矿井潜水泵排水系统设计(doc 42页).doc

1 矿井潜水泵排水系统设计矿井潜水泵排水系统设计 孙村煤矿孙村煤矿 2 孙村煤矿矿井潜水泵排水系统设计汇报材料孙村煤矿矿井潜水泵排水系统设计汇报材料 尊敬的各位领导 首先 对各位领导莅临孙村煤矿检查指导工作表示热 烈的欢迎和衷心的感谢 现将 矿井潜水泵排水系统设计 方案 向各位领导汇报如下 不当之处 敬请批评指正 一 矿井概况 山东能源新矿集团有限责任公司孙村煤矿于 1948 年建矿投产 矿井原设计能力60万吨 年 后经多次生产技术改造 矿井生产能力 逐年提高 97年核定矿井生产能力90万吨 年 2002年核定矿井生产 能力120万吨 年 2006年核定矿井生产能力140万吨 年 孙村煤矿采用副立井 主斜井多水平中央石门开拓方式 全井 田内有6个由地面直接开凿的井筒进入井下 分布在井田南北两区 南区有主斜井 东斜井 西斜井 已停用 和 400风井 北区有副 立井和回风立井 共有 75m 210m 400m 600m 800m和 1100m六个开采水平 目前 800m水平及以上的各开采水平已基本结 束开采 1100m水平为主要生产水平 矿井通风方式为混合式 通风方法为抽出式 进风井4个 即东 斜井 西斜井 主斜井 副立井 回风井2个 即北区回风立井 400风井 400风井服务后一采区 后四采区 前四W采区 北区回 风立井服务前三 扩大区 后三采区 3 二 矿井排水系统现状 孙村煤矿井下目前有四个水平均设中央泵房及水仓 矿井排水由立排和斜排组成 分四个水平排水 现建有 210 水 平 400 水平 800 水平和 1100 水平四个中央泵房及配电所 210 泵房 400 泵房 800 泵房和 1100 泵房均已实现排水自动 化 由地面集控室集中控制排水 210 泵房现安装 PJ150 7 型 5 台 其中 3 台工作 1 台备用 1 台检修 水泵排水量为 300m3 h 扬程 450 7m 电动机 YBJC4503 4 710KW 敷设两趟管路 管径 325mm 管路一趟 管径 273 mm 管路一趟 210 水平水仓 主仓 1200m 副仓 1200m 400泵房现安装MD450 6 11型3台 其中1台工作 1台备用 1台检修 流量为450m3 h 扬程660m 配备YKK5601 4型电机3台 功率为1250KW 敷设管径 325mm管路两趟 直接排至地面 400水 平水仓 主仓1800m 副仓1500m 800 现安装 HDM420 12 水泵五台 其中 2 台工作 2 台备用 1 台检修 水泵流量为 420 m3 h 扬程 1127 9m 配备 YB800 4 型电 机 功率为 2240KW 敷设 377mm 的管路 2 趟 1100 水平涌水排 至此处 由 800 泵房采用立排排至地面 800 水平水仓 主仓 1010m 副仓 724m 1100水平中央泵房安装三台MDA500 57 6水泵 其中1台工作 1台备用 1台检修 水泵流量为500 m3 h 扬程342m 配备YB2450 4型电机 功率为710KW 敷设 325mm的管路2趟 该水平涌水通过 4 1100前三四层回风巷排至 800东大巷水沟 经大巷水沟进水仓 1100水平水仓 主仓2400m 副仓1600m 三 矿井涌水量 根据 孙村煤矿水文地质类型划分报告 矿 井 各 水 平 涌 水 量 表 m3 h 涌水量 水平 正常最大 210m31 984 400m156 3447 600m4392 4 800m105 8153 5 1100m120 9184 1 四 各个水平中央泵房排水时间校验 1 1100 水平中央泵房排水时间校验 正常涌水时 h 20h 满足 24 120 9 Tm5 8 1 500 最大涌水时 h 20h 满足 24 184 1 Tm8 84 1 500 利用 325 10 排水管路 通过 1100 前三四层回风巷 800 东大巷疏水至 800 水仓 2 800 水平中央泵房排水时间校验 800m水平的正常涌水量 269 7m3 h 600m水平 43m3 h 800m水平 105 8m3 h 1100m水平 120 9m3 h 最大涌水量 430 m3 h 600m水平 92 4m3 h 800m水平 153 5 m3 h 5 1100m水平 184 1m3 h 800m水平中央泵房实际是同时排了 600m 800m和 1100m水平的涌水量 正常涌水时 h 20h 满足m 2443 105 8 120 9 T15 41 1 420 最大涌水时 h 20h 满足m 24153 5 184 1 T12 29 2 420 92 4 3 400水平中央泵房排水时间校验 正常涌水时 h 20h 满足m 24 156 3 T8 34 1 450 最大涌水时 h 20h 满足m 24 447 T11 92 2 450 4 210 水平中央泵房排水时间校验 正常涌水时 h 20h 满足m 24 31 9 T2 55 1 300 最大涌水时 h 20h 满足m 24 84 T6 72 1 300 五 矿井潜水泵排水方案 1 方案立项依据 