煤矿排水系统设计
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1. 概述煤矿井下自动化排水系统是为了提高煤矿生产效率和安全性而设计的一种自动化系统。
该系统通过自动监测井下水位、自动控制排水泵站和自动报警等功能，实现对井下水位的实时监测和排水控制，从而保障煤矿生产的顺利进行。
2. 技术要求2.1 井下水位监测煤矿井下自动化排水系统应具备高精度的井下水位监测功能。
通过安装水位传感器，实时监测井下水位，并将数据传输至中央控制室进行处理和分析。
2.2 排水泵站自动控制煤矿井下自动化排水系统应能自动控制排水泵站的启停、运行状态和排水量。
通过与水位传感器的联动，当井下水位超过设定阈值时，系统应自动启动排水泵站，当水位降至安全范围内时，自动停止排水泵站的运行。
2.3 故障报警与远程监控煤矿井下自动化排水系统应具备故障报警和远程监控功能。
当排水泵站发生故障或井下水位异常时，系统应能自动报警，并将报警信息发送至中央控制室，以便及时采取相应的措施。
3. 系统组成煤矿井下自动化排水系统主要由以下几个组成部分构成：3.1 水位传感器水位传感器是煤矿井下自动化排水系统的核心部件之一。
它能够准确地测量井下水位，并将数据传输至中央控制室。
水位传感器应具备高精度、高稳定性和耐腐蚀性的特点，以适应井下恶劣的工作环境。
3.2 控制器控制器是煤矿井下自动化排水系统的主要控制设备。
它通过与水位传感器的连接，实现对排水泵站的自动控制。
控制器应具备可靠的控制功能和友好的人机界面，以便操作人员能够方便地对系统进行监控和管理。
3.3 排水泵站排水泵站是煤矿井下自动化排水系统的关键设备。
它负责将井下的水抽到地面，并排入相应的排水管道。
排水泵站应具备高效、可靠、耐用的特点，以确保系统的正常运行。
3.4 报警系统报警系统是煤矿井下自动化排水系统的安全保障设备。
它能够实时监测系统的运行状态，并在出现故障或异常情况时发出警报。
报警系统应具备高可靠性和远程监控功能，以便及时采取措施避免事故的发生。
煤矿排水系统设计精编WORD版
煤矿排水系统设计精编W O R D版IBM system office room 【A0816H-A0912AAAHH-GX8Q8-GNTHHJ8】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《煤矿安全规程》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基础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合适的设备，因此设计在正常排水系统基础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行了比较：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。
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一、引言煤矿排水是煤矿生产中不可或缺的环节之一，对于煤矿的安全生产和保障矿工的工作环境至关重要。
传统的煤矿排水方式存在诸多问题，如人工操作不便、效率低下、安全风险高等。
因此，煤矿井下自动化排水系统的研发和应用具有重要意义。
本文将详细介绍煤矿井下自动化排水系统的标准格式。
二、系统概述煤矿井下自动化排水系统是基于现代信息技术和自动化控制技术的集成系统，旨在实现煤矿井下排水的自动化管理和控制。
该系统包括以下几个主要模块：1. 传感器模块：通过安装在井下的传感器，实时监测井下水位、流量、压力等参数，并将数据传输到控制中心。
2. 控制中心：接收传感器模块传输的数据，对井下排水进行实时监控和管理，并根据需要进行控制操作。
3. 控制终端：作为控制中心的操作界面，提供操作人员对井下排水系统进行监控、管理和控制的功能。
4. 通信网络：用于传输传感器模块采集到的数据和控制指令，确保数据的及时、准确传输。
