北2四采区排水选型设计

目 录 1 采区情况2 2 水泵的选型2 2.1 水泵房水泵选型2 2.1.1按正常涌水量确定排水设备所必须的总排水能力2 2.1.2按排水高度估算排水设备所需要的扬程3 2.1.3预选水泵类型、型号及级数3 2.1.4泵房内水泵台数的确定3 3 主排水管道选型4 3.1主排水设备排水管路趟数的确定4 3.2主排水设备排水管路的布置5 3.3排水管选择5 3.3.1排水管材料的选择5 3.3.2排水管内径计算5 3.3.3管壁的厚度计算6 3.3.4排水管材料外径的确定6 3.3.5排水管中实际水流速度7 4 吸水管选择7 4.1 吸水管计算内径的确定7 4.2 吸水管中的实际水流速度8 5水泵的工况及电动机选择8 5.2.1管路中扬程损失的计算8 5.2.2、水泵工况的确定10 6 选型结果10 鲁班山北矿四采区人行下山排水设备选型设计 1 采区情况 四采区人行下山位于鲁班山井田内巡司背斜以北,其地层产状平缓,倾角多在15~20,以缓倾斜为主,为一单斜构造,属中等构造类型。根据15000地形地质图综合分析,该斜井工程主要在二迭系上统峨眉山组(P2β)中施工,预计无煤线存在和瓦斯涌出。地质构造简单。岩层产状351~20∠15~20,一般10∠20。开口标高456.6m(轨面);
终点标高150.0m(轨面)。

水文地质水文地质条件简单。峨眉山玄武岩组(P2β)为裂隙弱含水层,含水性除构造裂隙带及风化裂隙带较强外,一般含水性较弱,是良好的隔水层。茅口组(P1m)为岩溶强含水层;
地表岩溶发育,泉水丰富,并有代表深层地下水的盐泉、温泉出露。遇断层、裂隙发育地段、顶板破碎时普遍会有滴淋水现象存在。在茅口组石灰岩中掘进时注意溶洞积水的威胁。主要水源为大气降雨地表渗透水和溶洞积水。预计最大涌水量为810m3/h,正常涌水量270m3/h。

2 水泵的选型 根据四采区人行下山初步设计经济性比较,采用直接排水方式进行排水。根据三采区水文地质情况,正常排水量270m3/h,最大排水量810m3/h;
水泵房正常排水量280m3/h,最大排水量840m3/h。

2.1 水泵房水泵选型 2.1.1按正常涌水量确定排水设备所必须的总排水能力 按煤矿安全规程第278条规定 Q′= 324 m3/h 式中Q′正常涌水期排水设备所必须的总排水能力 m3/h QZh正常涌水量 m3/h 2.1.2按排水高度估算排水设备所需要的扬程 H′=k(HXHP)1.2306.65373.9m 式中H′排水设备所需要的扬程 m K 管路扬程损失系数,斜井中,倾角α20时,K=1.2-1.25 本式中取1.2 HX吸水高度,一般Hx=4-5m 本式中取5 m HP排水高度,取水泵房到排水口垂高m 本式中为306.6m 2.1.3预选水泵类型、型号及级数 水泵选目前国产矿井主排水泵类型200D165作为水泵房排水泵。其额定流量为280m3/h,其单级杨程为65m。

根据排水设备所必须的总排水能力的计算值,在已确定的水泵类型的规格性能表中选取。

i i5.75 取6级 式中Hj所选水泵的单级平均扬程,m 2.1.4泵房内水泵台数的确定 按煤矿安全规程第278条规定,要求矿井主排水必须要有工作 、备用和检修的水泵。

1)工作水泵台数 = 0.96 选取1台 式中 正常涌水量 m3/h 水泵的额定流量 m3/h 查表取280m3/h 2)备用水泵台数和检修水泵台数 按煤矿安全规程第278条规定,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。

nb≥0.7ng0.67 nb′-ng-0.961.93 取最大值,备用水泵选用2台。

检修水泵nj≥0.25ng0.250.960.24 所以检修水泵选取1台。

综上所述,水泵房内水泵台数确定为3台(一用两备一检修),型号为200D165,参数为 Qe280m3/h H365m 电机功率P500kw n1480r/min 3 主排水管道选型 3.1主排水设备排水管路趟数的确定 按煤矿安全规程第278条和煤矿井下排水设计技术规定第2-138条规定,矿井主排水管路必须要有工作和备用水管,其中一条出现故障时,其余管路就能在20h内排出矿井24h的最大涌水量,所以确定主排水管路趟数为2趟。

