煤矿主排水系统设计

1、目录第一章设计的原始资料2第一节原始资料任务2第二章选型设计的步骤和方法2第一节水泵的选型2第二节管路的选择4第三节校验计算9第四节计算经济指标11参考文献1213煤矿主排水系统设计第一章设计的原始资料和任务第一节原始资料任务某竖井正常涌水量：110m3/h,最大涌水量130m3/h,井筒垂直高度：Hh=243,水处理34高度：H=8m|最大71水期65d,矿水中性，涌水密度1000N/m3,试选择一个可行的排水方案。第二章选型设计的步骤和方法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。第一节水泵的选型根据煤矿安全规程的

2、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

3、.2x110m3/h=132m3/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QBmax=24/20qma)=1.2qma>=1.2X130m3/h=156m3/h式中Qb一工作水泵具备白总排水能力，m3/h;QBmax-工作和备用水泵具备的总排水能力，m3/h;qz一矿井正常涌水量，m3/h;qmax-矿井最大71水量，m3/h。2、水泵所需扬程的计算HB=Hsy/刀g=(243+8+5)/0.9=284.4mHsy一排水高度，Hsy=hh+hc+HXHx吸水高度，初选H<=55.5m;此处取HX=5刀g一管道效率，与排水管敷设倾角a角有关，一般为：当a=900时，刀g=

4、0.90.89;当a>30时，Xg=0.830.8;a=3020时，刀g=0.8-0.77;a<20时，刀g=0.770.74。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150DM3理水泵。该水泵额定流量Qe=155m/h,单级额定扬程He=30m最高效率77%对应的允许吸上真空度为6.9m。(a)正常涌水时水泵工作台数n尸CB/QeA132/155=0.85取ni=1台(b)水泵级数i=HB/He=284.4/30=9.48取i=10级(c)备用水泵台数n2=0.7QB/Qe=0.7X132/155=0.595取n2=1台(d)检修水泵台数n3

5、=0.25QB/Qe=0.25x132/155=0.2125取n3=1台(e)最大涌水时工作水泵台数n4=QBmaXQe=156/155=1.01取m=2台因为n1+n2=1+1=2所以m+n2>n4(f)水泵总台数n=n+n2+n3=1+1+1=3台第二节管路的选择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

6、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沟网次泵房内管路布置图3、管路材料。由于井深大于200ml确定采用无缝钢管。4、排水管内径排水管直径d'p=0.0188Qe=0.0188155=0.166mvp2式中vp排水管内的流速，通常取经济流速vp=1.52.2(m/s)来计算。此处选vp=2m/s查表2-1,因井深小于400nl选管壁最薄的无缝钢管，外径180mm壁厚5mm则排水管内径dp=(180-2X5)mm=170mm5、吸水管直径：d'x=d'p+0.025=0.166+0.025=0.191mm选标准无缝钢管外径194mm壁厚5

7、mm内径dx为184mm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/mm893.524.01464.536.02737.050.0953.524.01524.536.02998.075.01023.528.01594.536.03258.075.01083.528.01685.045.03518.075.01144.028.01805.045.03779.075.01214.032.01945.045.04029.075.01274.032.02036.050.04269.075.01334.032.02196.050.04599.075.0

8、1404.536.02457.050.04809.075.0常用壁厚尺寸系列2.53.03.54.04.55.05.56.06.57.07.58.08.59.09.51011121314151617181920222528303236405056606370756、吸水管阻力损失:lxdxhwxlxdx90vx2g+，异vx2g7".6220.0349M+5.2+0.37+0.1=0.94m0.18412M9.8查表12-2,因dx=184,故二底二5.2,，90=0.37,匕异=0.1Kx=0.0349,取lx=7m允许吸水高度11v2YHxHs2g-hwx查150DM30生能曲线

9、，工业区最大流量时的Hs1二5.8m,故,1622Hx1=5.8-0.94=4.73mx29.87、排水管阻力损失计算估算管路长度排水管长度可估算为:Lp=Hy+(4050)m=243+8+5+(4050)m=(296306)m取Lp=305m,吸水管长度可估算为Lx=7m8、管路阻力系数R的计算沿程阻力系数吸水管=0.03490.021二0.021dx0.30.1840.3排水管Xp二二强二0=0.0357dx0-30.170.3x局部阻力系数吸、排水管及其阻力系数分别列于表2-2、表2-3中表2-2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15.290弯头10.37异径管10.1

10、£，x=5.67x表2-3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22X0.08=0.16逆止阀15.5转弯三通11.590弯头44X0.37=1.48异径管10.1直流三通44X0.1=0.430弯头22X0.37X30/90=0.25£Cx=9.39x9、排水管阻力损失:hwp =lppdpv22gZ，p=2,闸+，逆+4。90+2=30+，转通+，直通+匚异查表12-2,，闸=0.08,，逆=5.5,，转通=1.5,，直通=0.1,0=0.37,030=0.125,。异=0.1p，p=2X0.08+5.5+1.5+4x0.37+0.1+4x0.1+2x0.

11、37x30/90=9.39hwp =3050.0357 9.390.1712 M 9.82=13.5m10、水泵所需总扬程H=H p+Hx+1.7 | hwx hwpv2p2g=(251+4.73)+1.7(0.94+13.5+1.92)/19.6=279.14m<300m第三节校验计算1、验算水泵级数H27914一，一i=279.14=9.30取i=10级He302、排水时间的验算正常涌水时，工作水泵m台同时工作时每天的排水小时数Tz=24qz=24X110/155=17h<20hnQe最大涌水期，工作水泵m、n2台同时工作时每天的排水小时数Tmax24qmax=24X130/2

12、X155=10h<20h(nin2)Qe3、经济性校核效率应满足。=0.77>0.85maxo0.85父0.75=0.6375满足经济性要求。max=0.754、稳定性校核。Hy=256W0.9iHo=0.9x340m=306m!足稳定性要求。当流量为0m3/h时查150DM30生能曲线得H=340m5、经济流速的校核。吸水管内流速QeVx=900兀 d2x155=1.62m/s900 3.14 0.1842vp=Qe900兀 d2p排水管内流速155二1.90m/s9003.140.172吸、排水管中水的流速都在经济流速之内，满足要求。注：吸、排水管中的流速通常取1.5-2.2m

13、/s6、电动机功率计算。Nd=KdQeHB10003600=1.1X10000X155X284.4/1000X3600X0.77=175KW式中Kd电动机容量富余系数，一般当水泵轴功率大于100KW寸，取Kd=1.1;当水泵轴功率为10100KW寸，取Kd=1.11.2。水泵配套电动机功率为Nd=225KW,大于计算值，所以满足要求。第四节计算经济指标1、全年排水电耗E=QeHB1000 3600 c d w(nzTzrz+ nmaxTmaxrmax)1 17 300 2 10 6510000155284.4100036000.7710.90.95=1.19X106kwh/y水的重度，N/m3；由给定条件可知V=10000N/m3nz、nmax正常和最大涌水期泵工作台数；rz、rmax正常和最大涌水期泵工作昼夜数；Tz、Tmax正常和最大涌水期泵每昼夜工作小时数；%传动效率，对直联接取1,联轴器联接取0.950.98;d电动机效率，对于大电动机取0.90.94,小电动机取0.820.9;“w电网效率，取0.95;2、吨水百米电耗校验F_HBEt.100=3673H284.4