井下采区水泵房选型设计
毕业论文--矿井水泵房的选型设计
矿井水泵房的选型设计一、矿井简介：王坪煤矿矿井位于大同煤田东南边缘，位于山西省朔州市怀仁县境内。
为设计能力180万吨/年的大型矿井，1984年开工，1988年投产。
井田面积11.4km2，截止目前为止，尚有可采煤量 1.2亿吨，服务年限50年，开拓方式为平峒二水平（其中第一水平为+1170m，第二水平为+1060m），可采煤层共六层，全厚为18.77m。
公司现有职工4870人。
矿井为平峒开拓，井口选在红山峪沟口，在东山村南部开凿一对进回风井，利用距平峒口约1km的措施井——红山峪斜井作排矸斜井。
该矿机械化采煤程度高，机采率为93%，采煤方法使用倾斜长壁和走向长壁相结合的方式，实行采区前进、工作面后退式开采，用全部垮落法管理顶板。
王坪煤矿矿井水产生量正常为m3/h，最大涌水量为m3/h排水高度为340米，矿井工业场地内配套建有210万t/a选煤厂，采用重介选煤方法，它是靠具有动力作用的自生介质的选煤方法。
二、设备选择计算与台数的确定2.1、排水设备能力与台数的确定A、主要排水设备必须有工作、备用和检修水泵。
其中各种水泵的能力，应能在20小时内排出24小时的正常涌水量；备用水泵的能力应补小于工作水泵能力的70%，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%。
B、水文地质条件复杂的矿井，可根据具体情况在水泵房内预留安装一定数量水泵的位置，或另增设水泵。
C、排水管路能力应和工作、备用水泵能力相适应；配电设备能力应与水泵总能力相适应。
D、箕斗井、罐笼井和胶带输送机提升井的井底水窝，其排水泵应设置两台，一台工作，一台备用。
2.2、设备的选择与计算1）、按正常涌水量确定排水设备所必须的排水能力Q1=Q r/20=3800/20=190(m3/h)H1=K(H h+5.5)=1.3(340+5.5)=(m)式中Q r——矿井正常涌水量，m3/h；K----扬程损失系数。
矿山水泵选型设计精选全文
可编辑修改精选全文完整版第6章 矿井排水6．1 矿井排水系统大坪矿井开拓方式为斜井多水平的矿井，第三级排水从-350水平到-150水平，正常涌水量为30h m /3；最大涌水量为70h m /3，持续时间70d 。
矿水为中性，重度为100063/m N ，水温为C o 15。
该矿井属低沼气矿井，年常量5万吨。
水泵房布置在副井井底车场附近，与中央变电所连接在一起。
水泵房与中央变电所之间设有防爆门分隔，两道防爆门能防水防火，而且关闭灵活。
水泵房通风良好，搬运设备方便。
主水泵房设两个出口：一个出口是斜巷与副井井筒相连，出口底板标高高于水泵房底板标高7m ；另一个出口通往副井井底车场。
泵房与水仓的连接通道内设有控制闸门，在闸门关闭后，泵房保证有回风风流。
水泵房的底板标高高于井底车场轨道面m 5.0。
泵房内架设工字钢梁，铺设轨道，轨道与副井井底车场相连。
因矿井第一水平的正常涌水量大于m 3100，所以设有单独的吸水井。
中央水仓分内、外水仓。
水仓的总容积，根据《煤矿安全规程》280条：正常涌水在h m 31000以下时，主要水仓的有效容量应容纳h 8的正常涌水量：39608120m V =⨯=水仓的总容积应大于3960m ，水仓的高度应大于m 2。
6．2 排水设备选型6．2．1 水泵选择根据《煤矿安全规程》278条规定：水泵必须有工作、备用和检修的水泵。
工作泵的能力应能在h 20内排出矿井h 24的正常涌水量，备用泵的排水能力应不小于工作泵排水能力的%70。
工作泵和备用泵的总排水能力应能在h 20内排出矿井h 24的最大涌水量，检修泵的排水能力应小于工作泵排水能力的%25。
6.2.2 选型计算① 排水系统的选择从给定的条件可知，只需要在井底车场副井附近设立中央泵房，将井底所有矿水集中直接排至地面。