3.2主排水设备排水管路的布置 3.3排水管选择 3.3.1排水管材料的选择 根据煤矿井下排水设计技术规定第205条规定,当水压超过1.6MPa时,一般选用热轧无缝钢管或焊接钢管。所以我矿主排水管路确定选材为20号热轧无缝钢管。

3.3.2排水管内径计算 = m 式中 排水管的最佳计算内径 m 向排水管内同时输水的水泵台数 一台水泵的额定流量 m3/h 排水管中的经济流速,根据煤矿井下排水设计技术规定,一般取1.52.2 m/s 取1.8 m/s 1主排水管内径 =0.235 m 根据计算,增大等级考虑,预选主排水管标准外径为402 mm,壁厚为12 mm. 3.3.3管壁的厚度计算 根据煤矿工业设计规范第2-141条的规定,管壁厚度就分2-3段选择 δ=0.5(-1) 式中 管子内径mm ,由预选外径和壁厚而得 材料许用应力,无缝钢管取80MPa p管内液体压力,估算值p0.011Hp MPa,Hp为排水扬程 附加厚度,无缝钢管取1-2mm 本式中取2mm 1主排水管壁厚 δ=0.5378(-1)2 =0.5378(1.035-1)28.62 mm 3.3.4排水管材料外径的确定 由计算内径和壁厚δ查表,最终确定主排水管标准外径为402 mm,壁厚为12 mm。

3.3.5排水管中实际水流速度 = 式中 排水管中的实际水流速度 m/s 向排水管内同时输水的水泵台数 一台水泵的额定流量 m3/h 排水管的内径 m 1主排水管实际水流速度 ===0.7m/s 4 吸水管选择 4.1 吸水管计算内径的确定 = m 式中 吸水管的最佳计算内径 m 向排水管内同时输水的水泵台数 一台水泵的额定流量 m3/h 吸水管中的经济流速,根据煤矿井下排水设计技术规定第2.0.6条所述原则确定,一般取0.81.5 m/s 取1.2 水泵房吸水管内径 ==0.287 m 由计算与查表选出水泵房吸水管外径为325 mm,壁厚为8 mm。

4.2 吸水管中的实际水流速度 = m/s 式中 吸水管中的实际水流速度 m/s 一台水泵的额定流量 m3/h 吸水管的内径 m 水泵房吸水管实际水流速度 ===1.04 m/s 5水泵的工况及电动机选择 5.1、管路中扬程损失的计算 1)、排水管流动阻力损失 γ m 0.0257.3=16.8m 式中γ排水管沿程阻力系数,查表取0.025 排水管的总长m。=1005m 泵房内排水管的总长度,一般取20-30m,式中取25 m 管子道中管子的总长度,一般取15-20m,式中取15 m 井口出水长度,一般取15-20m,式中取15 m 排水高度m α井筒倾角,度 排水管局部阻力系数的和,查表后和值为7.3 排水管、名称 数 量 系 数 渐扩管 1 0.5 逆止阀 1 1.7 闸阀 2 20.26=0.52 90弯头 4 40.206=0.824 18弯头 1 0.20618/90=0.0412 4弯头 1 0.2064/90=0.0092 转弯三通 2 21.5=3 直流三通 1 0.7 共 Σbp= 7.3 2)、吸水管流动阻力损失 λ m 0.0274.006=0.26 m 式中λ排水管沿程阻力系数,查表取0.027 吸水管的总长度,一般取8-10m,式中取8 m 吸水管局部阻力系数的和,查表后取值为3.7 吸水管、名称 数 量 系 数 底阀、带滤网 1 3.7 90弯头 1 0.206 渐缩管 1 0.1 共 Σbx=4.006 3)、排水管路决扬程损失 因为是新铺设管路,不考虑管路淤积使内径缩小引起的附加阻力损失系数 m 16.80.260.025=17.085 m 5.2、水泵工况的确定 根据煤矿井下排水设计技术规定第2.0.1条和第2.0.2条规定, 水泵的理论工作点应作三个点(不考虑淤积的一个点和考虑有淤积的两个点)均应在水泵的工业利用区内。

1)、绘制水泵特性曲线 2)、求出管路常数 淤积管 ===0.00037 无淤积管 ===0.00022 3)、绘制管路特性曲线,确定工况点 因为是新管路,所以管路曲线方程HHcRWQ2 式中HC测地高度,HCHXHP316.6m 6 选型结果 综上所述, 1)水泵房内水泵台数确定为4台(一用两备一检修),型号为MD200-655,参数为Qe280m3/h H365m 电机功率P500kw n1480r/min 2)主排水管采用两趟Φ40212无缝钢管从水泵房铺设至450m;