矿井排水设计

第一部分

矿井排水设备选型设计

述1概:略

2设计的原始资料

开拓方式为立井，其井口标高为+1215m，开采水平标高为+1173m，正常涌水量为80m3/h；最大涌水量为650m3/h；持续时间60d。矿水PH值为中性，重度为10003N/m3，水温为15℃。该矿井属于高沼气矿井，年产量为5万吨。资料个人收集整理，勿做商业用途

3排水方案的确定

在我国煤矿中，目前通常采用集中排水法。集中排水开拓量小，管路敷设简单，管理费用低，但由于上水平需要流到下水平后再排出，则增加了电耗。当矿井较深时可采用分段排水。资料个人收集整理，勿做商业用途涌水量大和水文地质条件复杂的矿井，若发生突然涌水有可能淹没矿井。因此，当主水泵房设在最终水平时，应设防水门。资料个人收集整理，勿做商业用途

在煤矿生产中，单水平开采通常采用集中排水；两个水平同时开采时，应根据矿井的具体情况进行具体分析，综合基建投资、施工、操作和维护管理等因素，经过技术和经济比较后。确定最合理的排水系统。资料个人收集整理，勿做商业用途

从给定的条件可知，该矿井只有一个开采水平，故可选用单水平开采方案的直接排水系统，只需要在2343车场附近设立中央泵房，就可将井底所有矿水集中排至地面。资料个人收集整理，勿做商业用途

4水泵的选型与计算

根据《煤矿安全规程》的要求，主要排水设备必须有工作水泵、备用水泵和检修水泵。工作水泵的能力应能在20h 内排除矿井24h 的正常涌水量（包括充填水和其他用水）。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能力，应能在20h 内排出矿井24h 的最大泳水量。检修水泵的能力应不小于工作水泵能力的25%。水文地质条件复杂的矿井，可根据具体情况在主水泵房内预留安装一定数量水泵的位置，或另增设水泵。资料个人收集整理，勿做商业用途

排水管路必须有工作和备用水管。工作水管的能力应能配合工作水泵在20h 内排完24h 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20h 内排出矿井24h 的最大涌水量。资料个

人收集整理，勿做商业用途

4.1水泵必须排水能力计算

正常涌水期 最大涌水期

式中 B Q ——工作水泵具备的总排水能力，3/m h ；

max Q ——工作和备用水泵具备的总排水能力，3/m h ； z q ——矿井正常涌水量，3/m h ； max q ————矿井最大涌水量，3/m h 。

4.2水泵所需扬程估算

由于水泵和管路均未确定，无法确切知道所需的扬程，所以需进行估算，即

式中 B H ——估算水泵所需扬程，m ；

sy H ——侧地高度，即吸水井最低水位至排水管出口间的高度差，

一般可取sy H =井底与地面标高差+4（井底车场与吸水井最低水位距离），m ；资料个人收集整理，勿做商业用途

g η——管路效率。当管路在立井中铺设时，g η=0.9～0.89；当管

路在斜井中铺设，且倾角α>30时,g η=0.83～0.8；α

＝30～20时，

g η＝0.8～0.77；α＜20时，g η＝0.77～0.74。资料个人收集整理，勿做商业用途

4.3水泵的型号及台数选择

根据计算的工作水泵排水能力，初选水泵。从水泵产品目录中选取D280-100×4型号泵，流量300～250 m 3/h 额定扬程392～420m 。则：资料个人收集整理，勿做商业用途 取i =5级

式中 i ——水泵的级数；

i H ——单级水泵的额定扬程，m 。

工作泵台数

1384

0.85450B e Q n Q =

≥= 取n 1=1

备用水泵台数

n2≥0.7n1=0.7×1=0.7和n2≥Q max/Q e-n1=780/450-1=0.73

取n2=1

检修泵数

n3≥0.25 n1=0.25×1=0.25，取n3=1

因此，共选3台泵。

5管路的选择

5.1管路趟数及泵房内管路布置形式

根据泵的总台数，选用典型三泵两趟管路系统，一条管路工作一条管路备用。正常涌水时，一台泵向一趟管路供水；最大涌水时，两台泵同时工作就能达到20h内排出24h的最大涌水量，故从减少能耗的角可采用两台泵向两趟管路供水，从而可知每趟管路内流量Q e 等于泵的流量。资料个人收集整理，勿做商业用途

5.2管材的选择

由于井深远大于200m ，确定采用无缝钢管。

5.3排水内径

式中

d——排水管内径，m；

p

Q——排水管中的流量，3/

m h；

p

v——排水管内的流速，通常取经济流速p v＝１.５～２.２

（ｍ／s）来计算。

从表1－１预选Φ325×８无缝钢管，则排水内径

p

d=（325-2×8）mm = 309mm

表1-1热轧无缝钢管

（YB231-70）

外径/mm 壁厚/mm 外径/mm 壁厚/mm 外径/mm 壁厚/mm

89 3.5～24.0 146 4.5～36.0 273 7.0～50.0

95 3.5～24.0 152 4.5～36.0 299 8.0～75.0

102 3.5～28.0 159 4.5～36.0 325 8.0～75.0 108 3.5～28.0 168 5.0～45.0 351 8.0～75.0 114 4.0～28.0 180 5.0～45.0 377 9.0～75.0 121 4.0～32.0 194 5.0～45.0 402 9.0～75.0 127 4.0～32.0 203 6.0～50.0 426 9.0～75.0 133 4.0～32.0 219 6.0～50.0 459 9.0～75.0 140 4.5～36.0 245 7.0～50.0 480 9.0～75.0

常用壁厚尺寸2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 9.5 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 22 25 28 30 32 36 40 50 56