煤矿井下供排水系统PPT课件.ppt

煤矿井下供排水系统 3 27 2020 1 一 煤矿井下供排水概述二 煤矿安全规程 中有关矿井给排水的规定 提纲 3 27 2020 2 1 矿井供排水的必要性 1 供水综连采生产用水 喷雾 灭尘 消防洒水 机车加水以及设备冷却等等 2 排水矿井涌水包括自然涌水和开采工程涌水 必须排出地面才不致于影响生产 一 煤矿井下给排水概述 3 27 2020 3 2 供水系统供水大体上可分为从地面供水和从井下供水 1 从地面供水 水源可来自于地面生活用水管网或打井取水 高位水池供水地面 加压泵房供水 2 从井下供水水源可来自于井下探放水清水 采空区清水涌水或来自于地面管网水加压泵房 管道加压泵井下供水系统与排水系统具有相似性 3 27 2020 4 3 排水系统 1 矿水矿水 涌入矿井的水统称为矿水 分为自然涌水和开采工程涌水 自然水 自然存在的地面水和地下水 地面水包括江 河 湖以及季节性雨水 融雪等 地下水包括含水层水 断层水和老空水 开采工程涌水 是与采掘方法或工艺有关的涌水 如矿井充填废水 水力采煤的动力废水等 3 27 2020 5 2 矿井涌水量矿井涌水量 单位时间内涌入矿井水仓的矿水总量称为矿井涌水量矿井涌水量受地质构造 地理特征 气候条件 地面积水和开采方法等多种因素的影响 各矿涌不量可能极不相同 而且一个矿在不同季节涌水量也是变化的 最大涌水量 通常在雨季和融雪期出现涌水高峰 此期间的涌水量称为最大涌水量 正常涌水量 除最大涌水期外其他时期的涌水量变化不大 一年内持续时间较长 此期间的涌水量称为正常涌水量 3 27 2020 6 3 排水系统分类直接排水系统 如各水平涌水量都很大 各水平可分别设置水仓 泵房和排水装置 将各水平的水直接排至地面 此方法的优点是上 下水平互不干扰 缺点是井筒内管路较多 集中排水系统 当上水平的涌水量较小时 可将上水平的水下放到下水平 而后由下水平的排水装置直接排至地面 此方法的优点是只需一套排水设备 缺点是上水平的水下放后再上提 损失了位能 增加了电耗 3 27 2020 7 分段排水系统 若下水平的水量较小或井过深 则可将下水平的水排至上水平的水仓内 然后集中一起排至地面 最终采用哪一种方案 要经过技术和经济比较后才能确定 3 27 2020 8 4 排水系统组成组成 水仓 水泵房和主排水设备水仓 用来专门储存矿水的巷道叫水仓 两个主要作用 一是储存 集中矿水 排水设备可以将水从水仓排至地面 二是沉淀矿水 因在流动过程中夹带大量悬浮物和因体颗粒 为防止排水系统堵塞和减轻排水设备磨损 在水仓中要进行沉淀 根据颗粒沉降理论 为了达到能把大部分细微颗粒沉淀于仓底 水在水仓中流动的速度必须小于0 005m s 而且流动时间要大于6小时 因此水仓巷道长不得小于100m 3 27 2020 9 水仓至少要有两个 一个主仓 一个副仓 以便清理时轮换使用 设主仓和副仓主要是为了在清理水仓的沉淀物同时 又能保证排水设备正常工作 煤矿安全规程 也要求这样做 水仓仓容的确定 一般应能容纳矿井正常8小时的涌水量 正常涌水量大于1000m3 小时的矿井 适用于以下公式 V 2 Q 3000 其中 V为水仓的有效容量 Q为矿井每小时正常涌水量 但 总有效容量不得小于4小时的矿井正常涌水量 3 27 2020 10 水泵房 专为安装水泵 电机等设备而设置的硐室 大多数主水泵房布置在井底车场附近 这样布置的优点是 便于矿水沿排水沟流向水仓排水设备运输方便靠近井筒 管路长度短 节约管材 减少了水头损失 同时增加了排水工作的可靠性通风条件好 改善了泵与电机的工作环境水泵房与中央变电所邻建 供电线路短 减少了供电损耗 3 27 2020 11 水泵房长宽高的确定 1 水泵房长度 L nL0 l1 n 1 n 水泵台数 L0 水泵机组的基础长度 l1 水泵机组的净空距离 一般为1 5 2m 2 水泵房宽度 B b0 b1 b2b0 水泵基础宽度 b1 水泵基础边行人侧墙壁的距离 以通过泵房内最大设备原则 一般为1 5 2m b2 水泵基础另一边到吸水井侧墙壁的距离 一般为0 8 1m 3 水泵房高度 应满足检修时起重的要求 根据具体情况确定 一般为3 4 5m 3 27 2020 12 5 排水设备的组成排水设备一般由水泵 电动机 启动设备 管路 管路附件和仪表等组成 3 27 2020 13 4 