矿井排水设备的经济流速.docx

1、矿井排水设备的经济流速陈华(北京圆之翰煤炭工程设计有限公司，北京100088)摘要：排水管径决定管路效率，工况点位置及水泵工况点效率，最终决定设计方案的经济性，在经济流速中寻求最佳流速以保证设计方案的经济性不是明智的方法。最佳流速不一定在经济流速限定范困内，经济流速对优化设计无实际意义。关键词：经济流速；最佳流速；管路效率；工况点效率；排水电耗；最佳管径中图分类号：TD744文献标识码：B文章编号：1671-0959(2010)04-0007-03(D矿井排水设备选型设计中，经济流速是个比较含糊的概念，在通常选型设计方法中，它却是个重要参数。经济流速决定了排水管径的选型结果，所规定的经济流速范

2、围似乎成了不可超越的经济指标。本文对经济流速在选型中的价值以及当经济流速在1.5-2.2m/s范围内应如何选取最佳值进行了探讨。1经济流速与管路投资排水设备选型设计中，初选水泵后，排水管路中流fit。的范围基本确定，排水管路流量计算式:人3600球。=4式中可见：排水管径与管内流速“的不同组合保证了管路流届Q值，其函数关系为：(2)对一定的流址Q,4随。的增大而减小，管内流速”在0lm/s段，随着。的减小，排水管径弓大幅度增加；在大于lm/s段，随管内流速增加，弓逐渐减小，减小幅度比较平缓。由此可见，管内流速。在0lm/s段是不经济的，应尽尽使管内流速。在大于lm/s的范围内，经济流速1.52

3、.2m/s正在此范围内。将式(2)代入排水管单位长度的重量计算公式：”=246605(4+5)(3)式中w排水管单位长度的重量，kg/m；5排水管壁厚，m;W得到排水管单位重最W与管内流速”的函数关系式：+2466O52+2466O52w=822<5分析计算式(4)可知：排水管单位重量加随管内流速v的变化规律也是以V=lm/s为分界点.分界点以左即0lm/s段w随变化幅度大、管内流速"稍减小，单位重最s大帽提升；分界点以右即大于1mA段u随u变化幅度较小。结论：在大于】m/s的流速段，特别在1.52.2m/s段范材内，随管内流速0减小，单位重量w提升幅度不大，投资费用与其功效相

4、比较为经济。2经济流速与设计方案的经济性排水设各选型设计方案的经济性，体现在总体费用即初期投资费用与运转费用之和最小，初期投资中管路投资受设计方案影响最大，其余的设备、管路附件购置费及安装费受设计方案影响较小；排水设备运转费用中，操作人员工资、维修费等经营费用与设计方案经济性关系不大，排水电耗是应着亟考虑的因素。运转中设务不断磨损，管路污垢不断沉积，使排水电耗逐年增加，为计算简便.按每年电耗都相同计算卜五年电耗，不再计算电耗增加部分。评价排水设备选型设计方案经济性的总体费用可简化为管路投资费用与十五年排水电耗之和，即：C=lfwCx+5EC2(5)式中C设计方案的经济指标，元；lr排水管路总长

5、度，m；E排水电耗，度；G钢管单位重量的价格，元/岫；c2电费价格.元/度。分析计算式(5)可知：在确定的矿井条件下,I,为确定的值，G、受市场因素决定，决定设计方案的经济指标。的因素只有W和排水电耗计算式：E=观一1000x3600彻。吁.S"+WJ】(kwh/Y)(6)收稿日期：2009-10-20作者简介：陈华(1965-),女.河北唐山人，高级工程师.毕业于唐山1：程技术学院(现河北理工大学)，现北京圆之翰煤炭工程设计有限公司从事燥矿设计工作。Ho(10)在管路阻力系数队计算式中，做下列简化，按一趟排水管路考虑，管路附件按最简单配置，令d,=d,l,f=1.15/,£

6、;乙=4.094,£,=2.754,则：80.02415.7.848(15)(16)式中Q工况点流量，m3/h;H工况点扬程，m；r)水泵工况点效率；动效率；TJd电机效率；一电网效率；a正常、最大涌水期水泵工作台数，台；L、J正常、最大涌水期水泵每日工作时间，h；r,、2.正常、最大涌水期水泵工作日数，正常涌水期水泵每n工作时间：'n,Q式中们正常涌水量，mJ/ho最大涌水期水泵每日工作时间：J=尚(8)式中q一最大涌水量，m'/h。管路效率：式中Ht排水垂高，m。将式(7)、(8)、(9)代入(6)整理得：E_勺修匕+卷I1000x36007)将式(4)、(10)

7、代入(5),则设计方案的经济指标:C=822任+24660任3+15C?x24/HJ站+dj1z.n1000x36005mWg在确定的矿井条件下，0、6、。2、8、比、匕血、心、93、均为基本确定的值，管内流速只影响管路投资费用，对排水电耗无任何影响。排水坦耗是影响经济性指标C的主要因素，当水泵工况点效率勾与管路效率a乘积TH,最大时，排水电耗最小，排水设备总体费用最小,设计方案最经济。影响管路效率、水泵工况点效率吁的因素。管路效率计算式(9)中，工况点扬程也是工况点处管路阻力，满足管路特性方程：H=H(+RtQ2(12)式中R,管路阻力损失系数，其值为：+Xklljs2/(13)£