三、系统功能煤矿井下自动化排水系统具备以下主要功能：1. 实时监测：通过传感器模块实时监测井下水位、流量、压力等参数，并将数据传输到控制中心，以便及时掌握井下排水情况。
2. 数据分析：对传感器模块采集到的数据进行分析和处理，提供数据报表、趋势图等分析工具，帮助管理人员全面了解井下排水情况。
3. 报警与预警：根据设定的阈值，系统能够自动检测异常情况，并及时发出报警信息，以便采取相应的措施。
4. 远程控制：通过控制终端，操作人员可以远程对井下排水系统进行监控和控制，提高操作的便捷性和效率。
5. 历史记录：系统能够自动记录和存储井下排水的历史数据，方便管理人员进行回溯和分析。
四、系统设计与实施煤矿井下自动化排水系统的设计与实施主要包括以下几个步骤：1. 系统需求分析：与煤矿管理部门和技术人员进行沟通，明确系统的功能需求、性能指标和安全要求。
2. 系统设计：根据需求分析结果，进行系统的整体设计，确定系统的硬件设备、软件平台和通信网络等方面的配置。
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。
煤矿矿井排水系统的设计与管理
煤矿矿井排水系统的设计与管理随着煤矿市场需求的增加，煤矿矿井排水系统的设计与管理显得尤为重要。
良好的排水系统能够有效地降低矿井内的水位，确保矿工的安全，并促进煤矿生产的顺利进行。
本文将探讨煤矿矿井排水系统的设计原则、排水设备的选择与安装以及排水系统的管理，为煤矿矿井排水系统的设计与管理提供参考。
一、煤矿矿井排水系统的设计原则煤矿矿井排水系统的设计应根据矿井的地质条件、水文地质条件和矿井开采方式等因素进行综合考虑。
以下是几个设计原则：1. 安全性原则：排水系统应具备良好的安全性能，确保矿井内矿工的安全。
排水设备应经过合理布局，避免对未来矿井开采造成不利影响。
2. 经济性原则：排水系统的设计应在保证矿井安全的前提下，尽可能地减少成本。
合理选择排水设备，降低能源消耗和维护成本，提高排水效率。
3. 可靠性原则：排水系统应具备良好的可靠性和稳定性，能够适应矿井开采条件的变化。
排水设备应具备一定的备用和自动化控制功能，提高系统运行的稳定性和可维护性。
二、排水设备的选择与安装合适的排水设备的选择与安装对于煤矿矿井排水系统的性能至关重要。
以下是几种常见的排水设备及其特点：1. 排水泵：排水泵是煤矿矿井排水系统中最常用的设备之一。
通过抽水将矿井内的水排出地面，具有排水量大、抽水高度高等特点。
在选择排水泵时，应考虑泵的排水量、扬程和效率等性能指标，并合理选择泵的类型和型号。
2. 钻孔排水设备：钻孔排水设备可以通过打孔将矿井内的水导流到地下水层或者排放到地表水体。
钻孔排水设备适用于矿井水位较低，地质条件适宜的情况下，具有排水效率高、维护成本低等优点。
3. 排煤机：排煤机是煤矿矿井开采过程中常用的设备之一。
排煤机在挖掘煤炭的同时，也能够将矿井内的水一并排出。
在安装排煤机时，应确保其具备良好的密封性和排水性能，以提高排煤机的效益。
三、排水系统的管理煤矿矿井排水系统的管理对于矿井安全和生产的顺利进行都具有重要意义。
以下是几个排水系统的管理要点：1. 设备维护与检修：定期对排水设备进行维护和检修，及时处理设备故障和问题，确保排水设备的正常运行。
煤矿项目矸石场排水系统设计
煤矿项目矸石场排水系统设计随着能源需求的不断增长，煤矿项目的建设已经成为一个不可避免的趋势。
然而，煤矿项目在运营过程中会产生大量的矸石，如果不能有效处理和排放，将对环境产生严重的影响。
因此，设计一个合理的矸石场排水系统显得尤为重要。
首先，矸石场排水系统应该具备良好的水质净化功能。
在矸石场的运营过程中，会产生大量的废水，其中含有矸石颗粒、重金属等有害物质。
因此，需要设置合适的净化装置，如格栅、中和池、沉淀池等，以去除矸石颗粒和重金属等有害物质。
同时，还应根据实际情况设置适当的排放标准，确保排放的废水达到环保要求。
其次，矸石场排水系统应具备合理的排水网络。
矸石场通常位于山区，地势较为复杂，因此需要通过合理的设计和规划，建立排水网络，确保废水能够顺利地排放。
排水网络可以采用开挖排水沟、设置排水管道等方式。
