塔然高勒煤矿主排水系统设备选型

120研究与探索Research and Exploration ·工艺流程与应用中国设备工程 2024.04（上）煤矿作为能源行业的重要组成部分，在国民经济发展中具有重要地位。

然而，由于煤矿开采过程中产生的大量地下水对矿井安全构成了严重威胁，因此，建立合理的煤矿排水系统并采取有效的安全管理措施，对于保障煤矿安全生产具有重要意义。

煤矿产业应该高度重视煤矿排水系统设备选型及安全管理措施的研究，以确保煤矿安全生产的可持续发展。

1 煤矿排水系统对安全管理的作用煤矿排水系统在矿井安全管理中起到了至关重要的作用。

首先，它可以有效降低矿井水位，减少地下水压力，提高矿井的稳定性和安全性。

其次，排水系统能够及时排除矿井中的积水，减少矿井内的湿度，防止地质灾害的发生。

此外，煤矿排水系统还可以清除煤层底板和顶板的地下水，提高煤层的采矿效率。

因此，合理设计和管理煤矿排水系统对于保障矿井的安全生产关系重大。

2 煤矿排水系统的设备选型及应用在煤矿排水系统的设备选型中，需要综合考虑多项关键因素，包括地下水位、排水量、排水距离以及水质要求。

地下水位的高低将决定排水设备的选择。

如果地下水位较浅，离心泵是一个常见且有效的选择，它可以通过离心力将水抽出。

如果地下水位较深，潜水泵则更为适用，因为它可以直接放入矿井中进行排水。

排水系统需要根据矿井的具体情况和需求确定所需的排水量。

不同类型的排水设备有不同的排水能力，因此需要根据需要选择合适的设备。

通常情况下，离心泵的排水量较大，适用于大型矿井，而潜水泵则适用于小型矿井或需要较小排水量的情况。

排水距离是指水流从矿井到排放点的距离。

如果排水距离较短，离心泵或潜水泵都可以胜任；但如果排水距离较长，离心泵可能更为适用，因为它可以通过较高的压力将水流输送到较远的地方。

煤矿排水系统中的水质要求通常涉及悬浮物、颗粒物、溶解氧等参数。

根据水质要求选择适当的过滤装置、分离器或处理设备，以确保排放的水质符合环境标准。

第三节 排水设备（一）设计依据井口标高： +1819.00m 井底标高： +1623.00m排水高度 196m 井筒斜长 490m 井筒倾角 23.6o正常涌水量： q=1335.2m 3/d 最大涌水量： q max =2764.6m 3/d水质： PH=6，密度为1000kg/m 3。

矿井现有MD280-43×6型排水泵3台，配用电机功率315kW ，排水管用选用D245×7.0的无缝钢管，沿副斜井敷设，下面对矿井排水设备进行校验。

（二）排水设备的校验1、矿井排水设备的排水能力，应保证在20h 内排出矿井一昼夜的正常和最大涌水量。

（1）水泵排矿井正常涌水时的能力 （2）水泵排矿井最大涌水时的能力矿井现有水泵额定流量为Q e =280m 3/h>66.76 m 3/h ，流量满足要求。

2、排水管路的选择 （1）排水管直径 （2）管壁厚度[])(()115.04.63.2c +'++-⨯⨯⨯=+'=δϕσδδpD p w=0.45cm矿井排水管路利用D245×7的无缝钢管。

（3）排水管路实际流速 （4）吸水管直径吸水管利用直径为D273×7的无缝钢管。

（5）吸水管实际流速水泵房水泵排水管路沿副斜井设置两趟，排至地面水沟。

管路直径利用D245×7无缝钢管，一趟使用，一趟备用，总长2×550m 。

3、管路扬程总损失 （1）排水管中扬程损失 1）排水管路淤积前扬程损失 2）排水管路淤积后扬程损失 H 排后=1.7×H 排前=1.7×13.9=23.6m （2）吸水管中吸程损失（3）管路扬程总损失1）管路淤积前扬程总损失H管总前= H排前＋H吸=13.9+0.5=14.4m2）管路淤积后扬程总损失H管总后= H排后＋H吸=23.6+0.5=24.1m（4）水泵总扬程1）水泵吸水高度式中：H smax——水泵允许最大吸水高度，m；p a′——水泵安装地点大气压，8.4×104Pa；p v′——水泵安装地点实际水温的饱和蒸汽压力，0.24×104Pa；——矿井水重度，10000N/m3；〔Δh〕——水泵样本必需汽蚀余量，4.7m；Δh s——吸水管阻力损失，0.5m。