② 水泵的选型a. 水泵的必须排水能力正常涌水期 h m h m q Q zB /36/302.12.133=⨯=≥最大涌水期 hm h m q Q /84/702.12.133maxmax =⨯=≥b. 水泵所需扬程的估算mm H H gsyB 7.2269.04150300=+-==ηc. 初选水泵。
煤矿水泵设备选型设计方案
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：必须有工作备用和检修的水泵。
工作水泵的能力应在20h 排出矿井24h 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50m 3/h 及以下，且最大涌水量为100m 3/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 排完24h 的正常涌水量，即：Q B =20Q 24=1.2×453/m h =543/m h 又工作水泵与备用水泵的总能力能在20h 排完24h 的最大涌水量， 即： Q Bmax =20Q 24（Q 为Q max ）1.2×703/m h =843/m h 式中：Q ——正常涌水量；Q max ——最大涌水量；Q B ——工作水泵必须的排水能力Q Bmax ——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=ggH η=（756-609+5）/0.75=168m式中：g η——管路效率。
立井：gη =0.86:0.92,756-609=147m 是排水高度，5是吸水高度。
矿井排水设备设计(排水设备选型) (1)
矿井排水设备设计一、主排水设备1、设计依据本次技改，在主井底做中央泵房，排水管路从管子道，沿主立井敷设，将矿井涌水直接排到地面。
矿井正常涌水量： 20m 3/h矿井最大涌水量： 40m 3/h排水高度： 150m （包括水处理高度、吸水高度）水泵扬程估算：167m2、设备选型(1).水泵型号、台数水泵必须的排水能力：正常涌水时排量：Q=1.2×20=24m 3/h最大涌水时排量：Q max =1.2×40=48m 3/h根据所需排量、排水高度及《煤矿安全规程》的要求，选用3台MD46-30×6型离心水泵，技术参数：流量46 m 3/h ，扬程180m ，配电动机功率45kW 。
正常涌水时，一台MD46-30×6型水泵工作；最大涌水时，两台水泵工作。
（2）排水管路所需排水管直径：d P =0.0188×p H v Q =s m v m p /209.0246==，取 因井深小于400m ，选管壁最薄的无缝钢管，排水管外径102 mm ，壁厚5 mm , 内径92mm 。
吸水管选用Φ127×5mm 。
(3).水泵工作工况排水管路（管路淤积后）特性方程为：H=150+0.016304Q2在水泵工作特性曲线上作管路特性曲线得水泵工况点M1(见图6-3-1)，则单台泵工作工况：Q m=43.3m3/h，H m=180.6m，ηm=70.7%。
(4).电动机校验管路未淤积情况下排水管路特性方程为：H' =150+0.0096Q2在水泵工作特性曲线上作管路特性曲线得水泵工况点M2 (见图6-3-1)工作参数：Q'm=48.2m3/h，H'm=172.3m，η'm=70.6%，则电机所需功率为：1030×48.2×172.3P'= ——————————×1.2=39.6kW102×3600×0.706水泵所配电动机YB225M-2隔爆型电动机，45kW，2970r/min。
采区泵房泵的选型计算说明书资料
关于白坪煤业公司21采区和23采区泵房选型设计审批的请示集团公司机电运输部：白坪煤业公司23采区回风下山已形成，依据23采区、21采区批复的涌水量，现对两个采区泵房的设备进行了选型计算，请集团公司机电运输部给予审核。
