时，只需要三台泵同时工作就能达到 20h 内排出 24h 的最大涌水量，故从减少能耗的角可采用三台泵向三趟管路供水，从而可知每趟管路内 流量 qe 等于泵的流量。 2.4.2 管材的选择 由于井深远大于 200m ，确定采用无缝钢管。 2.4.3 排水管内径 4450 0.01880.01880.269 0.326 36001.5 2.2 p pp qq dmm vv 式中 排水管内径，； p d m 排水管中的流量，； q 3 /mh 排水管内的流速，通常取经济流速1.5 到 2.2（s）来计算。 p v p v 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 8 从表 2.1 预选 32513 无缝钢管，则排水内径 =（325-213）mm =299mm p d 表 2.1 热轧无缝钢管 （yb231-70） 外径 /mm 壁厚/mm外径 /mm 壁厚/mm外 径/mm 壁厚/mm 893.524.01464.536.0273 7.050.0 953.524.01524.536.02998.075.0 1023.528.01594.536.03258.075.0 1083.528.01685.045.03518.075.0 1144.028.01805.045.03779.075.0 1214.032.01945.045.04029.075.0 1274.032.02036.050.04269.075.0 1334.032.02196.050.04599.075.0 1404.536.02457.050.04809.075.0 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 9 常用 壁厚尺寸 系列 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 9.5 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 22 25 28 30 32 36 40 50 56 60 63 70 75 2.4.4 壁厚验算 p 0.4 0.5d1 1.3 p c p 800.40.011582.2 0.529.910.15 801.30.011582.2 1.25cm1.3cm 式中 所选标准内径 p d 管材许用应力。焊接钢管=60mpa，无缝钢管=80mpa； z z z 管内水压，考虑流动损失，作为估算；p0.011pa c附加厚度。焊接钢管，无缝钢管。0.2ccm0.1 0.2ccm 所选标准壁厚应等于或略大于按上式计算所得的值。吸水管壁厚不需要验算。 因此所选壁厚合适。 2.4.5 吸水管管径 据根选择的排水管径，吸水管选用 351无缝钢管。 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 10 2.4.6 验算流速 22 450 1.42/ 360036000.335 44 x x q vms d 2.4.7 排水管路的确定 1、管路趟数 根据泵的总台数，在满足煤矿安全规程的前提下，在井筒内布置以不增加井筒直径 的原则，选用典型五泵三趟管路的布置方式（如图 2.1 所示） ，其中二条管路工作，一条管 路备用。 2、选择排水管 因为管径的大小涉及排水所需的电耗和装备管道的基本投资，若管径偏小，水头损失大， 电耗高，但初期投资少； 图 2.1 泵房管路布置图 若管径选择偏大，水头损失小，电耗低，所需的初期投资费用高。综合两方面考虑，可 以找到最经济的管径，通常用试取管内流速的方法来求得， 。 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 11 2 . 25 . 1 288 0188 . 0 0188 . 0 p g p q d m261 . 0 215 . 0 式中：排水管内径，；pdm 通过管子的流量，； g qhm / 3 排水管内的流速，经济流速取 p sm p /2 . 25 . 1 从标准 yb23170 钢管规格表中预选钢管，则排水管内径7245 。mmdp23172245 3、验算壁厚 c p p d z z p ) 1 3 . 1 4 . 0 (5 . 0 15 . 0 ) 1 2 . 231011 . 0 3 . 180 2 . 231011 . 0 4 . 080 ( 1 .235 . 0 cmcm3 . 147 . 0 因此所选壁厚合适。 式中：标准管内径，； p dcm 许用应力，无缝钢管取； z mpa z 8 管内水压，估算，；p b hp11 . 