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。

毕 业 设 计（论文）（说 明 书）题 目：姓 名：编 号：平顶山工业职业技术学院年 月 日平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）任务书姓名专业任务下达日期年月日设计（论文）开始日期年月日设计（论文）完成日期年月日设计（论文）题目：A.编制设计B.设计专题（毕业论文）指导教师系(部)主任年月日平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）答辩委员会记录系专业，学生于年月日进行了毕业设计（论文）答辩。

设计题目：专题（论文）题目：指导老师：答辩委员会根据学生提交的毕业设计（论文）材料，根据学生答辩情况，经答辩委员会讨论评定，给予学生毕业设计（论文）成绩为。

答辩委员会人，出席人答辩委员会主任（签字）：答辩委员会副主任（签字）：答辩委员会委员：，，，，，，平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）评语第页共页毕业设计（论文）及答辩评语：摘要本设计的井田面积为12平方千米，年产量90万吨。

井田内煤层赋存比较稳定，煤层倾角8－12°，平均煤厚4m，整体地质条件比较简单，沼气和二氧化碳含量相对较高，涌水量也不大。

平顶山煤田是以李口向斜为主体的向斜含煤盆地，其北西、南东、北东及南部边缘分别受落差数百米至上千米的郏县断层、落岗断层、襄郏断层及鲁叶断层等构造的切割，形成相对独立的水文地质单元。

平顶山矿区于李口向斜南翼，北部以红石山、龙山、擂鼓台、落凫山、马棚山、平顶山等低山组成地表分水岭，标高300～500m，坡度8°～50°，以北渡山、九里山、扣皂山等残丘组成西南部地表分水岭，标高130～160m，坡度15°～30°，•震旦系石英岩与寒武系灰岩在西部零星出露，大气降水可直接补给地下水。

南北分水岭之间为西窄东宽的槽形谷地，其间多被第四系坡积冲积本矿小时正常涌水量为120m3. Allotment intrinsically ocurrence of coal seam compare stabilize，coal seam pitch eight－twelty acid，average coal thick 4m，integrally nature condition compare simplicity，Both methane and carbon dioxide content relatively the basis of Preliminary Design，said shaft opt in adopt three vertical shaft fluctuate mountain exploitation，coal seam grouping band region fluctuate mountain co- disposal 'mode of opening，design adopt comprehensive mechanization full-seam mining stopper art，incline longwall method，treat goaf with whole straddle alight law from actual geologic information instance proceed allotment exploit and stand-by mode. The Preliminary Design of the both both combine versus mine , shaft drain and ventilation of mines isopuant systemic equipment lectotype count，as well as versus shaft technical safety measures and environmental protection claim，complete wholly shaft. Both shaft whole realize mechanization，adopt advanced techniques and use for reference afterwards realize shaft 'experience，realize one mine not both up to favorable economic benefit and social benefit.Keyword：Vertical shaft, incline length wall, full-seam mining, comprehensive mechanization, ，平均每小时能装３车，每班仅需要４人作业，减少人员，降低了工人的劳动强度，提高了清挖效率，缩短清挖周期，减少用工投入，减少费用。