附：1、集团公司批复矿井、采区涌水量汇总表2、21采区泵房选型设计说明书3、23采区泵房选型设计说明书白坪煤业公司机电运输科二〇一五年一月二十八日21采区泵房选型设计说明书一、参照数据：21采区泵房距离-175运输石门的垂直距离：H h =153m 正常涌水量：Qr=300 m ³/h 最大涌水量：Qdr=450 m ³/h二、选型计算：1)按正常涌水量确定排水设备：h m Q Q r /3602030024202431=⨯==H 1=K （H h +6.5)=1.3×（153+6.5）=207.4mK 扬程损失系数，K=1.2~1.35，取K=1.3；6.5：吸水高度。
根据Q1和H1初选水泵的型号，MD280-43×5型，流量280m3/h,扬程215 m 。
配用型号电机功率280KW,转速1480r/min 。
正常涌水量所需水泵数：1.12803001===Q Q Z r 台 根据计算及设计规范要求，确定选用上述泵4台，其中2台工作，2台备用，1台MD155-30×9检修水泵。
工作水泵的能力，应当20h 内排出矿井24h 的正常涌水。
备用水泵的能力应不小于工作水泵能力的70%。
检修水泵的能力应不小于工作水泵能力的25%。
工作和备用水泵的总能力，应当能在20h 内排出矿井水24h 的最大涌水量。
工作水泵：Q 工作=2Q=2×280=560 m ³/h ＞=1.2 Q r =360 m ³/h 。
备用水泵：Q 备用=2×280=560 m ³/h ＞560×70%=392 m ³/h 。
矿井中央水泵房硐室设计
矿井中央水泵房碉室设计1设计依据应占有以下资料方可进行水泵房嗣室设计：排水泵的型号、数量以及排水管数量与直径；水泵及管道线路平断面布置图；井底车场、水平开拓及中央变电所布置图；校核矿井最大涌水量和水泵排水量，水泵排水量等于矿井正常涌水量(包括充填水及其它用水)。
2设计要点(1)水泵选型①水泵最小能力O=生竺(5-12)20式中Q ---------- 水泵最小排水量，m3/h；Q1一矿井正常涌水量，m3∕ho②水泵扬程H=K(HI+H2)(5—13)式中H—水泵扬程，m；K—水管扬程损失系数，K=LlO~1.15；Hi—地面排水管出口标高与水泵房底板标高之差，m；H2——吸水管高度，mo根据水泵最小排水量。
，可以确定选用一台(不含检修与备用泵)或数台水泵，但每台水泵扬程应满足计算要求，若计算扬程过大，无法选择时，可设计为分段串联方式。
③水泵电机率N=LIX网卜(5-14)36.72x1047式中N——水泵电机率；1.1―备用系数；P---- 水的密度，kg/m30qι - 水泵在工况点的流量，m3∕h;水泵在工况点的扬程，m；η——水泵在工况点的效率。
水泵房碉室设计主要依据所选水泵、电机的外形尺寸以及安装尺寸确定。
（2）嗣室位置水泵房碉室位置的选择应考虑以下因素：①管线敷设最短，这不仅为节约管道、电缆，而且管道阻力以及电压降最小。
②一旦井下发生水患时，人员、设备便于撤出，或者便于下放排水设备，增加排水能力，迅速排除事故，恢复生产。
③具有良好的通风条件。
根据以上条件和要求，水泵房嗣室位置应选在井底车场与副井井筒连接处附近空车线一侧，以便于设备运输与中央变电所嗣室组成联合嗣室。
即使有特殊原因也要尽可能靠近副井。
水泵房碉室应设在稳定、坚固的岩层中，并远离采动影响与破碎带。
碉室与副井井筒应当有适当的距离，以保证必要的安全岩柱尺寸。
根据经验，若碉室布置在/V5的稳定岩层中，岩柱的平面尺寸不得小于5X5或7×7m2;若f<5,且为不稳定的岩层，则岩柱尺寸应扩大到IoXlOm2或更大。
水泵的选型设计