0 mpa 附加厚度，无缝钢管取ccmc2 . 01 . 0 4、选择吸水管 025 . 0 pdxd m286 . 0 240 . 0 025 . 0 )261 . 0 215 . 0 ( 由和从标准 yb23170 钢管规格表中选取的无缝钢管，内径xdpd8273 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 12 。mmdp25782273 验算流速 sm d q x x /54 . 1 257 . 0 4 3600 288 4 3600 22 5、计算管路特性 管路布置 采用五泵三趟管路（如图 2.1 所示）的布置方式， 。任何一台水泵都可以经过三趟管路 中任一趟排水， （如图 2.2 所示） 。 估算管路长度 排水管长度可估算为，取,吸水管长度可估算mhl cp 339329)5040(mlp330 为。mlx7 阻力系数计算 t r 计算沿程阻力系数。对于吸、排水管分别为： 0326 . 0 )231 . 0 ( 021 . 0 021 . 0 3 . 03 . 0 x x d 0316 . 0 )257 . 0 ( 021 . 0 021 . 0 3 . 03 . 0 p p d 局部阻力系数，对于吸、排水管路附件其阻力系数分别列于表 2.2、表 2.3 中。 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 13 图 2.2 管路布置图 表 2.2 吸水管路附件其阻力系数 吸水管附件名称数 量系 数 值 底 阀 13.7 90弯头 10.294 收缩管 10.1 094 . 4 x 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 14 表 2.3 排水管路附件其阻力系数 排水管附件名称数 量系 数 值 闸 阀 252 . 0 226 . 0 止回阀 17 . 1 四 通 135 . 12 90弯头 447 . 1 5294 . 0 直流三通 48 . 247 . 0 扩大管 15 . 0 30 弯头 2196. 03/2294 . 0 186.10 p 管路阻力损失系数，其值为： t r ) 1 ( 8 44552 p p x x p p p x x xt ddd l d l g r )231 . 0 ( 186.10 )257 . 0 ( 094 . 4 )231 . 0 ( 330 0316 . 0 )257 . 0 ( 7 0326 . 0 807 . 9 8 44552 )42.357747.93825.1585554.203(0827 . 0 52452 /1021 . 2 /64.1700mhms 式中：、吸、排水管的长度，； x l p lm 、吸、排水管的内径，； x d p dm 、吸、排水管的沿程阻力系数，对于流速，其值可按舍维列夫公式 x p sm/2 . 1 计算如下： 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 15 3 . 0 021 . 0 d 、吸、排水管附件局部阻力系数之和，可查阻力损失系数表得， x p g重力和速度，。 2 /807. 9gmg 管路特性方程 )(64.1700289 22 mqqkrhh tc 绘制管路特性曲线，确定工况点， 根据管路特性方程，取六个流量求得相应的损失（表 2.4 所示） 。 表 2.4 13 / hmq 100150200250300350 mh / 2 . 291294 8 . 297 8 . 302 9 . 308 1 . 316 利用表 2.4 中各点数据绘出管路特性曲线（如图 2.3 所示） ， 图 2.3 管路特性曲线与泵特性曲线 管路特性曲线与扬程特性曲线的交点 m，即为工况点，由图中可知，工况点参数为 ，因大于 0.7， hmqm/328 3 mhm42079 . 0 m mhsm4 . 5kwnm520 m 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 16 允许吸上真空度符合煤矿井下排水设计技术规定要求。mhsm4 . 5 2.5 工况点点的确定及校验 2.5.1 管路系统 管路布置参照图 2.4 所示的方案。这种管路布置方式任何一台水泵都可以经过三趟管路 中任意一趟排水，排水管路系统图如图 2.5 所示。 2.4 五台泵三趟管路 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 17 2.5 管路布置图 2.5.2 估算管路长度 排水管长度可估算为： lp=hc+（4050）m=+（4050）m=（564574） 取 lp=570m ，吸水管长度可估算为 lx=7m 。 