根据 煤矿安全规程 第二百七十三条 水文地质条件复杂或有 突水淹井危险的矿井 应当在井底车场周围设置防水闸门或在正常 排水系统基础上另外安设具有独立供电系统且排水能力不小于最大 涌水量的潜水泵 根据 孙村煤矿水文地质类型划分报告 分析孙村煤矿属于水文 地质条件复杂矿井 应当在井底车场周围设置防水闸门或在正常排 水系统基础上另外安设具有独立供电系统且排水能力不小于最大涌 水量的潜水泵 因孙村煤矿深部水压大于 5MPa 巷道布置错综复杂 6 在井底车场附近设置防水闸门不具备条件 因此采取增设潜水泵排 水系统的方案 2 排水现状 矿井排水采用立排排水和斜排排水两种方式 井下共设 4 个中 央泵房 分别设在 210 400 800 1100 水平 210 水平中央泵房 通过 210 管子井直排至地面 该水平所有工作面均开采完毕 在今后的生产过程中 无正常采掘活动 该涌水量主要受地表降水 影响 雨季涌水量呈增大趋势 由于 210 水平开采结束 今后已不 再进行采掘活动 进而不存在由于采掘活动造成突水的可能 400 水平中央泵房 通过 600 老副井 210 大巷 西斜井直排至地面 该水平仅剩 400 风井 老皮带井保护煤柱 包含 2 4 11 13 15 煤层 尚 未开采 其他工作面均开采结束 该涌水量主要受地表降水影响 雨季涌水量呈增大趋势 800 水平中央泵房 通过 2 趟排水管通过 800 东大巷和 800 风井直接排至地表北立 井工业广场 主要有 800 1100 后一采区 11 13 15 层 800 前组中区 2 4 层 800 后四采区 11 13 15 层煤 等采 掘工作面 根据 煤矿安全规程 第二百八十条规定 新建 改扩 建矿井或生产矿井的新水平 正常涌水量在 1000m3 h 以下时 主要 水仓的有效容量应容纳 8h 的正常涌水量 计算得出水仓容积应为 269 7 m3 h 8 h 2157 6 m3 实际只有 1734m3相差 423 6 m3 不符 合规定 需进行扩修或新建水仓 7 4 1100 水平中央泵房 通过 1100 前三管子道排至 800 东大巷水沟 由 800 东大巷水 沟淌至 800 水仓 目前 1100 水平为主要开采水平 主要有 1100 前组扩大二采区 2 4 11 层 1100 前组二采下山区 2 4 层 1100 前组三采下山区 2 4 层 1100 后组三采区 11 层 1100 前组三采区立井保护煤柱 2 4 11 层 1100 水平有较 为完善的排水系统 由于 1100 水平和 800 水平为接力排水 1100 水平涌水量排至 800 水平 再由 800 水平排至地面 经以上分析 在 800 水平或 1100 水平安设潜水泵排水系统 第一方案 将 800 泵房内水泵撤除 第一方案 在 800 水平现有水仓 安装三台潜水泵 一台潜 水泵与现有立排管路连接排至北立井地面水池 两台潜水泵经新敷 设管路排至 400 防尘水池 因 800 水仓设计容量724m3 1010m3 共计 1734 m3 800 水平的 正常涌水量为269 7m3 h 其中 600m 水平 43m3 h 800m 水平 105 8m3 h 1100m 水平 120 9m3 h 根据 煤矿安全规程 第二 百八十条规定 新建 改扩建矿井或生产矿井的新水平 正常涌水量 在 1000m3 h 以下时 主要水仓的有效容量应容纳 8h 的正常涌水量 计算得出 269 7 m3 h 8 h 2157 6 m3 1734 m3 不符合规定 需对水 仓进行扩容 在 800 水仓内安装潜水泵 设计利用 800 立排管路 377 22 的备用管路 在立排备用管路上安设闸阀 逆止阀 使 8 的潜水泵排水系统和 800 泵房排水系统相互独立 矿井突水时 800 泵房水泵停止工 作 潜水泵投入工作 再由水仓敷设两趟管路经 800 东大巷 800 后一大巷 800 副井 600 副井至 400 防尘水池 再由 400 泵房水泵将涌水排至矿内地面水池内 在雨季可以作为抢 险系统 枯水季节还可以补充 400 防尘水池内防尘水和洗选厂用水 解决 400 水平防尘水和洗选厂用水短缺问题 还可以减少对北立井 地面的环境污染 泵房 水仓位置 9 400水平 地面水池 立排管路 北立井地面 800水仓 800水平 800泵房 800东大巷 第一方案 排水系统图 第二方案 在 800 水平新建水仓 沉淀池 安装三台潜水泵 一台潜水泵与现有立排管路连接排至北立井地面水池 两台潜水泵 经新敷设管路排至 400 防尘水池 在新建水仓内安装潜水泵 设计利用 800 立排管路 377 22 的备用管路 在立排备用管路上安设闸阀 逆止阀 使 的潜水泵排水系统和 800 泵房排水系统相互独立 矿井突水时 800 泵房水泵停止工作 潜水泵投入工作 利用工作管路和备用管路进行 排水 再由水仓敷设两趟管路经 800 后一大巷 800 副井 600 副 井至 400 防尘水池 再由 400 泵房水泵将涌水排至矿内地面水池内 在雨季可以作为抢险系统 枯水季节还可以补充 400 防尘水池内防 10 尘水和洗选厂用水 