同时，还需要根据地势和水流方向，设置合适的排水口，避免废水滞留和积聚。
第三，矸石场排水系统应具备可靠的排水设备。
矸石场的排水量通常较大，因此需要选择适当的排水设备，如排水泵站、泵泵站等，确保废水能够及时、有效地排放。
此外，为了提高排水效率，还可以采取一些措施，如设置分区排水、增加排水泵的数量等，以应对不同的排水情况。
最后，矸石场排水系统还应具备一定的监测和管理措施。
煤矿项目的矸石场排水系统涉及到环境保护和资源利用等方面的问题，因此需要建立相应的监测和管理机制，确保排水系统的稳定运行。
可以通过安装自动监测设备、定期进行水质监测、建立相关管理制度等方式，对矸石场排水系统进行监测和管理。
综上所述，煤矿项目矸石场排水系统设计需要考虑水质净化、排水网络、排水设备以及监测和管理等方面的问题。
只有通过合理的设计和规划，才能确保矸石场排水系统能够有效运行，达到环保和资源利用的目标。
同时，还需要根据实际情况进行综合考虑，确保设计方案的可行性和可持续性。
煤矿排水系统设计
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安全规程要求,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基础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合适的设备,因此设计在正常排水系统基础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行了比较：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;经上述综合分析比较,设计推荐本矿井排水系统采用布置合理,综合运营费用低的方案二,即主排水泵房设置在初期大巷最低点,井下涌水由主井排出方案;三矿井主排水泵房排水设备1、设计依据根据确定的排水系统方案,本矿井主排水泵房设置在+205m水平副立井井底车场附近的初期大巷最低点,排水管路经管子道、沿主斜井井筒敷设至地面;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渗水增加水量50m3/h,因此在设备选型时按正常涌水期排水量857m3/h,最大涌水期排水量为1284m3/h计算；初期大巷最低点标高+205m,主斜井井口标高+922m,排水垂高715m,考虑矿井水处理所需要增加的15m扬程后,排水总垂高为732m,排水管路敷设长度约5800m;2、排水设备方案水泵及管路的初选1泵应具有的排水能力：=×857=1028.4m3/h;正常涌水量 Q1=×1284=1540.8m3/h最大涌水量 Q2排水扬程 H=×717+5=830.3m2排水设备初选MDS420-96系列矿用耐磨离心式排水泵,其额定扬程应不小于830.3m;3排水管路初选D=4×420/××36001/2 =0.287m 取 DN=0.30m即DN300mm排水管路选用D325型复合钢管,吸水管路选用D377型复合钢管;4排水系统阻力系数排水管阻力损失：式中：ϕ－－速度压头系数,1；1ϕ－－直管阻力系数,2ϕ－－弯管阻力系数,～；3ϕ－－闸阀阻力系数,～；45ϕ－－逆止阀阻力系数,5～14； 6ϕ－－管子焊缝阻力系数,；3n －－弯管数量,个； 4n －－闸阀数量,个； 5n －－逆止阀数量,个； 6n －－管子焊缝数量,个；λ－－水与管壁的阻力系数；d L －－排水管路总长度,m ；d V －－排水管流速,m/s ；旧管时：吸水管路及局部水头损失之和sfH '： 式中：'2ϕ－－直管阻力系数, '3ϕ－－弯管阻力系数,～； '4ϕ－－滤水器阻力系数,2～3； '5ϕ－－偏心异径管阻力系数,～；'3n －－弯管数量,个；λ－－水与管壁的阻力系数；s L －－吸水管路总长度,m ； s V －－吸水管流速,m/s ；旧管时：'1.7 1.70.3350.57sf sf H H m '==⨯=旧排水系统阻力系数则排水系统Q-H 特性曲线方程为H=722+×10-4Q 2 