2.5.3 阻力系数 rt 的计算 沿程阻力系数 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 18 吸水管 x = = = 0.3 0.021 dx 0.021 0.3 0.335 0.0291 排水管 p = = 0.3 pd 021 . 0 0.021 0.3 (0.299) 0.0302 局部阻力系数 吸、排水管及其阻力系数分别列于表 2.5、表 2.6 中 表 2.5 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13.7 90。弯头10.294 收缩管10.1 4.094 x 表 2.6 排水管附件及局部阻力系数 附件名称数量局部阻力系数 闸阀22 0.250.52 止回阀11.7 四通11.5x2=3 90。弯头45 0.2941.47 扩大管10.5 直流三通44 0.72.8 30。弯头2 2 0.2940.196 3 10.186 p 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 19 45452 1 )1( 8 p p p p p x x x x x dd l dd l g r 2545 25 4 874.094570 0.02910.0302 9.8070.3350.3350.299 10.186 / 0.299 hm 25 525 741.89/ 5.72 10/ sm hm 式中 r管路阻力系数，； 25 /sm 、吸、排水管的长度，m； x l p l 、吸、排水管的内径，m； x d p d 、吸、排水管的沿程阻力系数，对于流速 v1.2m/s，其值 x p 可按舍维列夫公式计算，即 0.3 0.021 d 、吸、排水管附件局部阻力系数之和，根据排水管路系统中局部 x p 件的组成，见表 1-3、1-4。 2.5.4 管路特性方程 新管 252 1 2661 3.871 10 sy krqq 旧管 252 2 2661.73.871 10 sy krqq 式中 k考虑水管内径由于污泥淤积后减小而引起阻力损失增大的系数，对于新 管 k=1，对挂污管径缩小 10%，取 k=1.7，一般要同时考虑 k=1 和 k=1.7 两种情况，俗称 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 20 新管和旧管。 2.5.5 绘制管路特性曲线，确定工况点 根据求得新、旧管特性方程，取八个流量值求得相应的损失，列入表 2.7 中。 表 2.7 管路特性参数表 q/（m3h -1） 200250300350400450500550 h1/m524.8526.1527.6529.5531.6534.1536.8539.8 h2/m 526.4528.6531.3534.4538.1542.2546.8551.2 利用表 2.7 中各点数据绘制出管路特性曲线如图 2.6 所示，新、旧管路特性曲线与扬程 特性曲线的交点分别为 m1 和 m2，即为新、旧管路水泵的工况点。由图中可知：新管的工况 点参数为 qm1=522m3/h,hm1=538m,m1=0.79,hsm1=5.4m,nm1=980kw；旧管的工况点参数为 qm2=500 m3/h，hm2=547m,m2=0.8,hsm2=5.85m,nm2=960kw，因 m1、m2 均大于 0.7， 允许吸上真空度 hsm1=5.5m，符合规范要求。 0 100 200 300 400 500 600 700 800 144 200300400500600 4 5 7 8 h 0.4 0.5 0.8 0.6 0.7 n（m） 700 800 1000 1100 6 900 x（kw） (m /h) 3 h n m2 m1 hs h(m) 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 21 图 2.6 管路特性曲线与泵特性 2.5.6 校验计算 1）由旧管工况点验算排水时间 管路挂污后，水泵的流量减小，因此应按管路挂污后工况点流量校核。 正常涌水时，工作水泵台同时工作时每天的排水小时数1n 1 2 2424470 11.2820 1 500 z z m q hhh n q 最大涌水期，工作水泵、台同时工作时每天的排水小时数1n2n max max 12) 2 2424750 8.7520 (22)516 m q hhh nn q 即实际工作时，只需 3 台水泵同时工作即能完成在 20h 内排出 24h 的最大涌水量。 