解决 400 水平防尘水和洗选厂用水短缺问题 还可以减少对北立井地面的环境污染 750 17米 沉 淀 池 沉 淀 池 H 5 0 60 H 3 9 60 850 800 27 26 25 外水仓 内水仓 管 子 道 176米 137米 100米 68米 80米 55米 57米 90米 1050皮带巷 800 贯 穿 石 门 西翼总回 800前三轨道巷 第二方案泵房位置 11 400水平 400防尘水池 地面水池 原立排管路 地面 800新水仓 800水平 第二方案 排水系统图 第三方案 在 800 前三轨道巷内新建水仓 沉淀池和泵房 安装三台卧泵 敷设排水管路至 400 水平 作为矿井正常排水系统 在新建水仓内安装潜水泵排水系统 作为矿井的抢险排水系统 在 800 前三轨道巷内开门顺煤层施工主 副水仓 主水仓设计 容量 3400m3 副水仓设计容量 2500m3 利用 800 前三配电所 疏水 巷分别布置 1 个沉淀池 将 800 贯穿石门与矸石井贯通 在此巷道 内顺煤层施工管子道与 1050 皮带巷贯通 将现有 800 泵房报废 在新建泵房安装三台卧泵 敷设管路 325 12 经 800 贯穿石门 800 副井 600 副井至 400 防尘 水池 再由 400 泵房水泵将涌水排至矿内地面 做为矿井正常排水 系统 来补充 400 防尘水池内防尘水和洗选厂用水 解决 400 水平 防尘水和洗选厂用水短缺问题 还可以减少对北立井地面的环境污 染 12 在 800 新水仓内两台潜水泵 利用 800 立排两趟管路 377 22 直接排至北立井地面 做为矿井抗灾抢险排水系统 矿井突水时 潜水泵投入工作 利用 立排管路将涌水直接排至北立井地 面 检4 27 26 26 25 外水仓 顺二层 内水仓 顺四层 180米 160米 90米 沉 淀 池 沉 淀 池 801 45 18米 806 47 22米23 50米 98米 30 70米 6 泵房 95米 806 47 806 47 806 47 801 45 806 47 42米 配电所 749 790 98 14 第三方案 新泵房位置 13 400水平 400防尘水池 800新泵房 800水平 第三方案 新泵房卧泵排水系统图 14 地面水池 立排管路 北立井地面 800新水仓 800水平 第三方案 潜水泵排水系统图 第四方案 在 1100 泵房内安装一台潜水泵 沿 1100 前三四 层回风巷再敷设一趟排水管路至 800 水平 在 800 前三与 800 泵 房立排管路合茬 直接排至地面 在 1100 泵房 4 小井子 小井子需进行扩建 内安装一台潜水 泵 敷设一路排水管路经 1100 前三四层回风巷至 800 水平 在 800 前三与原 800 泵房立排管路合茬 将涌水直接排至北立井地面 将现有 800 泵房报废 在新建泵房内安装五台卧泵 三台泵由 新敷设两趟管路经 800 贯穿石门 800 副井 600 副井至 400 防 尘水池 或经 800 贯穿石门 800 后一十三层运煤上山 600 副 15 井至 400 防尘水池 再由 400 泵房水泵将涌水排至矿内地面 两 台使用原 800 泵房水泵 利用一趟立排管路排至北立井地面 做为 矿井正常排水系统 补充 400 防尘水池内防尘水和洗选厂用水 解 决 400 水平防尘水和洗选厂用水短缺问题 还可以减少对北立井地 面的环境污染 1100泵房 1100水平 立排管路 北立井地面 北立井地面水池 第四方案 潜水泵排水系统图 第五方案 在 1100 泵房安装一台潜水泵 沿 1100 前三四层 回风巷再敷设一趟排水管路至 800 水平 将 1100 水平涌水排至 800 水平 在 800 新建泵房内安装三台潜水泵 排水管路与现有立 排管路相连接 排至北立井地面 在 1100 泵房 4 小井子 小井子需进行扩建 内安装一台潜水 泵 敷设一趟排水管路经 1100 前三四层回风巷至 800 水平 将 16 1100 水平涌水排至 800 新水仓 在 800 新泵房内安装三台潜水泵 排水管路与现有立排管路相连接 排至北立井地面 第五方案 潜水泵排水系统图 3 安装潜排系统方案可行性分析 经研究制定了以上五种方案安设潜排系统 根据安设潜排系统 的经济 技术 安全可靠性的方面进行对比 经济 技术 安全可靠性比较表 方 案 优点缺点 198 800水平 800新水仓 原立排管路 地面水池 1100泵房 1100前三四层 17 第 一 方 案 1 可以充分利用原有工程及设施 2 解决 400 水平防尘水池和洗选厂枯水季节缺水 问题 3 既可以直排地面又可以排至 400 水平 4 矿建工程量小 只需要对现有水仓进行修复 1 供电线路较长 2 需要敷设排水管路至 400 水平 3 存在重复折返排水现象 4 由泵房排至矿内地面 排水管 路较长 排水经济性差 5 管路的维修维护工作量大 第 二 方 案 1 解决 400 水平防尘水和洗选厂用水短缺问题 2 解决因 800 东大巷采动影响巷道变形导致排水 系统断管的安全隐患 3 减少管路的维修维护工作量 4 解决 800 水平存在重复折返排水 经济运行不 