水泵的选型设计一：设计的原始资料和任务1．设计的原始资料⑴正常排水量Q=520m3／h⑵排水高度H=400m2．设计任务⑴确定排水系统⑵选择排水系统⑶绘制水泵房、管子道及管子间的布置图二：选型设计的步骤和方法1．确定排水系统从给定的条件，只需要在井底车场附近设立中央泵房，将井底所有涌水直接排至地面。
2．预选水泵的型号与台数根据《煤矿安全规程》的要求，水泵必须有工作、备用和检修水泵。
其中工作水泵应能在20h内排出24h的正常涌水量。
备用水泵的排水能力应不小工作水泵的70%。
工作和备用水泵的总排水能力，应能在20h内排出矿井24h最大涌水量。
检修水泵的排水能力应不小工作水泵的25%。
由于设计原始资料没有给出最大涌水量,故此处不作相关的考虑和计算。
⑴水泵必须具有但总排水能力正常涌水期：Q B=1.2 q z =1.2 520=624m3／h最大涌水期：Q B=1.2q z①,Q备=0.7Q B②，Q B+ Q备=Q Bmax=1.2q max③,联立①②③得q max =884 m 3／h 。
Q Bmax =1.2q max =1.2⨯884=1060m 3／h式中 B Q ——工作水泵具备的排水能力，3m h ；Q 备 为备用水泵具备的排水能力，3m h ；Q Bmax 为总排水能力，3m h ；q max 为矿井最大涌水量3m h ；⑵水泵所需扬程的估算由于水泵和管路均未确定，因此无法确切知道所需扬程，一般按下公式计算： H B =H C /η=334/0.9=448.8m式中 C H ——测地高度。
此处为CH =H +4=330+4=404 m ；gη——管路效率。
当管路设在立井时，gη=0.9~0.8 此 处选用gη=0.9；⑶列出符合条件的泵的型号、级数、台数① 水泵型号的选择从泵产品目录中选取D450-60型号泵，十级泵，其额定流量Qe=450m 3／h ，额定扬程He=600m ②水泵级数的确定 D450-60型号泵为十级泵 ③水泵台数的确定工作泵台数n 1≥ Q B ／Qe=624／450=1.38，取n 1=2备用泵台数n 2≥0.7 n 1=0.7 ⨯2=1.4和n 2 ≥Qmax ／Qe- n 1=1.2 ⨯1060／450-2=0.35,故取n 2=2 检修泵台数n 3=0.25 n 1=0.25 ⨯2=0.5，取n 3=1 因此，共选择五台泵 3．选择管路系统⑴管路趟数的确定根据泵的总台数，选择典型的五泵三趟管路系统，二条管路工作，一条管路备用。
煤矿采区水泵选型
采区排水泵房排水设备选型采区排水泵房设在9+10号煤层轨道下山中部最低处，采区涌水经9+10号煤层南轨道大巷敷设的排水管路排至9+10号煤层甩车场，自流至二水平主水仓。
（一）设计依据矿井正常涌水量81m 3/h矿井最大涌水量107m 3/h采区水泵至副斜井9+10#煤口水沟排水垂高70m排水距离850m（二）水泵选型井下工作水泵的排水能力应当能在20h 内排出24h正常涌水量，井下备用水泵排水能力不小于工作水泵排水能力的70％。
根据设计计算所需工作水泵流量、垂高和排水距离、现状等条件，设备选用三台MD280-43×4型耐磨多级离心泵（额定参数流量3=280m/h，扬程=172m）。
3工作水泵选择=280×20=5600＞81×24=1944m/h备用水泵选择=280＞280×0.753所以得出工作泵、备用水泵选280m/h均符合要求。
水泵房至副斜井9+10号煤口水沟处实际垂高70m（为满足要求按实际标高110%计算为77m）泵的实际扬程为43×4=172m管路阻力损失的计算排水管阻力损失的计算阻力损失：HP (L850Lp aj)850Vp256.7(mH2O)dp 2P吸水管的阻力损失阻力损失：HP (L4 Lx aj)4Vx20.48(mH2O) dx 2g管路总阻力hw ￠= hp + hx =5741.18.2(mH2mHO)O )考虑管路使用日久后，在管子内壁积有沉淀物而使阻力增加：h w= 1.7 ? h w￠97.0(21(mHO)O)4、水泵工况点的确定(1)单级管网阻力系数初期：R ￠h w￠= nQ e2=0.00.01900928后期：Rh w2=0.0.001566032= =nQ e水泵静扬程HO=HP+HX=156.52(m)＜172m 符合我矿选用要求三、管路选择水泵房按三台水泵两趟φ200mm管路布置，矿井正常涌水量时为一趟管路工作，一趟备用，矿井最大涌水量时为一趟管路工作，一趟备用。