某矿山排水设备的选型设计目录某矿山排水设备的选型设计( 一) 矿山排水系统一. 排水系统的确定 (3)二. 矿井排水简图 (3)( 二) 矿山排水设备的选型计算<一>. 第一水平主排水设备和输水管等设计选择计算 (4)一. 资料 (4)二. 水泵的选择计算 (5)三. 管路的选择确定 (6)四. 管路阻力损失的计算 (8)五. 水泵工作点的确定 (10)六.吸水高度的验算 (11)七. 排水时间及水管中流速的验算 (12)八. 电动机容量的计算 (12)九. 电耗量的计算 (13)十. 水泵房的布置 (14)十一. 水仓 (15)<二> 第二水平排水设备和输水管等设计选择计算一. 资料 (15)二. 水泵的选择计算 (16)三. 管路的选择确定 (16)四. 管路阻力损失的计算 (18)五. 水泵工作点的确定 (20)六. 吸水高度的验算 (22)七. 排水时间及水管中流速的验算 (22)八. 电动机容量的计算 (23)九. 电耗量的计算 (23)某矿山排水设备的选型设计( 一) 矿山排水系统一.排水系统的确定:该矿是多水平开采, 第一水平标高-50M, 第二水平标高为-200M, 因此确定该矿为分段排水. 在-200M水平设置主排水设备, 将该水平涌水沿管道上山排至-50M水平, 在-50M水平大巷内设有排水沟, -50M水平的涌水和由-200M水平排至-50M水平的水经排水沟流到井底水泵房附近的内水仓和外水仓. 然后由主排水设备沿副井将该矿井的全部涌水排至地面+263.二.矿井排水简图如下:. -200第二水平-50第一水平50度副井井口+26335度**矿井排水系统简图( 二) 矿山排水设备的选型计算矿山固定排水设备是矿山重要设备, 根据该矿具体条件和安全经济可靠的原则, 对水泵机组和输水管路选择如下:因为该矿为分段排水, 因此必须对第一水平和第二水平排水设备和排水管路分别进行选择计算, 先对第一水平进行计算选择.<一>: 第一水平主排水设备和输水管等设计选择计算:根据设计规范规定: 排水设备的选择, 应能使工作水泵总能力在20小时内排出矿井24小时的正常排水量; 工作水泵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; 检修水泵台数按工作水泵或备用水泵二者中的最多台数的25%设置, 但不少于一台. 所有水泵具有同等能力. 当工作水泵一台时, 对于正常涌水量为50m3/小时或50m3/小时以下时, 而且最大涌水量不超过正常涌水量一倍的矿井可选用二台水泵, 其中一台工作, 一台备用(包括检修). 对于正常涌水量大于50m3/小时(包括充填水和其他用水), 而且最大涌水量与正常涌水量相差不多时, 应选用三台水泵, 其中一台工作, 一台备用, 一台检修.该矿第一水平正常涌水量为50m3/小时, 而且最大涌水量为160m3/小时. 每年正常涌水量时间大约7个月(213天), 最大涌水量大约5个月(152天), 根据以上情况, 决定在该水平设置主排水水泵6GD67-6型三台, 正常涌水时期, 一台工作, 最大涌水时二台工作, 一台备用(包括检修), 一台工作时, 一台备用, 一台检修.根据<<规范>>规定: 主排水管至少设两条, 其中一条出现故障时, 其余管路应能在20小时内排出矿井24小时的正常涌水量. 正常涌水量为50m3/小时及以下, 而且最大涌水量为100m3/小时及以下的斜井, 可敷设一条管路, 其能力应在20小时内排出矿井24小时的最大涌水量. 根据该矿实际条件和具体情况, 结合以上规定, 决定设置二趟管路, 矿井正常涌水量时一趟管路排水, 矿井最大涌水量时二趟管路排水.一: 资料1.第一水平标高-50M, 管路沿副井井筒敷设. 副井井口标高+263M.2.矿井正常涌水量40 m3/小时, 涌水时间213天; 矿井最大涌水量160 m3/小时,涌水天数152天.3.水泵房水仓及井底车场布置图如下:泵泵副井地面4.矿井涌水的重量r=1080Kg/m3. PH=7是中性水.5.矿井年产量35万吨/年二: 水泵的选择计算1.正常涌水量时水泵必须的排水能力:Q B ＝24 Q H/20 ＝1.2 Q HQ H------矿井正常涌水量40 m3/小时Q B ＝1.2×50 ＝60m3/小时2.最大涌水量时水泵必须的排水能力:Q B′＝24Q max÷20＝1.2 Q max ＝192 m3/小时Q max------矿井最大涌水量160 m3/小时3. 水泵扬程的估算:Hg = K(Hp+Hx)K------管路损失系数. 斜井倾角α>30°K=1.2—1.25 这里K取1.2 Hp------排水高度为263+50等于313米Hx------吸水高度约为4—5米这里取5米代入计算:Hg =1.2(313+5)=381.6米4. 