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 8 12 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 300 500m 坡度 8 50 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 130 160m 坡度 15 30 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 eight twelty 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 10 15 米 坡度 2 6 河深 1 2 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 10 18 度 区内断层共 11 层 其中除 F11逆断层外 F1 F10均为正断层 断层落差最大 120 150 米 最小为 0 17 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 04 0 064 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 H4 m 管路效率 当管路架设在斜井 且倾角时 g 20 30a77 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 200MD 43 6 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 8 244 min 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 9 0 89 当管路在斜井中铺设 g g 且倾角 时 0 83 0 8 时 0 8 0 77 时 30 g 30 20 g 20 0 77 0 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 600 10 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 n2 0 7n1 0 7 2 1 4 和 n2 Qmax Qe n1 900 450 2 0 取 n2 2 检修泵数 n3 0 25 n1 0 25 2 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 325 13 无缝钢管 则排水内径 325 2 13 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 5 24 01464 5 36 0273 7 0 50 0 953 5 24 01524 5 36 02998 0 75 0 1023 5 28 01594 5 36 03258 0 75 0 1083 5 28 01685 0 45 03518 0 75 0 1144 0 28 01805 0 45 03779 0 75 0 1214 0 32 01945 0 45 04029 0 75 0 1274 0 32 02036 0 50 04269 0 75 0 1334 0 32 02196 0 50 04599 0 75 0 1404 5 36 02457 0 50 04809 0 75 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 2Ccm 0 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 2 5 1 288 0188 0 0188 0 p g p Q d m261 0 215 0 式中 排水管内径 pd m 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 2 5 1 从标准 YB231 70 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 0 1 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 YB231 70 钢管规格表中选取的无缝钢管 内径xd pd 8273 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 339 329 50 40 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 mHM420 79 0 M mHsM4 5 kWNM520 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 40 50 m 40 50 m 564 574 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 v 1 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 m3 h 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 79 0 85 0 85 0 8 0 68 1Mmax 0 8 0 68 2M 3 稳定性校核 H 524 0 9iH0 0 9 700 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 5 2 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 10 100KW 时 取 1 1 1 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 95 0 98 c 电动机效率 对于大电动机取 0 9 0 94 小电动机取 0 82 0 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 0 394 0 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 9 Papn 