矿井排水系统说明
煤矿自动化方案——煤矿井下自动化排水系统
煤矿自动化方案——煤矿井下自动化排水系统煤矿井下自动化排水系统一、引言煤矿井下自动化排水系统是煤矿安全生产的重要组成部分，旨在提高煤矿井下排水效率，降低煤矿事故风险，保障矿工的生命安全。
本文将详细介绍煤矿井下自动化排水系统的设计原则、主要组成部分以及工作流程。
二、设计原则1. 安全性原则：确保系统在工作过程中不会对矿工造成伤害，同时保证排水设备的可靠性和稳定性。
2. 高效性原则：提高排水效率，缩短排水时间，减少煤矿生产中的停工时间，提高生产效益。
3. 省能性原则：通过优化系统设计，降低能源消耗，减少对环境的影响。
4. 可维护性原则：设计方便维护、检修和更换排水设备，减少维护成本和维护时间。
三、主要组成部分1. 井下水位监测系统：通过安装水位传感器，实时监测井下水位，将数据传输至控制中心。
2. 自动排水泵站：根据井下水位变化，自动启动、停止和调节排水泵的工作，确保井下水位始终在安全范围内。
3. 排水管道系统：包括井下主排水管道和支管，通过合理布置管道，将井下积水迅速排出矿井。
4. 控制中心：集中监控和控制整个自动化排水系统，实时接收井下水位数据，发出控制指令，保障系统的正常运行。
四、工作流程1. 水位监测与数据传输：水位传感器安装在井下关键位置，实时监测井下水位，并将数据传输至控制中心。
2. 控制中心数据处理：控制中心接收到井下水位数据后，通过数据处理系统对数据进行分析和处理，判断井下是否需要排水。
3. 自动排水泵控制：根据控制中心的指令，自动排水泵站启动、停止和调节排水泵的工作，以控制井下水位在安全范围内。
4. 排水管道系统运行：排水泵将井下积水抽出，通过排水管道系统迅速排出矿井，确保井下保持良好的工作环境。
5. 故障报警与维护：系统设有故障报警装置，一旦发生故障，控制中心将及时收到报警信息，并派遣维护人员进行处理。
五、系统优势1. 提高矿井安全性：通过自动化排水系统，及时控制井下水位，防止水灾事故的发生，保障矿工生命安全。
矿山排水设备
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矿山排水设备
单级泵：只有一个叶轮的泵。
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矿山排水设备 多级泵：有两个以上叶轮在一根轴上串联的泵。
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矿山排水设备 多级泵：有两个以上叶轮在一根轴上串联的泵。
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双吸泵
单吸式泵：叶轮一侧有吸入口的泵。 双吸式泵：叶轮两侧都有吸入口的泵。
b1—水泵基础边到轨道侧墙壁的距离，一般为1.5— 2m
b2—水泵基础另一侧到吸水井侧墙壁的距离，一般 为0.8—1.0m
3、水泵房的高度
应满足检修时起重的要求，一般3.0—4.5m，或根据
水2024泵/3/16 叶轮直径确定：
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水泵房
水泵叶轮直径确定： D 3500mm时取4.5m
并应设起重3—5t的工字梁，D 3.5m取m3m，可不设起重量。
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涡壳式泵：具有螺旋形泵壳的离心泵。 导叶式泵：具有固定导叶（导水圈）的分段离心泵。
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涡壳式泵：具有螺旋形泵壳的离心泵。 导叶式泵：具有固定导叶（导水圈）的分段离心泵。
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第十二章 离心式水泵的工作理论