水泵的选取及总系数的确定:据Q B ＝60m3/小时Q B′＝192 m3/小时Hg = 381.6米和PH=7从水泵设备手册中选取6GD67-6型水泵, 其技术特性如下:Qn=100m3/h H=450m n=2980 r/mHs=6.3m η=0.64 N轴=192KWN=290KW D(叶轮直径)=235mm 重744Kg如前所定: 正常涌水时, 一台工作, 一台备用, 一台检修; 最大涌水时, 二台工作, 一台备用(包括检修).三: 管路的选择确定1.排水管趟数的确定:如前所定, 矿井正常涌水量时一趟管路排水, 矿井最大涌水量时二趟管路排水.排水系统管路布置图如下:泵2. 管材的选择:该矿井为超级瓦斯矿井, 不许在井下电焊, 因此选择热轧无缝钢管.3.管径计算:按经济流速计算:d p′= （Q n/900πU p′）开平方根Q n------所选水泵的额定流量. 为100m3/hU p′------排水管的经济流速. 一般U p′为1.5—2.2m/s. 这里取1.8 m/s 代入:d p′=140mmd x′= d p′+0.025m =0.165m = 165mm4.管壁厚度的计算:δg′＝0.5 d p′()+δfτn-------管材许用应力热轧无缝钢管为800㎏/C㎡P ------管内水流压力P = 0.11 HsyH sy------测地高度H sy = H p + H x = 318 mP = 0.11×318 = 34.98 ㎏/C㎡δf------附加厚度取0.15代入:δg′= 0.447cm = 4.47 mm据以上计算值d p′= 140mm d x′= 165mm δg′ = 4.47 mm选取标准管子:排水管:d p=158mm Dp = 168mm δg = 5mm 42.59㎏/m吸水管:d x = 165mm D x = 203mm δg = 6mm 52.08㎏/m5.排水管流速的计算:U p = Q n /(900π×d p×d p) = 100/(900×3.14×0.158×0.158) ≈ 1.5m/s6. 吸水管流速的计算:U x = Q x /(900π×d x×d x) = 100/(900×3.14×0.191×0.191) ≈ 1 m/s四.管路阻力损失的计算:1. 排水管的计算:H p = λp×（L p/d p）×U p×U p/2g + ∑ξp（U p×U p/2g）λp------沿程阻力损失系数. 据书表4-1取0.0327d p 为0.158mU p为1.5m/sL p------排水管总长度L p = l1+l2+l3+l4l1------水流经泵房排水管的长度取30米l2------管子道中的管子长度, 根据该矿管子道较长实际情况取40米l3------副井井筒斜长l3 = H/Sin35°= 313/ Sin35°= 546ml4 = 井口出水管长度. 一般为15—20米. 这里取20米故L p = l1+l2+l3+l4=30+40+546+20=636米∑ξp------排水管路附件局部阻力损失系数之和管路附件见<<排水系统管路布置简图>>选取:排水管路设有闸板阀二个ξ1 = 2×17逆止阀一个ξ2 =30三通阀三个ξ3 =2×0.1+1×0.13弯头五个(直角二个)ξ4 =2×0.294+3×0.74异径管一个ξ5 = 0.286∑ξp =ξ1+ξ2+ξ3+ξ4+ξ5=2×17+30+2×0.1+1×0.13+2×0.294+3×0.74+0.286=67.63代入H p = λp×（L p/d p）×U p×U p/2g + ∑ξp（U p×U p/2g）=0.0327×（636/0.158）×1.5×1.5/2×9.8 + 67.63（1.5×1.5/2×9.8） 23.732.吸水管流动阻力损失系数计算:H x = λx×（L x/d x）×U x×U x/2g + ∑ξx（U x×U x/2g）L p------吸水管总长度取8米λx------吸水管沿程阻力损失系数.据书表4-1取0.03083d x -------吸水管内径为0.158mU x-----吸水管流速为1 m/s∑ξp------吸水管路附件局部阻力损失系数之和吸水管路中设置过滤器一个ξ1 =6.6弯头一个ξ2 =0.294异径管一个ξ3 = 0.09∑ξp =ξ1+ξ2+ξ3=6.6+0.294+0.09=0.53代入H x = λx×（L x/d x）×U x×U x/2g + ∑ξx（U x×U x/2g）=0.031×（8/0.191）×1×1/2×9.8 + 7.8（1×1/2×9.8）=0.533.