合理现象 5 实现双向排水 提高 800 水平排水的安全性 6 从北立井降压站供电时 供电距离短 安全可 靠性高 7 可以充分利用原有工程及设施 1 需新建水仓 沉淀池 2 矿建工程量大 施工时间长 3 需新敷设排水管路 第 三 方 案 1 解决 400 水平防尘水和洗选厂用水短缺问题 2 解决因 800 东大巷采动影响巷道变形导致排水 系统断管的安全隐患 3 解决 800 水平存在重复折返排水 经济运行不 合理现象 4 可以充分利用原有管路作为正常排水管路 减 少管路投入 1 需新建水仓 沉淀池和泵房 2 矿建工程量大 施工时间长 3 需新敷设排水管路较多 管路 安装工程量较大 第 四 方 案 1 解决因 800 东大巷采动影响巷道变形导致排水 系统断管的安全隐患 2 解决 400 水平防尘水和洗选厂用水短缺问题 3 从北立井降压站供电时 供电距离短 安全可 靠性高 4 实现双向排水 提高 800 水平排水的安全性 可以充分利用原有工程及设施 1 需使用扬程较大潜水泵 2 需对 1100 泵房小井子进行扩建 3 需要敷设排水管路 4 从北立井降压站供电时 供电 距离长 第 五 方 案 1 解决 400 水平防尘水和洗选厂用水短缺问题 2 解决因 800 东大巷采动影响巷道变形导致排水 系统断管的安全隐患 3 减少管路的维修维护工作量 4 解决 800 水平存在重复折返排水 经济运行不 合理现象 1 设备投入较多 2 需对 1100 泵房小井子进行扩建 3 需新敷设排水管路 4 从北立井降压站供电时 供电 距离长 5 需新建水仓 沉淀池和泵房 经以上五种方案相比较 优先采用第一方案 18 六 潜水泵选型 一 利用 800 原立排管路排至北立井地面 潜水泵设计选型 1 设计依据 地面水池标高 198m 潜水泵吸水点标高 800m 垂直排水高度为 998m 800 最大涌水量 430m3 h 立排管路 377 22 排水管长度 1638m 2 设计计算 潜水泵必须的排水能力计算 800m水平的正常涌水量 269 7m3 h 最大涌水量 430 m3 h 正常涌水期 3 24 1 21 2 269 7323 64 20 Bzz Qqqmh 最大涌水期 3 maxmaxmax 24 1 21 2 430516 20 Qqqmh 式中 工作潜水泵具备的总排水能力 B Q 3 mh 工作和备用潜水泵具备的总排水能力 max Q 3 mh 矿井正常涌水量 z q 3 mh 矿井最大涌水量 max q 3 mh 19 潜水泵所需扬程估算 998 1108 89 0 9 sy B g H Hm 式中 估算潜水泵所需扬程 B Hm 侧地高度 即吸水井最低水位至排水管出口间的高度 sy H 差 一般可取 井底与地面标高差 sy Hm 管路效率 当管路在立井中铺设时 0 9 0 89 g g 当管路在斜井中铺设 且倾角 时 30 0 83 0 8 时 g 30 20 0 8 0 77 时 0 77 0 74 g 20 g 潜水泵的型号及台数选择 根据计算的工作潜水泵排水能力 初选潜水泵 选择与 800 泵 房排水能力相当的 BQS400 1200 30 2400 型潜水泵 流量 400m3 h 额定扬程 1200m 选用典型三泵两趟管路系统 一条管路工作一条管路备用 正 常涌水时 一台泵向一趟管路供水 最大涌水时 两台泵同时工作 就能达到 20h 内排出 24h 的最大涌水量 管路校核 dp 0 266m 26 6cm Vp 取 2m s0 0188 pQe V 0 5dp C cm 0 4 1 3 1PP 0 5 26 6 0 15 8000 4 109 78 800 1 3 109 78 1 20 1 92cm 19 2mm 式中 dp 标准管内径 需用应力 铸铁管 200kg cm2 焊接钢管 600kg cm2 无缝钢管 800kg cm2 p 管内液体压强 可用下式求出 p 0 11Hg kg cm2 109 78 kg cm2 Hg 管出口到水井水面标高差 m 此处为 998m 经计算现有 377 22 壁厚为 22mm 内孔为 333mm 符合要求 管路阻力及管网特性方程 管路总阻力系数 544 7 2 6 17100 02921638291 R 0 3330 3330 333g p 0 8972 10 4 管网特性方程 运行初期 H1 Hg RQ2 998 0 8972 10 4Q2 考虑管路淤积 H2 Hg 1 7RQ2 998 1 7 0 8972 10 4Q2 排水时间 最大涌水时两台泵工作 1 24Q24430 T12 9h nQ2400 排水时间为 12 9 小时 满足排水要求 电动机选择 21 电动机功率 c 1 1rQ H1 1105004001200 N2132KW 10003600100036000 7370 98 h h 选 BQS400 1200 30 2400 型潜水泵 流量 400m3 h 额定扬程 1200m 潜水泵配电动机功率 2400 KW 电压 6KV 采用现有 377 22 管路 即可满足要求 二 800 新水仓排至 400 