1. 理想叶轮模型
流体在离心式水泵叶轮中的流动水在水泵的叶轮中的流 动情况相当复杂，利用数学方法准确求出压头特性（泵 转速一定时，流量与压头之间的关系）是很困难的。只 能采用近似方法，使其结果能基本反映实际情况，这就 是建立一个理想叶轮模型，其条件为：
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1、组成 水泵、电机及电控设备、管路及附件、监测仪表等。 2、各部分功用
滤水器 装在吸水管的末端，其作用是防止水中杂物进入泵内。 滤水器中的底阀 是为防止灌入泵内和吸水管内的引水以及停泵 后的存水涌出而设置的。
煤矿自动化方案——煤矿井下自动化排水系统
煤矿自动化方案——煤矿井下自动化排水系统引言概述：随着科技的不断发展，煤矿行业也在不断探索自动化技术的应用。
其中，煤矿井下自动化排水系统的建设对于提高矿井安全生产和效率至关重要。
本文将从多个方面详细介绍煤矿井下自动化排水系统的相关内容。
一、系统概述1.1 系统组成：煤矿井下自动化排水系统主要由传感器、控制器、执行器和监控系统组成。
1.2 工作原理：传感器感知矿井内水位情况，控制器根据水位信号控制执行器进行排水操作，监控系统实时监测系统运行状态。
1.3 特点优势：自动化排水系统具有智能化、高效化、安全可靠等特点，可以提高排水效率，减少人力投入。
二、传感器应用2.1 水位传感器：用于监测矿井内水位情况，实时反馈给控制器。
2.2 流量传感器：可用于监测排水管道的流量情况，判断排水效果。
2.3 温度传感器：用于监测水温情况，防止水温过高影响排水系统正常运行。
三、控制器设计3.1 控制逻辑：控制器根据传感器反馈的水位信号，实现自动控制排水操作。
3.2 控制算法：控制器采用PID控制算法，根据实时水位情况调整排水量，保持矿井内水位在安全范围内。
3.3 远程控制：控制器支持远程监控和操作，方便矿井管理人员实时掌握排水系统运行情况。
四、执行器选择4.1 排水泵：作为排水系统的核心部件，排水泵应具有高效、耐用、低噪音等特点。
4.2 阀门：用于控制排水管道的通断，防止漏水情况发生。
4.3 水泵控制器：用于控制排水泵的启停和运行状态，保证排水系统的正常运行。
五、监控系统建设5.1 实时监测：监控系统可以实时监测矿井内水位、排水量等情况，及时发现问题并进行处理。
5.2 数据分析：监控系统可以对历史数据进行分析，为矿井管理人员提供决策支持。
5.3 报警功能：监控系统可以设定报警阈值，一旦超过设定数值即可自动报警，确保矿井安全运行。
总结：煤矿井下自动化排水系统的建设对于提高矿井生产效率、保障矿工安全具有重要意义。
通过合理设计传感器、控制器、执行器和监控系统，可以实现矿井排水系统的自动化运行，提高排水效率，减少事故发生的可能性，为煤矿行业的发展做出贡献。
矿井给水排水系统设计.pdf
矿井给水排水系统设计是矿山工程中的一个重要环节，它关系到矿井的安全、生产和环境保护。
以下是对矿井给水排水系统设计的详细介绍：1. 设计依据：-矿井涌水量：包括正常涌水量和最大涌水量。
-矿井水质：了解水质成分，以便选择合适的处理方法。
-矿井生产需求：包括井下工作人员的生活用水、生产用水和消防用水。
-矿井排水能力：确保排水系统能够及时排除涌水，避免淹井事故。
-环保要求：遵守相关环保法规，确保排水水质达到排放标准。
2. 设计内容：-给水系统设计：-水源选择：选择可靠的水源，如地下水、地表水或城市给水管网。
-给水处理：根据水质情况，设计合适的给水处理工艺，如沉淀、过滤、消毒等。
-给水管道设计：计算管道直径、材料和压力损失，确保供水安全稳定。
-供水设施：包括水泵、水箱、阀门等设备的选型和布置。
-排水系统设计：-排水方式：根据涌水量和水质，选择合适的排水方式，如自流排水、泵排排水等。
-排水管道设计：计算管道直径、材料和压力损失，确保排水顺畅。
-排水设施：包括水泵、水仓、排水沟等设备的选型和布置。