3、水泵及管路的计算机优化根据矿井排水系统和参数,经我院通过部级鉴定的矿井排水设备选型优化设计计算程序设计计算,选出了适合本矿井主排水泵房的3个排水设备方案,其技术经济参数详见表7-3-1;从方案表中可以看出,方案三所选排水系统设备,排水能力大,但水泵运行工况效率低,年电耗高,基建投资多,年综合营运费用也较高,故设计不予推荐；方案二所选排水系统设备,虽然电动机容量较小,但水泵台数多,年电耗较高,基建投资也较多,因水泵运行工况效率低、综合营运费用也较高,设计也不予推荐；方案一所选排水系统设备,基建投资低,水泵运行工况点效率高,年电耗少,年综合运行费用最低;故设计推荐方案一作为本矿井主排水设备方案;矿井主排水设备选型方案比较表表7-3-11排水管路壁厚按下式计算：式中：δ－－排水管路管壁计算厚度,cm；P－－管路最大工作压力,设计取为；－－管路管材外径,cm；DWψ－－管路焊缝系数,无缝钢管取1；σ－－管材需用应力,MPa；本公式已计入管材的制造误差及腐蚀附加厚度;代入各参数后：则排水管路壁厚选择为21mm;排水管路选用2趟D325×21型聚乙烯复合钢管基材为无缝钢管,分段选择壁厚;排水管路由+205m水平主排水泵房→管子道→主斜井井筒敷设至地面;正常涌水期3泵3管运行,最大涌水期4泵4管运行;2选定方案的设备及运行工况经计算机优化,并结合前期可研设计时专家的评审建议,本矿井主排水系统设备选用MDS420-96×9型矿用耐磨离心式主排水泵7台,每台水泵配套1台YB2系列4极 10kV 1600kW矿用隔爆电动机;正常涌水期3台工作,3台备用,1台检修,最大涌水期4台水泵工作;鉴于本矿井的涌水水质较差,考虑到延长排水管路的使用寿命,减小管路维护工作量,主排水管路选用4趟D325矿用聚乙烯复合钢管基材为无缝钢管,分段选择壁厚;排水管路经管子道、主斜井井筒敷设至地面;正常涌水期3泵3管运行,最大涌水期4泵4管运行;矿井排水设备运行特性曲线详见图7-3-1;矿井排水系统布置详见图7-3-2;矿井排水设备运行工况详见表7-3-2;水泵运行工况点参数表表7-3-2水泵运行时,日排水时间均＜20h,排水能力满足要求；水泵所需轴功率计算轴功率均小于所配电动机容量1600kW,所选电动机容量满足水泵要求;为了节约能源,设计选用ZPB-G型高压气液两用射流装置,使水泵实现无底阀运行;射流泵接井下压缩空气管路作为备用能源;745X-100设计选用MZ941H-100型矿用电动隔爆闸阀,实现水泵房自动化控制；选用JD型多功能水泵控制阀,减小水垂对排水系统的冲击;泵房内设置起重梁,配置手动单轨小车和环链手拉葫芦,以便于设备安装和维修;根据本矿井开拓方式及井下辅助运输无轨化的特点,传统的人工挖掘,清仓绞车清运水仓淤泥方法,效率低、劳动强度大,不适合本矿井高产高效的要求,同时煤泥含有水运输也不方便,还影响井下环境;为此,设计考虑选用国内近几年开发的ZQ-ⅢY型水仓自动清挖系统1套,用于井下水仓清理;该系统含有淤泥搅拌设备、MQB-Ⅱ型泥浆抽排泵、脱水设备、浓缩设备及装车系统,能将水仓淤积的煤泥转化为煤饼,装载到井下无轨胶轮车上,运到地面,操作方便,使用可靠,己在多对矿井中成功应用,反应较好;ZQ-ⅢY型水仓自动清挖系统总装机容量约35kW;四矿井主排水设备的供配电与控制根据现行矿山电力设计规范、煤矿安全规程要求,井下主排水泵为一级负荷,主排水泵电机由井下中央变电所一对一供电,10kV高压电源线路采用MYJV-10kV 3×70煤矿用交联聚乙烯电力电缆;井下主排水泵电机,采用高压软起动;同时,在水泵房设有就地操作箱;主排水泵供电系统图详见附图C1361G1-261·2-1;为了实现矿井井下主排水自动化,设计有自动化排水系统;该系统采用防爆PLC控制,能根据井下水仓水位自动起停水泵,工作泵故障时,备用水泵自动投入;现场控制器采用S7系列PLC,完成数据采集与控制功能;并配置工业智能图形工作站,作为数据显示和操作监控设备;系统控制点设于井下中央变电所中,为二合一控制站,即井下排水三遥系统和中央变电所三遥系统共用硬件平台;1、操作方式：系统控制具有自动、半自动和手动检修3种工作方式;2、程控功能：PLC主要实现主排