2）经济性校核 工况点效率应满足 =0.790.850.850.8=0.68， 1mmax =0.80.68。 2m 3）稳定性校核 h=5240.9ih0=0.9700=630m sy 4）吸水管中流速 1 22 522 /1.65/ 9009000.335 m x x q vm sm s d 排水管中流速 1 22 522 /1.93/ 9009000.309 m p p q vm sm s d 吸、排水管中的流速在经济流速之内，故满足要求。 注：吸、排水管的经济流速通常取 1.52.2m/s 7、计算允许吸水高度 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 22 44 9.8 10,0.235 10, aana pp pp 33 9.8 10/nm 则允许的吸水高度为： 2 11 254 18 100.24 aaxx xsmxm xx ppl hhq gdd 4 3 254 9.8 10 5.4 100.24 9.8 10 2 874.094 1532 0.0291 3.149.8070.3350.3353600 4.61m 8、电机功率计算 1 11 36001000 m mm dd hq kn = 10003 532 538 1.11064kw 1000 3600 0.79 式中电动机容量富余系数，一般当水泵轴功率大于 d k 100kw 时，取=1.1；当水泵轴功率为 d k 10100kw 时，取=1.11.2。 d k 水泵配套电机功率为，大于计算值，满足要求。1250 d nkw 9、电耗计算 1） 、全年排水电耗 maxmaxmax 1 22 36001000 rtnrtn hq e zzz wdcm mm 3 7 9.8 10500 547 2 16.92954 13.270 1000 36000.8 1 0.95 0.95 1.403 10 kwh /y 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 23 式中 年排水电耗， ；ekw h/a 水的重度，； 3 /n m 、年正常和最大涌水期泵工作台数； z n max n 、 正常和最大涌水期泵工作昼夜数； z r max r 、正常和最大涌水期泵每昼夜工作小时数； z t max t 传动效率，对直联接取 1，联轴器联接取 0.950.98； c 电动机效率，对于大电动机取 0.90.94，小电动机取 0.820.9； d 电网效率，取 0.95； w 2)吨水百米电耗校验 2 100 2 3.673 m t mcdwsy h e h 。 547 3.6730.8 10.950.95524 =0.3940.5 kwh/(t100) 2.5.7 由工况点验算排水时间 正常涌水期和最大涌水期每天必须的排水时间为h q q tz m z 5 . 15 3282 4252424 1 h qnn q t m 1 . 18 3284 99024 )( 24 21 max max 式中：工况点流量 k qsm/ 正常涌水量 z qnm / 3 最大涌水量 max qnm / 3 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 24 无论正常涌水期和最大涌水期，每昼夜的排水时间均不超过 20 小时，符合煤矿井下 排水设计技术规定规定。 2.5.8 经济性校核 工况点效率应满足。 max 85 . 0 m max 85 . 0 79 . 0 m 故经济性满足要求。 3、稳定性校核 单级平均额定扬程必须大于管路的测地高度。 mihhc 5 . 3824259 . 09 . 0289 0 4 、计算允许吸水高度 取，则允许的吸水高度为：papa 4 108 . 9papn 4 10235 . 0 33 /108 . 9mn 2 452 ) 1 ( 8 24 . 0 10 m x xx x na xmx q dxd l g pp hh ) 3600 328 ( )257 . 0 ( 1094 . 4 )257 . 0 ( 70326 . 0 807 . 9 8 24 . 0 108 . 9 108 . 9 104 . 5 2 4 4 523 4 m83 . 1 2.6 电动机功率计算 根据工况参数，可算出电机必须的容量为： m mm dd hq kn 36001000 79 . 0 36001000 420328108 . 9 1 . 