矿井排水设备选型设计参考资料文档格式.docx
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2.确定水泵必须的扬程;
3.预选水泵:
最好一台就能达到工作水泵必须的排水能力,水泵级数
;
4.确定水泵台数:
n=n1+n2+n3。
四、计算管径、选择管材
1.排水管径:
经济流速1.5~2.2m/s;
2.吸水管径:
经济流速0.8~1.5m/s;
3.排水管壁厚(查表)。
五、计算管路特性
管路特性方程式:
六、确定工况点
七、验算、吸水高度计算
1.稳定性验算;
2.经济性验算;
3.排水时间验算;
4.吸水高度计算
八、耗电量、排水费用计算
九、选择最佳设计方案
矿井排水设备基础知识
一、水泵的性能与特性曲线
1、水泵型号的含义
D型单吸多级分段式离心泵。
以D500-57×
3为例,D型泵标准型号意义如下
2、水泵的一般性能
特性曲线是用来表示水泵工作性能的主要方式。
特性曲线表示水泵在额定转速下流量、总扬程、泵效率和所需功率之间的关系。
D216-25型水泵特性曲线
由特性曲线图可知,如果泵在大流量工况点下运转,泵产生的总扬程会减小;
繁殖,在校流量区运转,泵产生的总扬程会增大;
流量为0时,虽然扬程达到最大值,但泵的效率却变成了零。
这时所需功率不能作为泵的有效功率来利用,而是以热的形式浪费了,且对水泵有损坏。
只要不产生过载、振动、汽蚀和过热现象,泵就可以在很宽的范围条件下使用。
一般情况下,泵的运转工况点在设计最高效率点附近最合理,若使运转工况点在设计最高效率点的右侧则更佳。
200D1-43型水泵特性曲线
D280-65型水泵特性曲线
二、排水方案确定
1、单水平开采排水方案
(1)直接排水系统
单水平竖井开采单水平斜井开采
直接排水系统简单,开拓量小,咕噜管路敷设较为容易,基建费用低,便于管理,是我国煤矿井下排水常用的系统。
(2)分段排水系统
单水平开采时,若精通较深,排水所需压头超过了水泵困难产生的扬程时,可以采用分段排水系统。
有两种方案:
其一是在井筒中部开拓泵房和水仓;
其二是只开中间泵房、不开水仓,上下部排水装置串联工作,接续排水。
分段排水系统
2、多水平开采排水方案
无论单水平还是多水平开采,选用哪一种排水系统,都要经过技术和经济的综合比较后才能确定。
三、排水设备选型计算与台数的确定
1、排水设备能力与台数的相关规定
《煤矿安全规程》(2010版)第四节井下排水
第二百七十八条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。
(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。
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。
泵房和水仓的连接通道,应设置可靠的控制闸门。
第二百八十条主要水仓必须有主仓和副仓,当一个水仓清理时,另一个水仓能正常使用。
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能容纳8h的正常涌水量。
正常涌水量大于1000m3/h的矿井,主要水仓有效容量可按下式计算:
V=2(Q+3000)
式中:
V--主要水仓的有效容量,m3;
Q--矿井每小时正常涌水量,m3。
但主要水仓的总有效容量不得小于4h的矿井正常涌水量。
采区水仓的有效容量应能容纳4h的采区正常涌水量。
矿井最大涌水量和正常涌水量相差特大的矿井,对排水能力、水仓容量应编制专门设计。
水仓进口处应设置箅子。
对水砂充填、水力采煤和其他涌水中带有大量杂质的矿井,还应设置沉淀池。
水仓的空仓容量必须经常保持在总容量的50%以上。
第二百八十一条水泵、水管、闸阀、排水用的配电设备和输电线路,必须经常检查和维护。
在每年雨季以前,必须全面检修1次,并对全部工作水泵和备用水泵进行1次联合排水试验,发现问题,及时处理。
水仓、沉淀池和水沟中的淤泥,应及时清理,每年雨季前必须清理1次。
第二百八十二条对基岩段富水性较强的深井,应在井筒中部设置相应排水能力的转水站。
第二百八十三条井筒开凿到底后,井底附近必须设置具有一定能力的临时排水设施,保证临时变电所、临时水仓形成之前的施工安全。
第二百八十四条在建矿井在永久排水系统形成之前,各施工区必须设置临时排水系统,并保证有足够的排水能力。
2、排水设备的选型与计算
(1)按正常涌水量确定排水设备所需排水能力
——矿井正常涌水量,m3/h;
——扬程损失系数,对于竖井
=1.1,对于斜井
=1.20~1.35,倾角大时取小值;
——精通深度,m。
根据
和
出巡水泵型号,所选水泵的流量和扬程应尽量接近并高于
。
讯顶水泵,即确定了流量Q(m3/h)和扬程H(m)。
(2)正常涌水期所需水泵的工作台数
——单台水泵的流量,m3/h。
(3)正常涌水期一昼夜内水泵工作时间
(4)排水管直径
根据以下公式计算所需的排水管直径:
——排水管中水流速度,m/s;
通常取最有利的排水管流速
=1.5~2.2m/s。
选与
接近的标准管径
(5)排水管中实际水流速度
常用管径、流速和流量关系见表2-1。
凡是超过表2-1中的最大值,都将使管路扬程损失显著增加。
表2-1常用管径
、流速
与流量
的关系
表2-2管路直径、最大流量及流速限制
(6)吸水管直径
吸水管直径一般比排水管直径大一级,可用下式选取标准管径
:
(7)吸水管内实际流速
吸水管中的实际流速一般取0.8~1.5m/s。
(8)管路扬程损失
管路扬程损失包括排水管路扬程损失和吸水管路扬程损失两大部分,即
——排水管路扬程损失,Pa;
——吸水管路扬程损失,Pa;
——管路阻力损失系数,s2/m5;
——管路计算长度,等于实际长度加上底阀、异型管、逆止阀、闸阀及其他部分补充损失的等值长度(及把管路的局部损失等效成一定长度直管上的沿程损失),m(不同管件折合成直管的等值长度
见表2-3);
——水与关闭的摩擦阻力系数,可查表2-4或按下式计算:
对于焊接管(
大)取
=1.1~1.3mm,对于无缝钢管取
=1.01~1.07mm。
表2-3管件等值长度
表2-4水和管壁的摩擦阻力系数
管路扬程总损失如下:
①排水管中扬程损失(包括沿程损失和局部损失):
——速度压力系数,取
——直管阻力系数,
——弯管阻力系数,见表2-5;
——弯管数量,个;
——闸阀阻力系数,见表2-5;
——闸阀数量,个;
——逆止阀阻力系数,见表2-5;
排水直管总长
——井筒深度或斜井长度,m;
——水泵房长度,m;
——地面上的排水管长,m;
——巷道长度,m;
——从井底车场至支撑弯管间的高度,m;
——管子超出井口水平高度,m。
②吸水管中的吸程损失(包括沿程损失和局部损失):
——吸水管直管阻力系数,
——吸水管直管长度,m;
——吸水管弯管阻力系数,见表2-5;
——吸水管弯管数量,个;
——逆止阀和滤网阻力系数,见表2-5。
表2-5局部阻力系数表
为了计算方便,也可按表2-3和表2-6估算每100m直管的扬程损失值。
表2-6100m长度的直管摩擦损失估算表
表2-7按海拔而定的大气压力
表2-8按水温而定的饱和水蒸气压力
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