离心式水泵1 离心式水泵分类a D型水泵多级单吸分段式离心泵b MD型水泵单吸多级分段式耐磨离心式水泵c B型水泵单吸单级悬臂式离心泵d 吊泵多级单吸立式离心泵e IS型泵单吸单级清水泵f S型泵单级双吸泵井下最常用的是D型泵或MD型泵 3 27 2020 14 2 汽蚀现象水泵的汽蚀是影响水泵吸水高度的重要因素 水泵的吸水高度过大 可能在泵内产生汽蚀 汽蚀出现后 轻者使流量和扬程下降 严重时使泵无法工作 由于某些原因使泵内局部位置的压力降到低于水在相应温度的饱和蒸汽压时 水就会发生汽化 从水中析出大量汽泡 随着水的流动 低压区的这些汽泡被带到高压区时 会突然凝结 汽泡重新凝结后 体积突然收缩 便在高压区出现空穴 于是四周的高压水以很大的速度去填补这个空穴 此处会产生巨大的水力冲击 这种汽泡破裂凝结发生在金属表面时 就会使金属表面破坏 3 27 2020 15 5 排水系统工作a 水泵正常工作条件 1 稳定性工作条件泵在管路上稳定工作时 不管外界情况如何变化 泵的扬程特性曲线与管路特性曲线只有一个交点 并且只能是一个 反之是不稳定的 水泵运转时 对于确定的排水系统管路特性曲线基本上不变 对于确定的泵 其特性曲线随转速变化而变化 而转速与供电电压有关系 供电电压在一定范围内是经常变化的 3 27 2020 16 2 经济性工作条件为了提高经济效益 必须使水泵在高效区工作 通常规定运行工况点的效率不得低于最高效率的85 90 3 不发生汽蚀条件为保证水泵正常运行 实际装置的汽蚀余量应大于泵的允许汽蚀余量 总之 为保证水泵的正常 合理工作 必须满足 稳定性工作条件 工况点位于工业利用区 实际装置的汽蚀余量大于泵的允许汽蚀余量 3 27 2020 17 b 水泵工况点调节 水泵在确定的管路系统工作时 一般不需要调节 但若选择不当 或运行时条件发生变化 则需要对其工况点进行调节 由于工况点是由水泵的扬程特性曲线和管路特性曲线的交点决定的 所以要改变工况点 就可以采用改变管路特性或改变泵的扬程特性的方法达到 1 闸门节流法2 减少叶轮数目3 削短叶轮直径 3 27 2020 18 6 离心式水泵联合工作1 串联工作两台或两台以上水泵顺次连接 前一台水泵向后一台水泵进水管供水 称为串联工作 串联工作可以增加扬程 所以水泵串联常用于单台泵扬程不能满足需要的场合 2 并联工作两台或两台以上的泵同时向一条管路供水时称为并联工作 并联可以增加流量 所以并联一般用于一台水泵的流量不能满足要求或流量变化较大的场合 3 27 2020 19 二 煤矿安全规程 中有关矿井给排水系统的规定 3 27 2020 20 21 1 煤矿安全规程 第一百五十二条矿井必须建立完善的防尘供水系统 没有防尘供水管路的采掘工作面不得生产 主要运输巷 带式输送机斜井与平巷 上山与下山 采区运输巷与回风巷 采煤工作面运输巷与回风巷 掘进巷道 煤仓放煤口 溜煤眼放煤口 卸载点等地点都必须敷设防尘供水管路 并安设支管和阀门 防尘用水均应过滤 水采矿井和水采区不受此限 3 27 2020 22 2 煤矿安全规程 第二百一十八条矿井必须设地面消防水池和井下消防管路系统 井下消防管路系统应每隔100m设置支管和阀门 但在带式输送机巷道中应每隔50m设置支管和阀门 地面的消防水池必须经常保持不少于200m3的水量 如果消防用水同生产 生活用水共用同一水池 应有确保消防用水的措施 开采下部水平的矿井 除地面消防水池外 可利用上部水平或生产水平的水仓作为消防水池 3 27 2020 23 3 煤矿安全规程 第二百七十八条规定主要排水设备应符合下列要求 一 水泵 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 水文地质条件复杂的矿井 可在主泵房内预留安装一定数量水泵的位置 二 水管 必须有工作和备用的水管 工作水管的能力应能配合工作水泵在20h内排出矿井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 3 27 2020 24 三 配电设备 应同工作 备用以及检修水泵相适应 并能够同时开动工作和备用水泵 有突水淹井危险的矿井 可另行增建抗灾强排能力泵房 4 煤矿安全规程 第二百七十九条主要泵房至少有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