水系统的数据采集、动态显示及主排水泵自动启停、自动倒换等顺序控制功能;3、监控功能：具有故障自诊断、流量、压力、设备运行工况和在线设备性能等参数、控制系统状态、高、低压配电及MCC系统等的连续实时显示以及报表打印、数据存储功能;4、水泵监控系统与井下控制网联网,实现在矿调度室进行三遥;五、抗灾潜水电泵排水系统一概述本矿井正常涌水量807m3/h,最大涌水量为1234m3/h,对照现行煤矿防治水规定,水文地质类型为复杂,涌水量在西北地区较大,对采掘工程、矿井安全构成一定水害威胁;为此设计考虑在井底车场周围设置防水闸门,或者在正常排水系统基础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;鉴于本矿井井下水压大于6MPa,高压水闸门尚无定型设计产品,超高压防水闸门也还在研究阶段,考虑实际抗灾需要,以及目前潜水电泵设备发展状况,采用增加潜水电泵排水系统以增强矿井的抗灾排水能力,设计在井底车场主排水泵房水仓附近设潜水电泵系统,排水管路沿回风立井井筒敷设至地面;二 设计依据本矿井回风立井井口标高为+1195m ,井底车场主排水泵房水仓附近的标高为+205m,排水垂高990m;在主排水泵房水仓附近设置潜水电泵硐室,潜水电泵硐室标高为+205m,排水管路沿西回风大巷转回风石门至回风立井井底,由回风立井井筒敷设至地面,井下水排出后留有3m 水头;矿井最大涌水量1234m 3/h,总排水高度993m,排水管路长度1880m; 三 抗灾潜水电泵选型 1、抗灾潜水电泵选型根据排水能力要求、估算水泵扬程,本矿井抗灾潜水电泵排水系统选用3台BQ550-1105/13-2500/W-S 型,额定流量550m 3/h,额定扬程1105m 的矿用隔爆卧式潜水电泵,当井下突水或涌水量增大时,3台水泵同时工作,每台水泵配用1台4极、10kV 、2500kW 矿用潜水泵专用隔爆型电动机;2、排水管路选择 排水管路直径：0.304()D m ===,取D=0.30m,公称直径为DN300mm;式中：d V —设计排水管流速,m/s;结合所选水泵台数、水泵扬程,排水管路选用3趟外径为D325mm 的聚乙烯复合钢管基材为无缝钢管,分段选择壁厚;当井下突水或涌水量增大时,3趟管路同时工作;排水管路由卧式潜水泵硐室→管子道→回风大巷→回风石门→回风立井井筒敷设至地面;3、管路阻力系数计算 1 排水系统阻力系数① 排水管路中阻力损失af H 按下式计算： 式中：1ϕ—速度压头系数,取1ϕ=1；2ϕ—直管阻力系数,λ—水与管壁的阻力系数,对于DN300mm 管路,λ=；dL—排水管路总长度,本矿井抗灾排水系统为1880m；D—排水管路公称直径,本矿井抗灾排管路管径为0.30m；3ϕ—弯管阻力系数,～；3n—弯管数量,个,本矿井抗灾排水管路系统为2个；4ϕ—闸阀阻力系数,～；4n—闸阀数量,个,本矿井抗灾排水管路系统为2个；5ϕ—逆止阀阻力系数,5～14；dV—排水管流速,m/s；则,抗灾排水泵排水管路阻力损失：抗灾排水管路旧管淤积时阻力损失：②吸水管路及局部水头损失之和sfH',因潜水泵无吸水管,故可不考虑;③排水系统阻力系数新管管路未淤积时：旧管管路未淤积时：则排水系统新管管路未淤积时阻力特性方程为：H=Ht+RQ2=993+×10-4Q2旧管管路未淤积时阻力特性方程为：H=Ht+R’Q2=993+×10-4Q2式中：Ht —吸水面至排水口几何高差,m；本排水系统Ht=993m;4、水泵运行工况按新管管路未淤积时阻力特性方程和旧管管路未淤积时阻力特性方程,在BQ550-1105/13型水泵特性曲线上绘出管路阻力特性曲线,得出水泵运行工况点;矿井抗灾排水设备运行工况点详见表7-3-3;抗灾水泵运行工况点参数表矿井抗灾潜水电泵运行特性曲线见图7-3-3;由水泵运行工况点参数表可知,在排水新管管路未淤积时,潜水电泵工况流量593m3/h,工况扬程1061m,计算轴功率2204kW＜2500 kW,抗灾排水潜水电泵配用的电动机容量满足水泵排水要求;所选水泵采用高压软启动器起动,起动能力能够满足2500kW水泵电动机起动要求;按抗灾排水管路系统最大工作压力状况,计算管路壁厚：故所选外径D325 