8、彳式中L、，吸、排水管的长度，m；4、d,吸、排水管的内径，m；£乙、吸、排水管附件局部阻力系数之和；4、入,一吸、排水管沿程阻力系数.对于流速1.2m/s,按舍维列夫公式计算:(14)排水设备管路系统布置方案确定后，/,、I,、£0、£都是确定的值，管路阻力系数化主要取决于管路直径d,d,越大，阻力系数R,越小，管路特性方程中，对应于不同流扯。的各点，管路阻力月都相应减小，管路效率随管路阻力减小而增大，即随排水管径弓增大而增大。水泵工况点效率可，由管路特性曲线与水泵特性曲线交点决定，水条特性曲线中，水泵扬程是随流量增大逐渐减小的；对确定的管路.共管路特性曲线中，

9、管路阻力随流址增大逐渐增大，管路直径越大，管路效率越高，管路阻力随流量增大幅度越小，其与水泵特性曲线的交点即工况点随管路效率么的增大向右下方偏移；在水系效率最高点右侧，虽然水泵工况点效率7；随流量增大有所F降，但“外乘积随之增大，排水电耗随之降低。排水管径同时影响管路效率、水泵工况点效率7J,是影响排水电耗的决定因素。在排水设计方案的经济性指标C中，管路投资所占的比例是极小的，而且排水管径增大使管路投资有小幅增加.会使排水电耗大幅降低，使排水设备投资运转的总体费用大幅降低。排水管径受水泵正常工作条件及管路布置条件限制，潢足限制条件的最大排水管径是最佳管径。设计方案的经济性最终取决于排水管径弓，

10、水泵选定后，流是一定的，对于确定的排水管路，管内流速“是确定的值，它与流鼠。、排水管径之间满足计算式(1)的关系，管内流速U随流量Q和管径4的变化而变化，是与流信Q、排水管径d,相配合的派生值，对影响设计方案经济性的各个环节都无控制作用，管内流速”是否在经济流速范围内，不能用来衡虽排水设备的经济性，其值大小对设计方案的经济性而言是无关紧要的。投资与运转的总体费用是评价排水设备的经济性的唯-指标，因此在经济流速中寻求最佳流速以保证设计方案的经济性不是明智的方法。3经济流速与管路效率R,=邳二将式(12)、(15)代入(9)式中.得出管路效率与管内流速的简化计算式：.0.216/3°4v

11、2=1-一JT此计算式虽经各项简化得出，但也能反映出管路效率为、管内流速”、工况点流量0、工况点扬程召之间的相互关系。基于边坡时效性的露天煤矿端帮靠帮开采王博文，才庆祥，周伟，舒继森，周游(中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室，江苏徐州221008)摘要：文章从内排露天矿的内排特点和露天矿边坡断面形式入手，通过比较不同边坡角、不同断面形式的端部边坡稳定性及最下一个台阶的掩埋高度和时间来分析边坡时效性对露天煤矿端帮靠帮开采的影响。安家岭露天矿充分利用排土场边坡的内排时效性及凸形边坡的边坡设计方法，获得端帮煤量26.56万t,提高了经济效益。关键词：露天矿；边坡时效性；靠帮开采；回收率中图

12、分类号：TD824文献标识码：B文章编号：1671-0959(2010)04Q009Q3EndslopeminingandpitslopeminingofsurfaceminebaseonslopetimeeffectWANCBo-wen,CAIQing-xiang,ZHOUWei,SUJi-sen,ZHOUYou(StateKeyLabofResourcesandSafetyMining,ChinaUnivereityofMiningandTechnology,Xuzliou221008,China)Abstract:Thein-pitdumpingfeaturesofthesurfacem

13、ineun<thecrosssectionformofthesurfacemine,thecomparisonbetweenthedifferentslopeangles,differentcrosssectiontypeendslopestabilities,aswellasthenextbelowbenchburiedheightandtimewasappliedtoanalyzetheslopetimeeffectaffectedtotheendslopminingandthepitslopeminingofthesurfacemine.Withthein-pitdumpingti

14、meeffectofthedumpingslopeintheAnjialingSurfaceMineandtheslopedesignmethodoftheconvexslope,thecoalproductionof265,600tfromtheendslopewasobtainedandtheeconomicl)enefirofthesurfaceminewasimproved.Keywords:surfacemine；slopetimeeffect;pitslopemining;recoveryarte.4。最佳排水管径对应的管内流速为最佳流速，通常流域。较大的排水设备最佳流速"

15、;较高，流MQ较小的排水设备最佳流速较低，最佳流速不一定在经济流速限定范围内，经济流速范围对优化设计无实际指导意义。5结论经济流速为管路投资提供了经济性参考，经济流速范围1.5-2.2m/s段.对管路投资有一定指导意义，但从排水设备投资运转整体上看，管路投资的经济性却导致了排水电耗的巨大浪费，因此对优化设计方案确定无实际意义，把经济流速作为选择排水管径重要参数的设计方法是不可取的，易造成误导，不但增加了计算工作虽还可能无法最终确定最优设计方案。(责任编辑章新敏)对于确定的管路系统，管路效率是确定的，工况点的扬程、流域。是确定的.此时管内流速。也是唯一确定的值，当排水管径d,增大时，管路阻力系数比减小.管路效率a提高，管路特性曲线下移，与水泵特性曲线交点即工况点向右下方偏移，新的工况点流址。增大,扬程减小，管内流速u随之降低，管内流速。的值是派生的，其值"能超出经济流速范围，用经济流速范围限制管内流速V,必定造成投资运转总体费用的增