矿井排水设备选型设计课程设计

龙岩学院资源工程学院课程设计题目：矿井排水设备选型设计姓名：xxx学号：xxxxx班级：采矿工程年级 : 2010级指导老师 :xxxxx老师2013-7矿井排水选型设计1、设计题目某矿正常涌水量为210m3/h，最大涌水量为290m3/h，矿水为中性、密度为1050kg/m3，竖井排水，井深200m，试选择水泵型式，确定台数，确定排水系统，选择管径、管材，验算排水时间，判别工作稳定性。

2、矿井排水系统确定矿井主要根据第一水平情况进行设计，采用集中排水系统，对其它水平只作适当地数目。

矿井排水系统见图3－1。

图3－1 矿井排水系统简图排水系统：主排水设备设置在第一水平，第二水平的涌水量由辅助排水设备排至上一水平的水仓中。

然后由主排水设备排至地面。

3、排水设备选型计算1水泵型号及台数⑴水泵最小排水量的确定正常涌水量时：Q B ′＝2420Q ＝1.2Q m 3/h 式中： Q B ′——水泵最小排水量，m 3/h ；Q ——矿井正常涌水量，m 3/h ；由此：Q B ′＝1.2×210＝252 m 3/h最大涌水量时：Q Br ′＝2420r Q ＝1.2 Q Br ′ m 3/h 式中：Q r ——矿井最大涌水量，m 3/h ；由此：Q Br ′＝1.2×290＝348 m 3/h⑵水泵扬程的计算'P X B g H H H η+=式中：P H ——排水高度，取井筒垂深，m ；X H ——吸水高度，取5m ；g η——管道效果，竖井取0.89－0.9；所以：'40050.9B H += ＝450m⑶水泵形式及台数的确定根据水泵扬程和矿井正常涌水量，从产品样本中选择额定值接近所需值的水泵，水泵型号选250D60×7型，额定流量330 m 3/h ，扬程420m ，转速1480rpm ，吸程6.2m ，效率73％，配带电动机型号JKZ －1250型，容量850KW ，外形2620×1200×1210，自重3500kg 。

水泵台数的选择：根据《安全规程》规定：必须由工作、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。

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。

正常涌水量工作水泵的台数：'1B nQ n Q = 式中：n Q ——所选水泵的额定流量，420 m 3/h ；1252330n = ＝0.76取1n ＝1台。

备用水泵台数：2n ＝70％1n ＝0.7取2n ＝1台。

最大涌水量时水泵工作台数：''1Br n Q n Q = ＝348330＝1.05取'1n ＝1台。

并且'1n ＝1<1n +2n ＝2，满足要求。

检修水泵台数3n ＝25％×1n ＝0.25取3n ＝1台。

水泵总台数为：n ＝1n +2n +3n＝1+1+1＝3 台2管路的确定⑴管路趟数的确定《安全规程》规定必须由工作和备用的水管，其中工作水管的能力应配合工作水泵在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，且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，因此，设计中主排水管敷设两趟，一趟工作，一趟备用。

⑵管径计算排水道管径：d p ′，m 式中： v — 排水管流速，v ＝1.2.2m/s 取v ＝2m/s ；所以：d p ′＝0.241m查表，选用外径为276mm 的标准无缝钢管，壁厚16mm ，内径241mm 。

吸水管直径：025.0''+=p x d d ，m ；由此：'0.2410.025x d =+＝0.266m查表，选用外径为299mm 的标准无缝钢管，壁厚17mm ，内径266mm 。