水平 潜水泵设计选型 1 设计依据 400 防尘水池标高 400 潜水泵吸水点标高 800m 垂直排水高度为 400m 800 最大涌水量 430m3 h 至 400 排水管路长度 3015m 2 设计计算 潜水泵必须的排水能力计算 800m水平的正常涌水量 269 7m3 h 最大涌水量 430 m3 h 正常涌水期 3 24 1 21 2 269 7323 64 20 Bzz Qqqmh 最大涌水期 3 maxmaxmax 24 1 21 2 430516 20 Qqqmh 式中 工作潜水泵具备的总排水能力 B Q 3 mh 22 工作和备用潜水泵具备的总排水能力 max Q 3 mh 矿井正常涌水量 z q 3 mh 矿井最大涌水量 max q 3 mh 潜水泵所需扬程估算 400 500 0 8 sy B g H Hm 式中 估算潜水泵所需扬程 B Hm 侧地高度 即吸水井最低水位至排水管出口间的高度 sy H 差 一般可取 井底与地面标高差 sy Hm 管路效率 当管路在立井中铺设时 0 9 0 89 g g 当管路在斜井中铺设 且倾角 时 30 0 83 0 8 时 g 30 20 0 8 0 77 时 0 77 0 74 g 20 g 潜水泵的型号及台数选择 根据计算的工作潜水泵排水能力 初选潜水泵 选择与 800 泵 房排水能力相当的 BQS400 型潜水泵 流量 400m3 h 额定扬程 600m 排至 400 防尘水池 选用典型三泵两趟管路系统 一条管路工作一条管路备用 正 常涌水时 一台泵向一趟管路供水 最大涌水时 两台泵同时工作 就能达到 20h 内排出 24h 的最大涌水量 管路校核 dp 0 266m 26 6cm Vp 取 2m s0 0188 pQe V 23 0 5dp C cm 0 4 1 3 1PP 0 5 26 6 0 15 8000 4 44 800 1 3 44 1 0 79cm 7 9mm 预选水管外径 266 7 8 2 281 6mm 查标准 选用 325 12 无缝钢管 管路阻力及管网特性方程 管路总阻力系数 544 7 2 6 17100 02923015291 R 0 30 30 3g p 2 5474 10 4 管网特性方程 运行初期 H1 Hg RQ2 400 2 5474 10 4Q2 考虑管路淤积 H2 Hg 1 7RQ2 400 1 7 2 5474 10 4Q2 排水时间 最大涌水时两台泵工作 1 24Q24430 T12 9h nQ2400 排水时间为 12 9 小时 满足排水要求 电动机选择 c 1 1rQ H1 110500400600 N1066 1KW 10003600100036000 7370 98 h h 选 BQS400 型潜水泵 流量 400m3 h 额定扬程 600m 潜水泵配 24 电动机功率 1200 KW 电压 6KV 采用 325 12 管路 即可满足排水 要求 三 800 新泵房排至 400 水平 水泵设计选型 1 设计依据 400 防尘水池标高 400 潜水泵吸水点标高 800m 垂直排水高度为 400m 800 最大涌水量 430m3 h 至 400 排水管路长度 3015m 2 设计计算 潜水泵必须的排水能力计算 800m水平的正常涌水量 269 7m3 h 最大涌水量 430 m3 h 正常涌水期 3 24 1 21 2 269 7323 64 20 Bzz Qqqmh 最大涌水期 3 maxmaxmax 24 1 21 2 430516 20 Qqqmh 式中 工作潜水泵具备的总排水能力 B Q 3 mh 工作和备用潜水泵具备的总排水能力 max Q 3 mh 矿井正常涌水量 z q 3 mh 矿井最大涌水量 max q 3 mh 25 潜水泵所需扬程估算 400 500 0 8 sy B g H Hm 式中 估算潜水泵所需扬程 B Hm 侧地高度 即吸水井最低水位至排水管出口间的高度 sy H 差 一般可取 井底与地面标高差 sy Hm 管路效率 当管路在立井中铺设时 0 9 0 89 g g 当管路在斜井中铺设 且倾角 时 30 0 83 0 8 时 g 30 20 0 8 0 77 时 0 77 0 74 g 20 g 潜水泵的型号及台数选择 根据计算的工作潜水泵排水能力 初选潜水泵 选择与原 800 泵房排水能力相当的 MD450 型潜水泵 流量 450m3 h 额定扬程 550m 排至 400 防尘水池 选用三泵两趟管路系统 一条管路工作一条管路备用 正常涌 水时 最大涌水时 两台泵同时工作就能达到 20h 内排出 24h 的最 大涌水量 管路校核 dp 0 266m 26 6cm Vp 取 2m s0 0188 pQe V 0 5dp C cm 0 4 1 3 1PP 0 5 26 6 0 15 8000 4 44 800 1 3 44 1 26 0 8cm 8mm 预选水管外径 266 8 2 282mm 查标准 选用现有的 325 12 无缝钢管 管路阻力及管网特性方程 管路总阻力系数 544 7 2 6 17100 02923015291 