矿山排水设计

1、煤矿主排水系统设计 竖井正常涌水量：331m/h，最大涌水量545m/h，井口标高：Hh=446，最大涌水期65d，矿水中性，涌水密度1010kg/m.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。 根据煤矿安全规程的要求，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

2、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=1.2331m/h=397.2m/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=24/20qmax=1.2qmax=1.2545m/h=654m/h式中 QB工作水泵具备的总排水能力，m/h； QBmax工作和备用水泵具备的总排水能力，m/h； qz 矿井正常涌水量，m/h； qma

3、x 矿井最大涌水量，m/h。2、水泵所需扬程的计算 HB =Hsy/g=（446+4）/0.9=500mg管道效率，与排水管敷设倾角a角有关，一般为：当a=90时，g=0.90.89；当a30时，g=0.830.8；a=3020时，g=0.80.77；an4（f）水泵总台数 n=n1+n2+n3=1+1+1=3台 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

4、流量Qe等于泵的流量。 2、管路系统管路布置参照图如图1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。 泵房内管路布置图 3、 管路材料。由于井深大于200m，确定采用无缝钢管。4、排水管内径 排水管直径dp=0.0188=0.282m 式中 vp排水管内的流速，通常取经济流速vp.（s）来计算。此处选vp2m/s查表9-5，选325x13无缝钢管，外径325mm，壁厚13mm，则排水管内径 dp=（325-213）mm=299mm。壁厚验算同书上 5、吸水管直径： 根据选择的排水管内径。吸水管选用351x8无缝钢管排水管长度可估算为： Lp=Hsy+（4050）m

5、=450+（4050）m=（490500）取Lp=500m ，吸水管长度可估算为Lx=7m 。管路阻力系数R的计算沿程阻力系数吸水管 x = = = 排水管 p = = 局部阻力系数 吸、排水管及其阻力系数分别列于表1-3、表1-4中表1-3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13.790。弯头10.294异径管10.1表1-4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2逆止阀13.2转弯三通11.590。弯头4异径管10.5直流三通430。弯头22 式中 R管路阻力系数，；、吸、排水管的长度，m； 、吸、排水管的内径，m； 、吸、排水管的沿程阻力系数，对于流速v1.

6、2m/s，其值可按舍维列夫公式计算，即 、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件的组成，见表1-3、1-4。6.4管路特性方程新管 旧管 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，俗称新管和旧管。6.5绘制管路特性曲线并确定工况点根据求得的新、旧管路特性方程，取8个流量值求得相应的损失，列入表1-5中。表1-5管路特性参数表Q/（m3h-1）200250300350400450500550H1/m452.01453.14454.51456.14458.02460

7、.16462.54465.17H2/m268.6270.1271.9274.1276.5279.3282.5285.9利用表1-5中各点数据绘制出管路特性曲线如图1-7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=565m3/h,HM1=466m,M1=0.76,HsM1=5m,NM1=1000KW；旧管的工况点参数为QM2=516 m3/h，HM2=283m,M2=0.81,HsM2=5.3m,NM2=492KW，因M1、M2均大于0.7，允许吸上真空度HsM1=5m，符合规范要求。6.6校验计算6.6.1排水

8、时间的验算管路挂污后，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 最大涌水期，工作水泵、台同时工作时每天的排水小时数 即实际工作时，只需2台水泵同时工作即能完成在20h内排出24h的最大涌水量。经济性校核工况点效率应满足=0.80.850.850.78=0.66，=0.810.69。稳定性校核H=4500.9iH0=0.9513=461.7m式中 单级零流量扬程，。由-型水泵特性曲线图可知=6.6.4经济流速校核吸水管中流速排水管中流速吸、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1.52.2m/s6.6.5吸水管高度校核 式中 HSM1 = HSM1-（10-ha）-（hn-0.24）=5.23注:不同海拔高度时大气压值见表； 不同水温时的饱和蒸汽压力值；实际吸水高度H=4mH，吸水高度满足要求。电机功率计算= 式中电动机容量富余系数，一般当水泵轴功率大于100KW时，取=1.1；当水泵轴功率为10100KW时，取=1.11.2。水泵配套电机功率为，大于计算值，满足要求。6.6.7电耗计算1）年排水电耗式中 年排水电耗， ； 水的重度，；由给定条件可知=1000