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 5 2 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 5 2 0m 2 b 水泵基础边到吸水井一侧墙壁距离 一般取 0 8 1 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 0 4 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 200MD 43 6 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 能取得更为明显的经济效益 4 2 绿色 流水通道 每年雨季来临时 工作面先后进入顶板富水区 采面平均涌水量 120m3 h 涌水从切 巷及两巷携带大量粉煤进入 110m 运输大巷和 100m 回风大巷 虽然经过 2000m 的水沟进行 沉淀后进入水仓 但不仓仍然需 15d 清挖一次 随着涌不量的增加 煤粉的沉淀速度远大于 清挖的速度 绿色 流不通道的设计及施工势在必行 4 2 1 绿色 流水通道的设计目的 如果矿井水仓中的内环因沉淀物淤满 而外环正在清挖时 将 绿色 流水通道内的配 水阀门打开 让矿井所有涌水 不直接由乘人车场进入中央泵房配水井 从而保证正常排水 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 论文 30 为外环水仓清挖工作赢得宝贵的时间 当外环水仓清挖完毕后 及时关闭水阀门 执行原来 的排水程序 然后再清挖内环水仓 4 2 2 绿色 流水通道的设计 从乘人车场处开口向中央泵房施工 32m 的流水通道 采用锚网喷支护 半圆拱 1m 1m 水沟与中央泵房的 5 吸水井相通 如图 4 1 所示 按照 煤矿安全规程 第二百七十九条 规定 通道应设密闭门 但考虑泵房已有条通道 能够保证设备正常出入 密闭式挡水墙比 密闭门更安全 在通道中部设置一道 1m 厚的挡水墙 并在墙下水沟内安装一个 的阀门用于控制水量 mm1000 123 7 6 8 9 10 4 5 图 4 1 绿色 流水通道剖面示意图 1 乘人车场 2 绿色 流水通道 3 挡水墙 4 中央泵房 5 1000m 钢管 6 配水阀门 7 8 水沟 9 配水巷 10 配水井 4 2 3 配水阀门的改造 配水阀门外侧连接一节 1000mm 长的高度钢管 钢管外侧沿径向按 500mm 间距焊接 的螺纹钢筋 mmmm50020 4 2 4 挡水墙的施工 首先在配水阀门安装位置向巷道断面四周掏 500mm 壁槽 并按 800mm 的间距安装两排 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 论文 31 的树脂锚杆 锚杆外露 500mm C25 砼浇灌前将锚杆外露部分与配水阀门mmmm200020 上焊接钢筋及预埋钢筋之间捆扎牢固 确保浇灌后的挡水墙与通道巷壁浑然一体 4 2 5 使用效果 通过 绿色 流水通道 使涌水量大 水仓清挖速度慢 水文地质复杂的矿井 能够增 强矿井抵抗水灾的能力 为矿井安全生产开启一盏绿灯 绿色 流水通道只是应急的通道 从矿井的长远考虑 需要改进水仓的清挖方式来加 快其清挖速度 也可将水仓扩容来延长其淤满的时间 从根本上解决矿井的排水安全问题 4 3 水仓自动清挖 根据 煤矿安全规程 规定要求 在每年雨季来临之前 必须对水仓的作业方式为人工 清挖 水仓清挖不彻底 一直困扰着煤矿清仓难题 中国矿大研制开发的 MSQ 4 型水仓 自动清挖设备 通过在水仓清挖试验 取得了很好的效果 4 3 1 水仓清挖常用的几种方法 人工清挖 首先用主排水泵把水仓中浓度较稀的煤泥水抽排掉 然后采用人工的方法用铁锨及桶等 工具将水仓煤泥水装入矿车中 或采用泥浆泵抽排装矿车 经斜巷绞车运至大巷 由电机车 外运升井 设备投入大 使用车皮多 运输环节复杂 占用人员多 工作量大 清挖时间长 致使井上下沿途淤泥积水 污染运输环境 井下巷道晾干 在井下水仓吕浠煤泥抽排后 通过污水泵将水仓中煤泥水抽排到同一水平废弃的巷道沉 淀晾干 再用人工清挖运到地面 周转时间长 工人劳动强度大 水仓粗煤泥清挖机 通过专用泵抽排煤泥水到振动脱水设备进行脱水 此方法解决了大于 0 1 以上煤泥水 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 论文 32 的处理仍不能解决 煤泥自动间装车机 通过机械螺旋叶轮与刮板机的组合 整机沿着轨道自动向前行走 把水仓煤泥中的煤泥 水输送到矿车中 不能解决煤泥水脱水问题 存在着运输量大 污染环境等问题 以上各种煤泥清挖处理 不能真正解决煤矿井下水仓煤泥处理问题 存在着劳动强度大 污染环境 使用车皮多 运输环节复杂 细颗粒煤泥无法解决等问题 这些问题严重影响着 煤矿安全文明生产 4 3 2MSQ 4 型水仓自动清挖设备组成 MSQ 4 型水仓自动清挖设备由清挖设备 过滤缓冲设备 加压设备 煤水分离设备组 成 MSQ 4 型自动清挖设备技术参数 水仓清挖系统型号 MSQ 4 型 回收粒度 0 1 5 清挖速度 t h 1 脱水后 装车最大高度 1200 入料浓度 25 45 含煤泥量 回收后煤泥水份含量 含水量 25 电源电压 380 600 最大设备外型尺寸 长 x 宽 x 高 4380X1600X2400 适用于水仓长度 m 400 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书 论文 33 4 3 3 水仓清挖工艺流程图 过滤缓冲设备加压设备煤水分离设备矿车 清挖设备煤泥水仓另一水仓 4 3 4 工作原理 该水仓自动清挖处理设备由清挖设备从煤矿井下水仓搅抽煤泥水 并通过排水管排入过 滤 缓冲装置 煤泥水在过滤 缓冲装置作用下 过滤掉大颗粒物料 形成稳定的细物料从 底口由加压泵抽排出 进入脱水设备 煤泥水混合物在煤水分离设备作用下 使水 煤混合 物分离 水经溢流管排出后回流到另一水仓 再由主排水泵抽出 煤水分离设备中的煤饼进 入矿车装车 4 3 5 应用效果 人工清挖效率低 采用 MSQ 4 型矿井水仓煤泥自动清挖系统后 实现了清挖的自动 化作业 从给料加压开始至脱水装车整个循环时间约 20min 平均每小时能装 车 每班仅 需要 人