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井下采区水泵房排水设备选型设计
一、采区水泵房与四邻关系
该采区水仓，布置在3号煤层（802水平）一采区内，地面相对位置为，前和村北,地表为山地，无建筑物。
井下位置东面为南回风巷，西面为原南运输巷，南面为总回风巷，北面为胶带运输大巷。
二、采区水仓及井上下及四邻关系 采区水仓位置及井上下关系见表
三、 水泵的选型
根据采区水泵房的设计，采区水泵房的排水路线为采区水泵房-中央水泵房-地面。
根据一采区水文地质情况，正常排水量100m 3/h ，最大排水量125m 3/h （生产科提供）；
《煤矿安全规程》中对水泵的要求为：第278条规定必须有工作、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(包括充填水及其他用水)。
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。
检修水泵的能力应不小于工作水泵能力的25%。
Q ′＝
2024zh Q =20
100
24 =120 (m 3/h)
式中Q ′—正常涌水期排水设备所必须的总排水能力 (m 3/h)
Q Zh —正常涌水量 (m 3/h)
（1）按排水高度估算排水设备所需要的扬程 H ′＝k （H X +H P ）=0.9×(50+5)=74(m) 式中 H ′—排水设备所需要的扬程 m
K —管路扬程损失系数，对于倾铺设的管路， K ＝1.3-1.35 本
式中取1.35
H X —吸水高度，一般H x ＝4-5m 本式中取5 m
H P —排水高度，取水泵房到排水口垂高m 本式中为50m
（2）预选水泵类型、型号及级数
考虑到水泵维护情况，且查水泵选型手册，采区水泵房采用MD155-30型作为水泵房排水泵。
其额定流量为155m 3/h ，其单级杨程为30m 。
（3）水泵级数的确定 i=H
H j
i=
30
74
=2.47 取3级 式中H j ——所选水泵的单级平均扬程，m
在流量及级数的确定后，可以确定水泵选型为MD155-30*3型耐磨多级离心泵作为采区水泵房的排水设备。
（4）泵房内水泵台数的确定
按《煤矿安全规程》第278条规定，要求矿井排水必须要有工作 、备用和检修的水泵。
1）工作水泵台数
n g
= Q
Q e
zh
n g =
155
100
＝0.65 选取1台 式中 Q zh —正常涌水量 (m 3/h)
Q e — 水泵的额定流量 (m 3/h) 查表取155(m 3/h)
2）备用水泵台数和检修水泵台数
按《煤矿安全规程》第278条规定，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；检修水泵的能力应不小于工作水泵能力的25%。
n b ≥0.7n g =0.45 n b ′=
e
Q Q zd -n g =155125
-0.45=0.35
取最大值，备用水泵选用1台。
检修水泵n j ≥0.25n g =0.25×0.45=0.11 所以检修水泵选取1台。
综上所述，水泵房内水泵台数确定为3台（一用一备一检修），型号为MD155-30*2，参数为