-防水闸门：在井底车场周围设置防水闸门，以防止涌水淹井。
3. 设计步骤：-调研：收集矿井涌水量、水质、生产需求等基础数据。
-初步设计：根据调研数据，进行初步设计，包括给排水设施的位置、规模和管道走向。
-详细设计：对给排水系统进行详细设计，包括设备选型、管道计算和施工图绘制。
-技术经济分析：评估设计方案的可行性、经济性和技术性能。
-施工图审查：确保施工图符合设计规范和矿井实际情况。
4. 设计注意事项：-安全性：确保给排水系统设计能够有效预防淹井等安全事故。
-可靠性：选择耐用、维护方便的设备和材料，确保系统长期稳定运行。
-经济性：在满足使用要求的前提下，尽量降低投资和运行成本。
-环保性：遵守环保法规，减少对环境的负面影响。
矿井给水排水系统设计是一个复杂的工程，需要综合考虑多种因素，确保系统的安全、可靠、经济和环保。
设计人员应当具备扎实的专业知识，并且能够根据矿井的具体情况进行灵活的设计。
矿井排水系统及设备
张家珥主排水泵房 水仓总容量：总2700 m3，其中内仓960 m3，外仓1740 m3。泵房安装有四台 MD280—65×5型离心式水泵，并配置两趟 φ273管路沿着张家珥管子道、张家珥回风立 井排至地面，每趟管路约500米。 安装有一台D155-30*9型离心式水泵，配置 一趟φ159管路沿二采区回风巷、轨道九联巷、 二采区皮带巷、回风六联巷、二采区回风巷、 一采区回风巷、轨道二联巷实现与井底泵房 的互排，管路总长约2400米。
煤矿用常用水泵图片
离心式水泵排水设备的组成
离心式水泵排水设备主要由水泵、电动机、起动设备、管路、管路附件 和仪表等部分组成。 装在吸水管末端的滤水器的作用是防止水中的杂物进入泵内。滤水器中 底阀的作用是当向水泵内灌引水时或水泵停止运转时，使水泵和吸水管 中的水不要漏掉。 装在排水管上的阀板的作用是用以调整水泵的流量和在关闭闸板的情况 下进行起动，以降低起动电流。 装在闸板上边的逆止阀作用是在水泵突然停止运转时，或在末关闭闸板 面防泵时，停止水力冲击。 放气栓的作用是在向水泵内灌引水时放掉泵内空气。 旁通管的作用是水泵在再次起动时，由排水管向泵内灌引水。 压力表和真空表的作用是检测排水管中的压力和吸水管中的真空度。
采区水仓的有效容量应当容纳4h的采区正常涌水量。水仓进口出 应设置箅子。对水砂充填和其他涌水中带有大量杂质的矿井，还应 当设置沉淀池。 水仓的空仓：容量应当经常保持在总容量的50%以上。
张家珥泵房仓容： 外仓1740+960=2700m3> 8*(70~72)=576m3
井底泵房仓容： 外仓600+800=1400m3> 8*(70~72)=576m3
采区泵房仓容： 外仓900+900=1800m3> 4*(70~72)=288m3
矿井排水系统
✓ 优点是只需一套排水设备； ✓ 缺点是上水平的水下放后再上
排, 损失了水的位能, 增加了 电耗。
(二) 多水平同时开采的排水系统
3.分段排水系统 将下水平的水用辅助排水设备排至上
水平的水仓中, 然后集中排至地面。
固定部分 进水段 出水段 中间段
吸水口, 水平
出水口, 垂直向上
1.D型泵的构造
固定部分
中间段
1.D型泵的构造
固定部分
出水段
1.D型泵的构造
轴承部分
单列向心滚柱轴承
为了防止水进入轴承, 泵轴两侧 采用“Ｏ”型耐油橡胶密封圈和 挡水圈。
1.D型泵的构造
水泵的密封
水泵各段之间的静止结合面采用纸垫密封。 转动部分与固定部分之间的间隙是靠密封环及填料来密封的。
排水管可沿井筒 敷设或敷设在专 用钻孔中,
(一) 单水平开采的排水系统
分段排水系统
（b）井筒中部开拓泵房和水仓 （c）只开中间泵房, 不开水仓
优点是上、下设备互不影响, 可 靠性高, 但开拓工程量大；
优先采用
不开拓中间水仓, 但因要求 上、下任意两台水泵都能串 联工作, 而使管路布置十分 复杂, 并且下部的排水设备 可能受到全井深的水头压力。
排水设备一般使用离心泵排水。
固定式排水设备的要求
1）主水泵房设置有工作水泵、备用水泵、检修水 泵。