mm、壁厚23mm的聚乙烯复合钢管基材为D325×23型无缝钢管满足排水要求;5、电动机容量、管路壁厚及排水能力校验由水泵运行工况点参数表可知,当井下突水或涌水量增大时,3趟 D325×23型排水管路配合3台BQ550-1105/13-2500型潜水电泵工作;管路淤积后潜水电泵工况流量559 m3/h,工况扬程1098m,计算日排水时间,小于24h,抗灾排水潜水电泵的排水能力满足要求;四抗灾潜水电泵的供配电与控制根据现行矿山电力设计规范、煤矿安全规程要求,抗灾潜水泵为一级负荷,抗灾潜水泵电机,采用电气软起动方式,其10kV高压电源由地面抗灾潜水泵高压配电室一对一供电;抗灾排水监控系统采用PLC完成数据采集与控制功能,能根据水害危险在地面控制点进行操控;在潜水泵的出口管路安装有电动闸阀,总出水管路上安装压力与流量传感器;抗灾潜水泵控制点设于地面抗灾潜水泵高压配电室,井下潜水泵自带的压力、流量等保护参数,通过4～20mA模拟量信号接入地面PLC中;抗灾潜水泵10kV配电室供电系统图详见附图1361G;。
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为了解决煤矿井下水位监测和排水控制的问题而设计的。
该系统旨在提高煤矿井下排水效率和安全性，减少人力投入，降低事故风险，保障矿工的安全和生产的连续性。
本文将详细介绍煤矿井下自动化排水系统的设计原理、功能模块和技术特点。
二、设计原理煤矿井下自动化排水系统的设计基于先进的传感器技术、通信技术和控制技术。
系统通过安装在井下的水位传感器实时监测井下水位情况，并将数据传输至地面控制中心。
地面控制中心根据接收到的数据，通过控制器对井下排水泵进行自动控制，从而实现对井下水位的监测和排水的自动化控制。
三、功能模块1. 井下水位监测模块：该模块主要由水位传感器组成，安装在煤矿井下的不同位置，用于实时监测井下水位情况。
传感器将监测到的数据通过信号传输装置发送至地面控制中心。
2. 地面控制中心模块：该模块由数据接收装置、控制器和人机界面组成。
数据接收装置接收来自井下的水位传感器的数据，并将其传输至控制器。
控制器根据接收到的数据进行逻辑判断和决策，控制井下排水泵的启停。
人机界面提供操作界面，使操作人员可以实时监控井下水位情况、控制排水泵的运行状态和查看历史数据。
3. 井下排水泵模块：该模块由排水泵和控制装置组成。
控制装置接收地面控制中心发出的指令，控制排水泵的启停、流量和压力等参数。
排水泵将井下积水抽出并排入井口，以维持井下水位在安全范围内。
四、技术特点1. 实时监测：煤矿井下自动化排水系统能够实时监测井下水位情况，及时掌握井下积水状况，保障矿工的安全。
2. 自动控制：系统通过地面控制中心对井下排水泵进行自动控制，无需人工干预，提高排水效率，减少人力投入。
3. 远程操作：地面控制中心可通过远程通信技术与井下自动化排水系统进行通信，实现远程监控和操作，方便操作人员对系统的管理和控制。
4. 数据存储与分析：系统可将井下水位监测数据进行存储和分析，形成历史数据，为矿山管理部门提供决策依据和事故分析。
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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《煤矿安全规程》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基础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合适的设备，因此设计在正常排水系统基础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行了比较：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。
经上述综合分析比较，设计推荐本矿井排水系统采用布置合理，综合运营费用低的方案二，即主排水泵房设置在初期大巷最低点，井下涌水由主井排出方案。