R 0 30 30 3g p 1 5057 10 4 管网特性方程 运行初期 H1 Hg RQ2 400 1 5057 10 4Q2 考虑管路淤积 H2 Hg 1 7RQ2 400 1 7 1 5057 10 4Q2 排水时间 最大涌水时 1 24Q24430 T22 9h nQ450 排水时间为 22 9 小时 满足排水要求 电动机选择 c 1 1rQ H1 110500450550 N1099KW 10003600100036000 7370 98 h h 选 MD450 型水泵 流量 450m3 h 额定扬程 550m 水泵配电动机功 率 1200 KW 电压 6KV 采用 325 12 管路 即可满足排水要求 27 四 在 1100 泵房安装潜水泵排至北立井地面 潜水泵设计选型 1 设计依据 地面水池标高 198m 潜水泵吸水点标高 1100m 垂直排水高度为 1298m 1100 最大涌水量 184 1m3 h 立排管路 377 22 排水管长度 1050 1638 2688m 2 设计计算 潜水泵必须的排水能力计算 1100m水平的正常涌水量 120 9m3 h 最大涌水量 184 1m3 h 正常涌水期 3 24 1 21 2 120 9145 08 20 Bzz Qqqmh 最大涌水期 3 maxmaxmax 24 1 21 2 184 1220 92 20 Qqqmh 式中 工作潜水泵具备的总排水能力 B Q 3 mh 工作和备用潜水泵具备的总排水能力 max Q 3 mh 矿井正常涌水量 z q 3 mh 矿井最大涌水量 max q 3 mh 28 潜水泵所需扬程估算 1298 1442 22 0 9 sy B g H Hm 式中 估算潜水泵所需扬程 B Hm 侧地高度 即吸水井最低水位至排水管出口间的高度 sy H 差 一般可取 井底与地面标高差 sy Hm 管路效率 当管路在立井中铺设时 0 9 0 89 g g 当管路在斜井中铺设 且倾角 时 30 0 83 0 8 时 g 30 20 0 8 0 77 时 0 77 0 74 g 20 g 潜水泵的型号及台数选择 根据计算的工作潜水泵排水能力 初选潜水泵 选择与 800 泵 房排水能力相当的 BQS400 型潜水泵 流量 300m3 h 额定扬程 1500m 最大涌水时 一台泵工作就能达到 20h 内排出 24h 的最大涌水 量 管路校核 dp 0 231m 23 1cm Vp 取 2m s0 0188 pQe V 0 5dp C cm 0 4 1 3 1PP 0 5 23 1 0 15 8000 4 142 78 800 1 3 142 78 1 2 23cm 22 3mm 29 式中 dp 标准管内径 需用应力 铸铁管 200kg cm2 焊接钢管 600kg cm2 无缝钢管 800kg cm2 p 管内液体压强 可用下式求出 p 0 11Hg kg cm2 142 78 kg cm2 Hg 管出口到水井水面标高差 m 此处为 1298m 预选水管外径 231 22 3 2 275 6mm 查标准 选用 325 24 无缝钢管 配合现有 377 22 壁厚为 22mm 内孔为 333mm 符合要求 管路阻力及管网特性方程 管路总阻力系数 544 7 2 6 17100 02922888291 R 0 3330 3330 333g p 1 4636 10 4 管网特性方程 运行初期 H1 Hg RQ2 1298 1 4636 10 4Q2 考虑管路淤积 H2 Hg 1 7RQ2 1298 1 7 1 4636 10 4Q2 排水时间 最大涌水时 1 24Q24184 1 T14 7h nQ300 排水时间为 14 7 小时 满足排水要求 30 电动机选择 电动机功率 c 1 1rQ H1 1105003001500 N1999KW 10003600100036000 7370 98 h h 选 BQS400 型潜水泵 流量为 300m3 h 额定扬程 1500m 潜水 泵配电动机功率 2400 KW 电压 6KV 1100 水平至 800 水平敷设一 趟 325 24 的管路和现有 377 22 管路连接排至地面 即可满 足要求 五 在 1100 泵房安装潜水泵排至 800 水平 潜水泵设计选型 1 设计依据 800 水平标高 800m 潜水泵吸水点标高 1100m 垂直排水高度为 300m 1100 最大涌水量 184 1m3 h 排水管长度 1050m 2 设计计算 潜水泵必须的排水能力计算 1100m水平的正常涌水量 120 9m3 h 最大涌水量 184 1m3 h 正常涌水期 3 24 1 21 2 120 9145 08 20 Bzz Qqqmh 31 最大涌水期 3 maxmaxmax 24 1 21 2 184 1220 92 20 Qqqmh 式中 工作潜水泵具备的总排水能力 B Q 3 mh 工作和备用潜水泵具备的总排水能力 max Q 3 mh 矿井正常涌水量 z q 3 mh 矿井最大涌水量 max q 3 mh 潜水泵所需扬程估算 300 375 