2）工作水泵的排水能力应在20h内排出24h的正常 用水量；备用水泵的能力应不小于工作水泵能力的 70%, 并且工作水泵和备用水泵的总排水能力应在 20h内排出24h的最大用水量；检修水泵的能力应 不小于工作水泵的25%。
煤矿排水系统设计说明书
主排水泵选型计算设计一、概述本矿井采用主斜井、副立井、回风立井综合开拓方式，主斜井井口标高为+922m，副立井、回风立井井口标高均为+1195m，副立井、回风立井落底标高均为+220m，主斜井与暗主斜井斜交，暗主斜井落底标高为+206m，初期大巷最低点标高为+205m。
根据地质报告，本矿井正常涌水量807m3/h，最大涌水量为1234m3/h，正常涌水量大于120m3/h，最大涌水量大于600m3/h，对照现行?煤矿防治水规定?，属水文地质条件复杂矿井。
按照现行?煤矿防治水规定?及?煤矿平安规程?要求，本矿井应当在井底车场周围设置防水闸门，或者在正常排水系统根底上安装配备排水能力不小于最大涌水量的潜水电泵排水系统。
根据本矿井开拓方式，结合现有成熟的防水闸门产品参数，设置防水闸门抗灾暂无适宜的设备，因此设计在正常排水系统根底上配备潜水电泵抗灾排水系统。
二、矿井主排水〔一〕设计依据地质报告提供矿井正常涌水量807m3/h，最大涌水量为1234m3/h，考虑矿井井下洒水和黄泥灌浆析出水增加50m3/h的排水量，因此在设备选型时按正常涌水量857m3/h，最大涌水量为1284m3/h计算；矿井水处理所需要增加15m扬程。
〔二〕排水系统方案根据本矿井的开拓布置，矿井涌水量和排水高度等资料，设计对本矿井的排水系统方案进展了比较：方案一：主排水泵房设置在初期大巷最低点，排水管路沿副立井井筒敷设，将矿井涌水排至地面副立井工业场地，在副立井工业场地设置水处理站。
该方案虽然排水管路相对较短，降低了管路投资，但是由于副立井较主井井口标高高出约273m，年排水电费约增加560余万元，且送往井下的洒水管路水压大，需增加管路壁厚，管路投资增加约100万元，综合运营费用较高。
方案二：主排水泵房设置在初期大巷最低点，排水管路沿西大巷→主斜井井筒敷设，将矿井涌水排至主井场地。
该方案虽然排水管路较长，管路损失较大，但主井较副立井井口低273m，排水设备工况扬程低，水泵级数少，设备投资省，电耗低。
煤矿综合自动化系统-排水系统-
➢ 多回路组合开关柜
➢ 集中操作台
➢ 液控闸阀
➢ 电动球阀
➢ 传感器（液位、温度、压力、流量）
上位机监控
➢ 服务器
➢ 网络交换机
➢ 机柜及其它通讯附件
视频监控
➢ 防爆摄像机
➢ 画面分割器
➢ 视频卡
➢ 隔爆光端机及其它通讯附件
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防爆PLC器 压力传感器
防爆摄像仪
超
投
流
声
入
量
波
式
计
液
液
位
位
计
计
温度传感器
电 动 球 阀
闸 阀
服 务 器
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系统设备-防爆PLC控制器特点
✓ 快开门结构 ✓ 鼠标、键盘、遥控操作 ✓ 模块化机芯 ✓ 折叠式安装技术 ✓ 通讯网络：工业以太网 ✓ 西门子PLCS7300 ✓ 具有RS485总线
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系统设备-电液闸阀特点
✓ 手动、自动两种操作方式 ✓ 标准液压接口 ✓ 模块化结构 ✓ 不锈钢阀芯 ✓ 具有减震功能
系统技术性能及特点-1
➢先进性：系统为当今工业控制系统的领先产品，地面控 制主站采用计算机进行优化控制，控制分站为国际品牌的 PLC 控制器。系统可对整个控制过程进行集中监控，能实 时采集和显示现场各生产环节设备的运行状态，具备数据 处理及与全矿井综合控制系统联网功能。
➢可靠性：具有自诊断功能和故障处理能力，保证系统的 可靠运行。
煤矿综合自动化系统
【排水系统】
1