1 3 kw522 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 25 根据产品样本取。kwnd630 2.7 电耗计算 2.7.1 全年排水电耗 36001000 maxmaxmax 2 22 rtnrtn hq e zzz dcm mm 70 1 . 184295 5 . 152 95 . 0 95 . 0 18 . 036001000 420328108 . 9 3 yhkw/10824 . 5 6 式中：、年正常和最大涌水期泵工作台数； z n max n 、正常和最大涌水时期泵工作昼夜数； z r max r 、正常和最大涌水时期泵每昼夜工作小时数； z t max t 、电机效率，电网效率，传动效率。 d c 2.7.2 吨水百米电耗校验 cdcm m t h h e 2 2 100 673 . 3 28995 . 0 95 . 0 18 . 0673 . 3 328 )100/(5 . 0428 . 0 thkw 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 26 第三章第三章 水泵房及水仓水泵房及水仓 3.1 泵房位置 泵房设在-150 井底车场，与井下中央变电所相联，并用防火门隔离。 泵房设有两个出口，一个与井底车场连通的水平通道，这个通道设一个即能防火又能防 水的密封门，另一个通道用斜巷通到付井井筒，其出口高度高出井底车场 8 米，泵房的地面 高度应高出井底车场 0.5 米，并向吸水井侧有 1%的下坡。 3.2 泵房尺寸 根据煤矿安全规程规定，水泵房至少有 2 个出口，一个出口用斜巷通到井筒，并应 高出泵房底板 7m 以上；另一个出口通到井底车场，在此出口通路内，应设置易于关闭的既 能防水又能防火的密闭门。泵房和水仓的连接通道，应设置可靠的控制闸门。泵房轮廓尺寸 应根据安装设备的最大外形、通道宽度和安装检修条件等确定。 3.2.1 泵房的长度： ) 1( nlnll 式中：水泵的台数；n 水泵机组（泵和电机）总长度； l a水泵机组的净空距离，一般取 1.52.0m。 ) 1( nlnll m 7 . 37) 16(6 . 1416 . 4 5 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 27 3.2.2 泵房的宽度 321 bbbb 式中：水泵基础宽度； 1 b 水泵基础边到有轨道一侧墙壁的距离，一般取 1.52.0m； 2 b 水泵基础边到吸水井一侧墙壁距离，一般取 0.81.0m。 3 b 321 bbbb 9 . 07 . 182 . 0 )(42 . 3 m 故泵房宽度取 4m。 3.2.3 泵房的高度 水泵房的高度应满足检修时的起重要求（一般取 3.04.5m）和水泵工作轮直径的尺寸 要求来确定。 当工作轮直径时，泵房的高度为 4.5 米，因为 200md436 工作轮直径mmd350 1 为 450mm，故取 4.5m。 当工作轮直径时，取泵房的高度为 3 米。mmd350 1 3.3 水仓的确定 根据煤矿安全规程规定，在井底车场建二个水仓，即建一个主仓，建一个副仓，当 一个水仓清理时，另一个水仓能正常使用。水仓的断面采用了拱形断面。 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 28 3.4.1 水仓容量的确定 按能容 8 小时正常涌水量的要求设计，为了使矿水中的大部分颗粒沉淀于仓底，水仓中 的水位以小于 0.005 米/秒的速度在仓中流动，而且在水仓中的流动时间应小于 6 小时。水仓 巷道长不应小于 108m，即，取水仓的长度 115m。mvtl1086005. 036003600 水仓容量： 3 34248425mqtv 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文） 29 第四章第四章 节能方案设计节能方案设计 煤矿主排水设备能耗量在整个矿井生产费用中占有相当的比重，寻求节能途径、提高设 备运转的经济性，在矿井生产中有着特殊的意义。现就某矿主排水设备节能运行方案进行论 证。 4.1 无底阀排水 取消吸水管底阀，改用无底阀排水。取消底阀后，吸水管阻力减小，使吸水管路阻力系 统降低，气蚀工况点向大流量区移动，增大了水泵的安全工作区，有效地防止了气蚀产生， 保证了水泵的安全运行；其次可以提高管路效率，降低电耗；再则还可以避免由于该矿水泥 沙较大而经常发生的底阀堵塞故障。 由上可知，取消吸水管底阀，改用无底阀排水，在经济上是合理的，在技术可行的。在 采用无底阀排水的基础上，再进行泵、管的合理联合运行，能取得更