0 8 sy B g H Hm 式中 估算潜水泵所需扬程 B Hm 侧地高度 即吸水井最低水位至排水管出口间的高度 sy H 差 一般可取 井底与地面标高差 sy Hm 管路效率 当管路在立井中铺设时 0 9 0 89 g g 当管路在斜井中铺设 且倾角 时 30 0 83 0 8 时 g 30 20 0 8 0 77 时 0 77 0 74 g 20 g 潜水泵的型号及台数选择 根据计算的工作潜水泵排水能力 初选潜水泵 选择 BQS400 型 潜水泵 流量 300m3 h 额定扬程 400m 最大涌水时 一台泵工作就能达到 20h 内排出 24h 的最大涌水 量 32 管路校核 dp 0 231m 23 1cm Vp 取 2m s0 0188 pQe V 0 5dp C cm 0 4 1 3 1PP 0 5 23 1 0 15 8000 4 33 800 1 3 33 1 0 585cm 5 85mm 式中 dp 标准管内径 需用应力 铸铁管 200kg cm2 焊接钢管 600kg cm2 无缝钢管 800kg cm2 p 管内液体压强 可用下式求出 p 0 11Hg kg cm2 33 kg cm2 Hg 管出口到水井水面标高差 m 此处为 300m 预选水管外径 231 10 1 2 251 2mm 查标准 选用 273 10 无缝钢管 符合要求 管路阻力及管网特性方程 管路总阻力系数 544 7 2 6 17100 02921050291 R 0 3330 3330 333g p 0 6308 10 4 管网特性方程 运行初期 H1 Hg RQ2 300 0 6308 10 4Q2 考虑管路淤积 H2 Hg 1 7RQ2 300 1 7 0 6308 10 4Q2 排水时间 33 最大涌水时 1 24Q24184 1 T14 7h nQ300 排水时间为 14 7 小时 满足排水要求 电动机选择 电动机功率 c 1 1rQ H1 110500300400 N533KW 10003600100036000 7370 98 h h 选 BQS400 型潜水泵 流量 300m3 h 额定扬程 400m 潜水泵配 电动机功率 600 KW 电压 6KV 采用现有 273 10 管路 即可满足 要求 七 排水供电 1 供电现状 孙村矿现有四座 35KV 降压站 分别是北立井降压站 矿内降压 站 中心区降压站和新申降压站 其中为矿井生产服务的降压站是 北立井降压站 矿内降压站 矿内降压站正常运行的线路来自东都变电所 35KV 孙矿线线路 全长 3183 米 导线为 LGJ 120 钢芯铝绞线 是该站的主回路 备 用回路来自中心区配电站的 35KV 中孙线 站内目前安装两台 SF9 12500 35 6 变压器 一台运行 一台备用 站内 35KV 设备采 用 KYN 35 型隔离小车式高压开关柜 共有 9 面 6KV 安装 GG 6A F 型高压开关柜 30 面 该站采用河南许继的 XWJK 3100 34 变电站综合自动化监控系统 保护类型齐全 灵敏可靠 主要负荷 为 地面副井绞车 主运皮带井 洗选厂 矸石山 锅炉房以及井 下 600 水平以上负荷 北立井降压站两路 35KV 电源均来自陈家庄变电站 电源线路全 长 1920 米 其中 YJV22 26 3 150 35 交联电缆长 1370 米 LGJ 150 钢芯铝绞线长 550 米 目前站内安装一台 SF7 16000KVA 变压器 一台 SF11 16000KVA 主变压器 两台变压器一备一用 35KV 电源电 压经变压器变成 6KV 向高压负荷供电 该站 35KV 设备采用 JYN1 35 型隔离小车式高压开关柜 共有 9 面 6KV 安装 KYN28 型 高压真空开关柜 28 面 该站采用河南许继的 CBZ 8000 变电站综合 自动化监控系统 保护类型齐全 灵敏可靠 安装一套 SVG 高压无 功补偿装置补偿矿井功率因数 该站主要负荷有北立井绞车 北立 井提风机 北风井提风机 井口空调 制冷机 以及井下 800 水平 及以下全部负荷 2 供电方案的确定 根据 煤矿安全规程 第二百七十三条 水文地质条件复杂或 有突水淹井危险的矿井 应当在井底车场周围设置防水闸门或在正 常排水系统基础上另外安设具有独立供电系统且排水能力不小于最 大涌水量的潜水泵 潜水泵电源由北立井降压站直供 在北立井降 压站安装 2 台进线柜 1 台联络柜 3 台启动柜和 3 台电抗器柜 沿 立井井筒敷设三条 MYJV22交联电缆直供 3 台潜水泵 形成独立的供 电系统 3 潜水电泵供配电及控制 35 潜水电泵控制方式为一控一 起动柜选用 6kV 级无锡军工电力 设备有限公司 KYGC 型永磁式高压真空配电装置 2 台 起动柜安装在 北立井 35kV 变电站 6kV 配电室内 潜水泵配电电缆自起动柜引出后 经副立井井筒引至井下潜水电泵 电缆选用 MYJV42 6kV 型铜芯交联 聚乙烯绝缘粗钢丝铠装聚氯乙烯护套电力电缆 3 条 潜水泵起动柜配置配南瑞继保微机保护装置 带通讯接口 电动 机综合保护装置用于保护潜水泵 具有以下保护功能 