由于垂高小于400m 时，可选用壁厚度最薄的一种，且不必验算。

3管道特性曲线，确定工况点⑴最大吸水高度的计算2x wx x s 2gV H H H --允允＝ ，m 式中：s H 允——产品样本上给出的允许吸上真空度，m （取额定工况时的x H 允） x V ——吸水管中流速，m/s ；2900n X xQ V d =∏ ，m/s x d ——所选标准吸水管的内径，m ；wx H ——吸水管的阻力损失，m ；2()2x x wx x x L V H d gλξ=+∑ ，m 查表可知，因x d ＝266mm ，故ξ∑＝19.3，x λ＝0.0270，取x L ＝10m由此：22330 1.65/900900 3.14(0.266)n X x Q V m s d ===∏⨯⨯2()2x x wx x x L V H d gλξ=+∑ ＝210 1.65(0.027019.3)0.26629.8⨯+⨯⨯ ＝2.82m最大吸水高度：2x wx x s 2gV H H H --允允＝ ＝21.656.22.8229.8--⨯ ＝3.24m⑵求管道特性方程，绘制管道特性曲线g wx wp 1.71H H H H +++＝（）式中：g p x 5m +H ＝H +H ＝400＝405；wp H ——排水管阻力损失，m ；2pp wp p p p m d 2g L V H λξ+∑＝（）， p λ——排水管沿程阻力系数；p V ——排水管中流速；p 2p900n Q V d ∏＝ ，m/s ； p d ——所选标准排水管内径，m ；p ξ∑——排水管上各管件局部阻力系数之和；p L ——排水管长度，m ；p 1234L L L L L +++＝1L ——泵房里最远一台泵排水管长，取20m ；2L ——斜巷内排水管长，取20m ；3L ——井管内管长，取井筒深；4L ——地面上排水管长，取20m ；所以：p 1234L L L L L +++＝＝20+20+400+20＝460m查表，因p d ＝241mm ，故p λ＝0.0276。

p ξ∑＝0.08×4+3.5+8×3+3×1.5+1.14+1×3+5＝40.51又因为：p 2p900nQ V d ∏＝2330900 3.140.241⨯⨯＝＝2.01m/s所以：2ppwp p p p d 2gL V H λξ+∑＝（）23302.100.027640.510.24129.8⨯+⨯＝（） ＝166mH ＝405+1.7×（2.82+166+1）＝438.1m管道阻力系数：g2nH H R Q -＝式中：n Q ——所选泵的额定流量，m 3/h ；所以：2438.1405330R -＝＝3.039×410-则管道特性方程为：2g H H RQ =+4375 3.40110-=+⨯取不同的Q 值，求得相应的值列表如下：Qm 3/h 0 100 200 300 400 500 H m 405 408.039 417.1 432.3 453.6 480.9⑶确定水泵级数及工况点水泵级数：i ＝H/H k ＝438.1/60＝7.3式中：H k ——所选水泵一级额定扬程，m ；由上计算结果决定选七级水泵。

工况点参数：M Q ＝412 m 3/h ，M ＝0.73，M N ＝93Kw ，M H =435m 。

所选的水泵管道特性曲线见图3－3。

图3－2 水泵管道特性曲线.4校验计算⑴验算排水时间及排水管中的流速正常涌水时：124n MQ T n Q = 242101390⨯=⨯ ＝12.92<20h最大涌水时：'124r m mQ T n Q = 242901390⨯=⨯ ＝17.846<20h排水管中的实际流速： 2900m p pQ V d =∏ 3909000.241=∏⨯ ＝2.38m/s⑵校验水泵经济性和稳定性经济性：n M ηη9.0≥式中：n η——水泵额定工况时的效率；0.70.90.740.666>⨯=稳定性：09.0iH H g ≤式中：H 。

——水泵流量为零时一级扬程；4050.9760378<⨯⨯=⑶验算电动机功率(1.1 1.15)1023600M M M nrQ H N ηη=-⨯ （Kw ） 式中：n η — 传动效率，直连时n η＝1；1.1～1.15 — 富裕系数：当Q ≤300m 3/h ，取1.15；N ＝14803904511.1510236000.741⨯⨯⨯⨯⨯⨯＝1101.7<1250所以电动机的功率符合要求。