1、前 言煤矿在建设和生产中，不断有地下水涌入矿井，为保证入井人员正常工作和安全生产。必须考虑排水问题，在建设与生产中要不间断的排水工作。在我国的煤炭企业中，煤矿的机电设备中，排水设备用量很多，消耗的电量很大。正确选择与使用水泵，合理配制主排水系统，提高系统运行的经济性，对于煤矿企业节能提效有着十分重要的意义 。 本设计对矿井排水系统做出详细设计，如有不妥，尽请指正。一、排水系统简介规程第二百七十八条对主排水设备的水泵的要求是：必须有工作备用和检修的水泵。工作水泵的能力应在20h内排出矿井24h内的正常涌水量（包括充填水和其他用水）。备用泵的能力不小于工作水泵能力的70%，工作和备用水泵的总能力应
2、能在20h排出矿井24h的最大涌水量，检修水泵的能力不应小于工作水泵能力的25%，水文地质条件复杂的矿井，可在主要泵房内预留安装一定数量水泵位置。规程还对小涌水量矿井的水泵做了规定：对于正常涌水量为50m3/h及以下，且最大涌水量为100m3/h及以下的矿井，可选用两台水泵，其中一台工作，一台备用。一、作水泵必须的排水能力： 根据规定，要求投入工作的水泵的排水能力为能在20h内排完24h的正常涌水量，即： QB=1.245=54 又工作水泵与备用水泵的总能力能在20h内排完24h的最大涌水量，即： QBmax=（Q为Qmax）1.270=84 式中：Q正常涌水量； Qmax最大涌水量； QB工
3、作水泵必须的排水能力 QBmax工作与备用水泵必须的排水总能力二、水泵必须的扬程： 作为估算，可以认为水泵必须产生的扬程为： HB=（756-609+5）/0.75=168m 式中：管路效率。立井： =0.860.92,756-609=147m是排水高度，5是吸水高度。参考下图三、水泵选型 根据以上计算的数据，选择QB和HB的水泵 选D450-60-3四、水泵稳定性校验： 为保证水泵工作稳定性，应满足下式： 0.9H0Hg 0.9360151 式中H0水泵零流量时的扬程五、确定泵台数 水泵台数：根据煤矿安全规程规定，“必须有工作、备用和检修的水泵”。“备用水泵的能力应不小于工作水泵能力的70%
4、，并且工作和备用水泵的总能力，应能在20小时内排出矿井24小时的最大涌水量。检修水泵的能力应不小于工作水泵能力的25%”。即正常涌水时工作水泵台数=54/168=0.32 取一台 式中 为所选水泵额定流量（）;备用水泵台数 =70% =70% 1=0.7 取一台 检修水泵台数=25% =25%1=0.25 取一台 以上计算如有尾数，均取偏上整数；水泵总台数Z=+=3（台） 校验在最大涌水量时工作水泵台数=2（台）式中 为矿井最大涌水量（）。当( + ), 说明工作和备用水泵的总能力，能在20小时内排出矿井24小时的最大涌水量，最后决定水泵总台数为3台。二、管路和泵房内管路布置设计煤矿安全规程规
5、定，井下排水“工作水管的能量应能配合工作水泵在20小时内排出矿井24小时的正常涌水量。工作和备用水管的总能力，应能配合工作和备用水泵在20小时内排出矿井24小时的最大涌水量。当排送量一定时，管径取大些，扬程损失会小，长期运行的电能相应减少。但其一次基建投资费用要高些。反之，如果管径取得偏小，则相反。因此，必须在两者之间求出管道最有利的经济直径。运用经济速度求排水管的内径，即：dp = （m） 式中为水泵的额定流量（）； 为最有利的经济流速，一般VP =1.52.2（m/s），因此排水管内径dp = = 0.297m 式中=1.52.2(m/s），现在取 = 2(m/s）。对于吸水管径dx,为了
6、减少吸水管阻力损失及不产生气蚀现象，吸水管径一般可比排水管径大一些。取：dx=dp+0.025(m) 所以dx=dp+0.025=0.297+0.025=0.322(m)式中dx 吸水管内径 吸水管外径选323.9mm，壁厚为6mmdp 排水管内径 排水管外径选351mm，壁厚为7mm管路布置三、计算管路特征l 一、管路特征方程为 H=Hc+KRTQ2 式中Hc-测地高度，m Q -通过管路的流量，m3/s RT-管路阻力损失系数 K -管内径变化而引起阻力损失变化系数，新管K=1，管内挂污的旧管K=1.7l 二、利用阻力损失系数公式计算 计算阻力损失的公式为： 四、确定工况点演算排水时间l
7、一、确定工况点：在上一节绘出的管路特性曲线得 Q=380 m3/s H=178m N=67kw y=70% Hs=3.7ml 二、演算排水时间： 正常涌水期的排水时间T=2445/380=2.820h 最大涌水期的排水时间=（2484）/（3380）=1.820h 通过验算可知正常与最大涌水期的排水时间，都小于20小时，说明所选水泵型号及台数均合适。 经济性：工况点效应率满足 稳定性校验： 经济性流速校核 吸排水管中水的流速都在经济流速之内，满足要求，吸水管高度校核 则允许吸水高度 实际吸水高度吸水高度满足要求l 三、电动机功率计算 N=1.1=1.2 （9000380178）/（100036000.7） =263kw 求水泵功率为360kw大于计算法，所以满足要求。l 四、电耗计算：（1）全年排水耗电 吨水百米电耗校验： 参考文献1. 矿山固定机械 王永生2. 矿井通风排水及压风设备 王振平3. 煤矿固定机械及运输设备 毛君4. 矿山固定设备选型使用手册8