Q e =155m 3/h H=30*3m 电机功率P=55kw n=1480r/min 四、主排水管道选型
（1）主排水设备排水管路趟数的确定
按《煤矿安全规程》第278条和《煤矿井下排水设计技术规定》第2－138条规定，矿井主排水管路必须要有工作和备用水管，其中一条出现故障时，其余管路就能在20h 内排出矿井24h 的最大涌水量，所以确定排水管路趟数为2趟。
（2）排水管材料的选择
根据《煤矿井下排水设计技术规定》第205条规定，当水压超过1.6MPa 时，一般选用热轧无缝钢管或焊接钢管。
所以我矿主排水管路确定选材为20号热轧无缝钢管。
（3）排水管内径计算
d
p
'＝
V Q
pj
e
n π36004 (m)
式中 d p '
—排水管的最佳计算内径 m
n — 向排水管内同时输水的水泵台数
Q e —一台水泵的额定流量 m 3/h
V
pj
—排水管中的经济流速，根据《煤矿井下排水设计技术规定》,一
般取1.5—2.2 m/s 取1.8 m/s
1)主排水管内径
d p '
＝
8
.13600155
14⨯⨯⨯π=0.17 (m)
根据计算，增大等级考虑，预选主排水管标准外径为219 mm ，壁厚为8 mm. （4）管壁的厚度计算
根据《煤矿工业设计规范》第2－141条的规定，管壁厚度就分2－3段选择:
δ＝0.5d n （
p
p
x x 3.14.0-+σσ-1）+αf
式中 d n —管子内径mm ，由预选外径和壁厚而得
x σ— 材料许用应力，无缝钢管取80MPa
p —管内液体压力,估算值p=0.011H p MPa ，H p 为排水扬程
α
f
—附加厚度,无缝钢管取1-2mm 本式中取2mm
1)主排水管壁厚 δ＝0.5×203⨯（
55
.03.18055
.04.080⨯-⨯+-1）+2
＝0.5×203×（1.006-1）+2=2.62 (mm) （5）排水管材料外径的确定
由计算内径d p '
和壁厚δ查表，最终确定主排水管标准外径为219mm ，壁厚为8 mm 。
（6）排水管中实际水流速度
V
p
＝d Q
p
e n 2
36004π
式中 V p —排水管中的实际水流速度 m/s
n — 向排水管内同时输水的水泵台数
Q
e
—一台水泵的额定流量 m 3/h d
p
—排水管的内径 m
1)主排水管实际水流速度
V p ＝
d Q
p
e
n 2
36004π＝2
203
.014.33600155
14⨯⨯⨯⨯＝1.37m/s ＜1.8 m/s 符合要求 五、吸水管选择
（1）吸水管计算内径的确定
d x '
＝
xj
V 3600Q
4π (m)
式中 d x '
—吸水管的最佳计算内径 m
n — 向排水管内同时输水的水泵台数
Q
e
—一台水泵的额定流量 m 3/h
V
xj
—吸水管中的经济流速，根据《煤矿井下排水设计技术规定》第2.0.6
条所述原则确定,一般取0.8—1.5 m/s 取1.5
水泵房吸水管内径：
d x '
＝
5
.114.33600155
4⨯⨯⨯＝0.191(m)
由计算与查表选出水泵房吸水管外径为219 mm ，壁厚为8 mm 。
（2）吸水管中的实际水流速度
V x ＝
2
36004x
e d Q π m/s
式中 V x —吸水管中的实际水流速度 m/s
Q
e
—一台水泵的额定流量 m 3/h d
p
—吸水管的内径 m
水泵房吸水管实际水流速度：
V x ＝
2
36004x
e d Q π＝
2
203.014.33600155
4⨯⨯⨯＝1.37 m/s ＜1.5 m/s 符合要求
六、选型结果 综上所述，
1）水泵房内水泵台数确定为3台（一用一备一检修），型号为MD155-30×2，参数为Q e =155m 3/h H=30*3m 电机功率P=55kw n=1480r/min
2）排水管采用两趟Φ219×8无缝钢管铺设； 七、采区水泵房管路敷设图（附后）。