输水管路总损失的计算:H w = (H p+H x+ U p×U p/2g) ×1.7H w-----输水管路总损失1.7-----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的附加阻力损失故H w =(23.73+0.53+ 1.5×1.5/2×9.8) ×1.7=42米五. 水泵工作点的确定H =H sy + R Q×QR =(H - H sy )/ Q×Q= H w/ Q×Q=42/ 100×100=0.0042R-----管网常数Q------所选水泵的流量, 该水泵为100m3/h根据管路特性曲线方程式H =H sy + R Q×Q=318+0.0042×Q×Q取不同的Q值列表, 求对应点的H值把水泵特性曲线和管路特性曲线用同一比例尺画在同一的H-Q坐标上, 其交点M为水泵的工作点.60120 180240 300 360 420 480540 600 50100150200Qm3/h Hm HmQmηmMH = f（Q）η = f（Q）H = Hsy + RQ×RQ705060102030405060708090100工作扬程 H M = 420m 工作流量 Q M = 153 m3/h 工作效率 ηM = 0.73工作点所对应的流量Q M 不得少于水泵的额定流量:Q M = 153 m3/h > Q = 100 m3/h 故满足要求工作点所对应的扬程 H M 应小于0.9—0.95倍水泵额定扬程: 工作扬程 H M = 420m < 0.95H = 0.95×450 = 428米, 故满足要求 工作效率 ηM 不少于最高效率的0.85倍:ηM = 0.73 > η= 0.85×0.74 = 0.63, 故满足要求六. 吸水高度的验算: H X = H S – hx –Ux ×U x/2g H S-------所选水泵样本上规定的吸水高故H X = 6.3 – 0.53–1×1/2×9.8 = 5.72米 > 5.0米故可以采用吸水高度5.0米七. 排水时间及水管中流速的验算:1.T H =24Q H/Z H Q m ≦ 20小时Z H------正常涌水时工作水泵台数1台代入T H = 24Q H/Z H Q m = 24×50/1×153 = 7.8小时 < 20小时故满足要求2.最大涌水量时水泵每天工作小时数Tmax = 24Q max/Z max Q m ≦ 20小时Z max-------最大涌水量时水泵台数2台代入T H = 24Q max/Z max Q m = 24×160/2×153 = 12.5小时 < 20小时3.排水管中实际水流速度:U p′= Q m /(900π×d p×d p)规定U p′之值应在1.5—2.2m/sU p′= 153 /(900×3.14×0.158×0.158)=2.17 m/s故满足要求4.吸水管中实际水流速度:U x′= Q m /(900π×d x×d x)规定U x′之值应在0.8—1.5m/sU x′= 153 /(900×3.14×0.191×0.191)=1.484 m/s故满足要求八. 电动机容量的计算:N d = 1.1×r Q m H m/(3600×102×ηm×ηc)1.1------备用系数在1.1—1.15之内取1.1Q m H mηm----------分别为水泵工作点的流量扬程效率ηc-------传动效率取0.98故N d = 1.1×1080×153r×420/(3600×102×0.73×0.98)=290 KW根据计算所得功率及所选水泵的转速确定选用JK-133-2型电机, 参数如下:额定功率为290 KW转速为2960 r/s效率为0.94电压为6KV电流为34.5A功率因数为0.88λ为1.8JK-133-2型电机尺寸:长宽高为1700×1200×1125九.电耗量的计算:1.年电耗量的计算:W= 1.05×r Q m H m/(102×3600×102×ηm×ηc×ηd×ηw)×(Z H N H T H + Z max N max T max )式中:Ηw------电网效率一般取0.95—0.98 这里取0.95Ηd--------电机效率为0.94N H-------矿井每天正常涌水天数213天N max------矿井每年最大涌水天数152天代入:W= 1.05×1080×153×420/(102×3600×102×0.73×0.98×0.94×0.95)×(213 ×7.84. + 2×152 ×12.5)=1699361 KWh2.吨煤排水电耗:W dm = W/AA------矿井年产量35万吨/年W dm = W/A=1699361/350000=4.85度/吨十. 