启动时间过长 保护 定时限过流保护 过负荷保护 过热保护 零序电流保护 负 序电流保护 过电压 低电压保护和漏电保护 控制回路异常告警 PT 断线告警等 潜水泵设自动控制系统一套 可显示电气和排水系统各有关参 数 运行画面以及储存相关信息 控制系统由电泵智能保护器 控 制屏 自动控制系统后台 井下远程监控箱 传感器及联系电缆组 成 电泵智能保护器具有绕组温度超限报警 绕组温度超限跳闸 电机缺水保护 水仓上水位 下水位报警 控制器带输出接口 与 控制系统后台进行连接 通讯 实时监控保护器运行状况 潜水泵控制均可实现地面值班室内及泵房就地两地控制 具有 电流 电压 压力等基本参数显示 抢险等特殊工况时能从地面将 井下电气部分隔离 由地面进行起停操作 一 选用功率为 1200KW 潜水泵供电设施选型 校验 1 供电电缆验算 1 按最大计算电流选择电缆 36 供电负荷额定功率为 1200KW 2 台潜水泵 总负荷 2400KW 供电距离 L 1 5Km 长时工作电流 20 85 1 1000 102 24 3cos360 8 x j kP IA Ue 矿井高压供电年利用小时数一般为 3000 5000 小时 选用铜芯 电缆 查 煤矿电工手册 第五册表 10 3 2 经济电流密度 Jj 2 25 Sj Ig Jj 102 24 2 25 45 44mm2 选择 6KV YJV22 3 70 电缆 2 按长时允许电流校验电缆截面 查 煤矿电工手册 表 12 2 26 YJV22 3 120 电缆允许载流量 218A 大于长时工作电流 109 1A 能够满足要求 3 按电缆短路时热稳定校验电缆截面 S min I 3 d3 t c 9160 0 25 93 4 49 mm2 I 3 d3 最大三相短路电流 t 假想动作时间 C 热稳定系数查 煤矿电工手册 表 10 3 3 35mm2 70mm2 按热稳定校验电缆截面满足要求 4 按允许电压损失校验 查 煤矿电工手册 公式 10 3 10 U PL R0 X0 Tg 10UN2 1000 2 1 0 1 0 08 0 62 10 6 32 37 1 8 5 按电压损失校验电缆截面 现有电缆符合要求 R0 X0 电缆线路单位长度的电阻及电抗 欧 千米 查 煤矿 电工手册 表 2 2 13 和 2 2 14 2 母线选择校验 1 按最大长时工作电流选择母线 20 852 1000 214 48 3cos360 8 x j kP IA Ue 查 煤矿电工手册 表 3 2 4 60 6 矩形铜母线允许载流量 1069A 故选用 60 6 矩形铜母线 2 校验母线热稳定性 A I 3 d3 KSKtf C 9160 0 25 87 52 mm2 满足要求 A 所选母线截面 mm2 C 材料热稳定系数 查 煤矿电工手册 表 3 1 7 KSK 集肤效应系数 母线截面小于 600mm2时取 1 tf 短路电流动作时间 一般取 0 25s 60 6 矩形铜母线热稳定性能满足要求 3 高压开关柜选用无锡军工电力设备有限公司 KYGC 型永磁式高压 真空配电装置 配南瑞继保微机保护装置 4 进线柜电流互感器的选择校验 最大涌水时 最大长时工作电流 20 852 1000 214 48 3cos360 8 x j kP IA Ue 38 电流互感器额定电流应满足 Ie1 1 2 1 5 Ig 1 2 1 5 214 48 257 4A 322A 选择电流互感器变比为 300 5 结论 进线柜电流互感器变比选择 300 5 5 潜水泵启动柜电流互感器的选择 最大计算电流 Ig P Ue cos 1000 3 6 96 2A 电流互感器额定电流应满足 Ie1 1 2 1 5 Ig 1 2 1 5 96 2 115 44A 144 3A 选择电流互感器变比为 150 5 结论 潜水泵启动柜电流互感器变比为 150 5 二 选用功率为 2400KW 潜水泵供电设施选型 校验 1 供电电缆验算 1 按最大计算电流选择电缆 供电负荷额定功率为 2400KW 2 台潜水泵 总负荷 4800KW 供电距离 L 1 5Km 长时工作电流 20 85 1 2400 245 38 3cos360 8 x j kP IA Ue 矿井高压供电年利用小时数一般为 3000 5000 小时 选用铜芯 电缆 查 煤矿电工手册 第五册表 10 3 2 经济电流密度 Jj 2 25 Sj Ig Jj 245 38 2 25 109 1mm2 39 选择 6KV YJV22 3 120 电缆 2 按长时允许电流校验电缆截面 查 煤矿电工手册 表 12 2 26 YJV22 3 120 电缆允许载流量 410A 大于长时工作电流 245 38A 能够满足要求 3 按电缆短路时热稳定校验电缆截面 S min I 3 d3 t c 9160 0 25 93 4 49 mm2 I 3 d3 最大三相短路电流 t 假想动作时间 C 热稳定系数查 煤矿电工手册 表 10 3 3 35mm2 120mm2 按热稳定校验电缆截面满足要求 4 按允许电压损失校验 查 煤矿电工手册 公式 10 3 1