（三）矿井主排水泵房排水设备1、设计依据根据确定的排水系统方案，本矿井主排水泵房设置在+205m水平副立井井底车场附近的初期大巷最低点，排水管路经管子道、沿主斜井井筒敷设至地面。
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渗水增加水量50m3/h，因此在设备选型时按正常涌水期排水量857m3/h，最大涌水期排水量为1284m3/h计算；初期大巷最低点标高+205m，主斜井井口标高+922m，排水垂高715m，考虑矿井水处理所需要增加的15m扬程后，排水总垂高为732m，排水管路敷设长度约5800m。
2、排水设备方案水泵及管路的初选（1）泵应具有的排水能力：正常涌水量 Q=1.2×857=1028.4m3/h;1=1.2×1284=1540.8m3/h最大涌水量 Q2排水扬程 H=1.15×（717+5）=830.3m（2）排水设备初选MDS420-96系列矿用耐磨离心式排水泵，其额定扬程应不小于830.3m。
（3）排水管路初选D=（4×420/3.14×1.8×3600）1/2 =0.287m 取 DN=0.30m即DN300mm排水管路选用D325型复合钢管，吸水管路选用D377型复合钢管。
（4）排水系统阻力系数排水管阻力损失：式中：ϕ－－速度压头系数，1；1ϕ－－直管阻力系数，2ϕ－－弯管阻力系数，0.76～1.0；34ϕ－－闸阀阻力系数，0.25～0.5； 5ϕ－－逆止阀阻力系数，5～14； 6ϕ－－管子焊缝阻力系数，0.03；3n －－弯管数量，个； 4n －－闸阀数量，个； 5n －－逆止阀数量，个； 6n －－管子焊缝数量，个；λ－－水与管壁的阻力系数；d L －－排水管路总长度，m ；d V －－排水管流速，m/s ；旧管时：吸水管路及局部水头损失之和sfH '： 式中：'2ϕ－－直管阻力系数，'3ϕ－－弯管阻力系数，0.76～1.0； '4ϕ－－滤水器阻力系数，2～3；'5ϕ－－偏心异径管阻力系数，0.16～0.36；'3n －－弯管数量，个；λ－－水与管壁的阻力系数；s L －－吸水管路总长度，m ； s V －－吸水管流速，m/s ；旧管时：'1.7 1.70.3350.57sf sf H H m '==⨯=旧排水系统阻力系数则排水系统Q-H 特性曲线方程为H=722+8.407×10-4Q 2 3、水泵及管路的计算机优化根据矿井排水系统和参数，经我院通过部级鉴定的《矿井排水设备选型优化设计计算程序》设计计算，选出了适合本矿井主排水泵房的3个排水设备方案，其技术经济参数详见表7-3-1。
从方案表中可以看出，方案三所选排水系统设备，排水能力大，但水泵运行工况效率低，年电耗高，基建投资多，年综合营运费用也较高，故设计不予推荐；方案二所选排水系统设备，虽然电动机容量较小，但水泵台数多，年电耗较高，基建投资也较多，因水泵运行工况效率低、综合营运费用也较高，设计也不予推荐；方案一所选排水系统设备，基建投资低，水泵运行工况点效率高，年电耗少，年综合运行费用最低。
故设计推荐方案一作为本矿井主排水设备方案。
矿井主排水设备选型方案比较表表7-3-1（1）排水管路壁厚按下式计算：式中：δ－－排水管路管壁计算厚度，cm；P－－管路最大工作压力，设计取为9.5MPa；－－管路管材外径，cm；DWψ－－管路焊缝系数，无缝钢管取1；[σ]－－管材需用应力，MPa；本公式已计入管材的制造误差及腐蚀附加厚度。
代入各参数后：则排水管路壁厚选择为21mm。
排水管路选用2趟D325×21型聚乙烯复合钢管（基材为无缝钢管），分段选择壁厚。
排水管路由+205m水平主排水泵房→管子道→主斜井井筒敷设至地面。
正常涌水期3泵3管运行，最大涌水期4泵4管运行。
（2）选定方案的设备及运行工况经计算机优化，并结合前期可研设计时专家的评审建议，本矿井主排水系统设备选用MDS420-96×9型矿用耐磨离心式主排水泵7台，每台水泵配套1台YB2系列4极 10kV 1600kW矿用隔爆电动机。
正常涌水期3台工作，3台备用，1台检修，最大涌水期4台水泵工作。