主井排水控制系统
工业以太网TCP/IP
上位操作画面
高压开关柜
矿用隔爆兼本安型PLC控制器
超声波液位仪 正负压传感器 投入式液位仪 超声波流量计
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排水系统设计说明
华坪县定华能源有限责任公司瓦房箐煤矿位于兴泉镇新文村瓦房箐，为腊石沟矿区的东部，矿区井田面积1.0542平方公里，煤层赋存于三迭系大箐层，现目前主要开采C1煤层，煤层厚度0.8—0.5m，平均厚度为0.65米，煤层平均倾角11°，结构简单。
煤矿始建于1999年，生产能力3.0万吨/年，2007年核定生产能力4.0万吨/年，预计2010年生产原煤4.0万吨/年，矿井开拓方式为斜井开拓。
一、矿井地质：
矿区地层出露自上而下为第四系（Q）、三迭系（T3t）和中泥盆系（D2），地层走向东西，倾向北南，矿区内有一条正断层，褶曲不发育，属单斜构造，构造地质较简单。
二、矿井水文地质条件：
（1）矿区地形呈东高西低，中沟较发育，地面坡度较陡，矿山开采范围位于当地侵蚀基准面以上，有利于地表及地下水的自然排泄。
（2）矿区含水岩系沉积碎屑层，形成含水层、隔水层相间交替排列，具有较好的稳定性。
（3）矿井内旱季地下水涌水量小，雨季涌水量稍大，季节性不明显，矿井水文地质简单。
三、矿井涌水量的来源
1、大气降水渗透增加矿井下水量，主要表现在雨季比
旱季的涌水量稍大。
随着矿山开发的进度而增加，也随着年度性的变化，大气降水是该矿井涌水来源之一。
2、C 1煤层上部为三叠系大箐层含水层，下部为中泥盆系灰岩含水层。
C 1煤层底板距石灰岩60米，对矿井的充水没有影响，C 1煤层上部含水层涌水是矿井的主要涌水来源之二。
3、其它涌水来源：该矿区北部局部老采空区，对现阶段矿井涌水量有一定影响，是矿井涌水来源之三。
4、矿区边缘有新文水库等地表水体，但距矿区范围较远，对矿井的充水没有影响。
四、矿井涌水量
根据云南省地质局第八地质队提供的资料，及矿井实际涌水情况，预计矿井未来最大涌水量为5m 3
/h,最小涌水量0.5m 3/h,正常涌水量1m 3/h,现实际正常涌水量1m 3/h 。
五、矿井排水方式
矿井排水采用机械排水方式一级排水。
六、排水设备的选择
1、水泵工作能力、管路计算及选型依据：
矿井的最大涌水量为5m 3/h ，正常涌水预计1m 3/h ，根据该矿的实际情况，初选水泵；
（1）确定工作泵的最小排水能力
Q 最小=620
524=⨯m 3/h （2）水泵扬程估算
H 估=1.1×(40+5)=49.5米
式中：1.1－斜井倾角11°时取的扬程数据；
（3）根据上述计算：初选IS80—50—200型单吸离心式水泵3台，一台工作，一台备用，一台检修，该泵流量12.5m 3/h ，扬程80米，配用电机功率15KW ，工况点：Q=10m 3
/h ；
2、排水管的选择
根据矿井的实际情况排水管路采用直径50mm 的无缝钢管，排水管路安装2趟，其中一趟备用。
七、排水能力的校验
正常涌水时的排水时间：
T 正常=小时小时204.210124〈=⨯ 最大涌水时的排水时间：
T 正常=小时小时201210
524〈=⨯ 开启一台水泵无论正常和最大涌水量时的排水时间都不超过20小时，所以排水能力满足，故选用的水泵符合使用条件。
八、排水管路敷设及水泵安装
排水管路线应沿主斜井轨道下山敷设二趟，水泵应安装三台；其中一台运转、一台检修、一台备用，确保矿井的排水能力。
九、井底水仓的容量及规格
在主斜井+1543.86水平处建2个水仓，其中一个主水仓
和一个副水仓，主水仓：长20 m×宽 2.0m×高 1.8m,容量：72m3;副水仓：长18m×宽2.0m×高1.8m,容量：65m3；水泵安装略高于水仓位置0.5米，相距5米。
十、矿井水的排放及应用
井底水仓里排出地下水，抽入消防、防尘水池内，经沉淀后，用于井内消防、防尘用水和井外生产用水。
华坪县定华能源有限责任公司
瓦房箐煤矿
二O一0年一月三日。