鉴于本矿井的涌水水质较差，考虑到延长排水管路的使用寿命，减小管路维护工作量，主排水管路选用4趟D325矿用聚乙烯复合钢管（基材为无缝钢管），分段选择壁厚。
排水管路经管子道、主斜井井筒敷设至地面。
正常涌水期3泵3管运行，最大涌水期4泵4管运行。
矿井排水设备运行特性曲线详见图7-3-1。
矿井排水系统布置详见图7-3-2。
矿井排水设备运行工况详见表7-3-2。
水泵运行工况点参数表表7-3-2水泵运行时，日排水时间均＜20h，排水能力满足要求；水泵所需轴功率（计算轴功率）均小于所配电动机容量1600kW，所选电动机容量满足水泵要求。
为了节约能源，设计选用ZPB-G型高压气液两用射流装置，使水泵实现无底阀运行。
射流泵接井下压缩空气管路作为备用能源。
设计选用MZ941H-100型矿用电动隔爆闸阀，实现水泵房自动化控制；选用J745X-100D型多功能水泵控制阀，减小水垂对排水系统的冲击。
泵房内设置起重梁，配置手动单轨小车和环链手拉葫芦，以便于设备安装和维修。
根据本矿井开拓方式及井下辅助运输无轨化的特点，传统的人工挖掘，清仓绞车清运水仓淤泥方法，效率低、劳动强度大，不适合本矿井高产高效的要求，同时煤泥（含有水）运输也不方便，还影响井下环境。
为此，设计考虑选用国内近几年开发的ZQ-ⅢY 型水仓自动清挖系统1套，用于井下水仓清理。
该系统含有淤泥搅拌设备、MQB-Ⅱ型泥浆抽排泵、脱水设备、浓缩设备及装车系统，能将水仓淤积的煤泥转化为煤饼，装载到井下无轨胶轮车上，运到地面，操作方便，使用可靠，己在多对矿井中成功应用，反应较好。
ZQ-ⅢY型水仓自动清挖系统总装机容量约35kW。
（四）矿井主排水设备的供配电与控制根据现行《矿山电力设计规范》、《煤矿安全规程》要求，井下主排水泵为一级负荷，主排水泵电机由井下中央变电所一对一供电，10kV高压电源线路采用MYJV-10kV 3×70煤矿用交联聚乙烯电力电缆。
井下主排水泵电机，采用高压软起动。
同时，在水泵房设有就地操作箱。
主排水泵供电系统图详见附图C1361G1-261·2-1。
为了实现矿井井下主排水自动化，设计有自动化排水系统。
该系统采用防爆PLC控制，能根据井下水仓水位自动起停水泵，工作泵故障时，备用水泵自动投入。
现场控制器采用S7系列PLC，完成数据采集与控制功能。
并配置工业智能图形工作站，作为数据显示和操作监控设备。
系统控制点设于井下中央变电所中，为二合一控制站，即井下排水三遥系统和中央变电所三遥系统共用硬件平台。
1、操作方式：系统控制具有自动、半自动和手动检修3种工作方式。
2、程控功能：PLC主要实现主排水系统的数据采集、动态显示及主排水泵自动启停、自动倒换等顺序控制功能。
3、监控功能：具有故障自诊断、流量、压力、设备运行工况和在线设备性能等参数、控制系统状态、高、低压配电及MCC系统等的连续实时显示以及报表打印、数据存储功能。
4、水泵监控系统与井下控制网联网，实现在矿调度室进行三遥。
五、抗灾潜水电泵排水系统（一）概述本矿井正常涌水量807m3/h，最大涌水量为1234m3/h，对照现行《煤矿防治水规定》，水文地质类型为复杂，涌水量在西北地区较大，对采掘工程、矿井安全构成一定水害威胁。
为此设计考虑在井底车场周围设置防水闸门，或者在正常排水系统基础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。
鉴于本矿井井下水压大于6MPa，高压水闸门尚无定型设计产品，超高压防水闸门也还在研究阶段，考虑实际抗灾需要，以及目前潜水电泵设备发展状况，采用增加潜水电泵排水系统以增强矿井的抗灾排水能力，设计在井底车场主排水泵房水仓附近设潜水电泵系统，排水管路沿回风立井井筒敷设至地面。
（二）设计依据本矿井回风立井井口标高为+1195m ，井底车场主排水泵房水仓附近的标高为+205m，排水垂高990m。
在主排水泵房水仓附近设置潜水电泵硐室，潜水电泵硐室标高为+205m，排水管路沿西回风大巷转回风石门至回风立井井底，由回风立井井筒敷设至地面，井下水排出后留有3m水头。
矿井最大涌水量1234m3/h，总排水高度993m，排水管路长度1880m。