水泵房的布置:该矿主水泵房设置在井底车场附近, 为了减少水泵房的宽度, 水泵房内沿泵房长度布置水泵. 水泵房的布置如图所示.泵房的长度, 宽度和有效长度计算如下:1.泵房长度:L = n2×L i+A(n2+1)式中:n2------水泵总台数3台L i------水泵基础长度查产品手册可知: L5 =525mm L4 = 835mm查电机手册可知: 电机总长度L电机 = 1.7mL i = L5 + L4 + L电机 = 525 + 835 + 1700 = 3060mm = 3.06mA------水泵基础之间的距离一般为1.5—2米取2米故L = n2×L i+A(n2+1)=3×3.06+2(3+1)=17.2米2.泵房的宽度B = b j + b g + b c式中:b j ------水泵基础宽度取电机宽度b g------水泵基础边到轨道侧墙壁的距离, 一般取1.5—2米, 这里取2米b c------水泵基础另一边边到吸水井一侧墙壁的距离, 一般取0.8—1.0米, 这里取1米故B = b j + b g + b c= 1.2 + 2 + 1= 4.2米3.泵房的高度依据水泵叶轮直径D2的大小估算, D < 350mm 取3米. 该矿选用6GD67-6型水泵直径(叶轮)为235mm, 因此取泵房高度为3米. 泵房内设置有起重梁.为了使井下涌水突然增加或某种事故水泵短期不能输时, 涌水可以充满整个水仓, 并从水仓流到井底车场和运输大巷而不至于淹没高于井底车场的水泵房, 泵房地面较井底车场钢轨面高0.5米, 管子道水平设置, 排水管经管子道到副井井筒经排水管排水至地面.十一. 水仓为了减少水流速度, 便于矿井水中的泥沙得到沉淀, 有利于水泵的排水工作, 并在涌水量不均匀和排水设备发生故障后起调节作用设计水仓, 水仓是能够储水的巷道, 形状与普通运输巷道相同, 它比井底车场低3.米. 水仓的容量按设计规范规定必须能够容纳全矿井8小时的正常涌水量. 因此该矿水仓400m3全矿井的涌水量最后全部汇集于此水仓中, 经水泵排至地面.该水仓设有内外两水仓, 以方便轮换清理水仓. 水仓在使用期间, 必须定期清理. 每年雨季之前把两个水仓轮换全部清理干净, 并在水仓的进水口处设置笼子.<二>: 第二水平排水设备和输水管等设计选择计算:根据设计规范规定: 排水设备的选择, 应能使工作水泵总能力在20小时内排出矿井24小时的正常排水量; 工作水泵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; 检修水泵台数按工作水泵或备用水泵二者中的最多台数的25%设置, 但不少于一台. 所有水泵具有同等能力. 当工作水泵一台时, 对于正常涌水量为50m3/小时或50m3/小时以下时, 而且最大涌水量不超过正常涌水量一倍的矿井可选用二台水泵, 其中一台工作, 一台备用(包括检修). 对于正常涌水量大于50m3/小时(包括充填水和其他用水), 而且最大涌水量与正常涌水量相差不多时, 应选用三台水泵, 其中一台工作, 一台备用, 一台检修.该矿第二水平正常涌水量为20m3/小时, 而且最大涌水量为40m3/小时. 每年正常涌水量时间大约7个月(213天), 最大涌水量大约5个月(152天), 根据以上情况, 决定在该水平设置主排水水泵80D30-8型二台, 正常涌水时期和最大涌水时皆为一台工作, 一台备用(包括检修).根据<<规范>>规定: 主排水管至少设两条, 其中一条出现故障时, 其余管路应能在20小时内排出矿井24小时的正常涌水量. 正常涌水量为50m3/小时及以下, 而且最大涌水量为100m3/小时及以下的斜井, 可敷设一条管路, 其能力应在20小时内排出矿井24小时的最大涌水量. 根据该矿实际条件和具体情况, 结合以上规定, 决定在该矿第二水平至第一水平排水管路设置一趟, 第二水平的涌水经管路上山输送到第一水平排水沟内, 流向第一水平水仓.一: 资料1.第二水平标高-200M, 管路山输送到第一水平排水沟内.矿井第二水平正常涌水量20 m3/小时, 涌水时间213天; 矿井最大涌水量40 m3/小2.时,涌水天数152天.3.矿井涌水的重量r=1080Kg/m3. PH=7是中性水.4.矿井年产量35万吨/年二: 水泵的选择计算1.正常涌水量时水泵必须的排水能力:Q B ＝24 Q H/20 ＝1.2 Q HQ H------矿井正常涌水量20 m3/小时Q B ＝1.2×0 ＝24m3/小时2.最大涌水量时水泵必须的排水能力:Q B′＝24Q max÷20＝1.2 Q max ＝48 m3/小时Q max------矿井最大涌水量40 m3/小时3. 水泵扬程的估算:Hg = K(Hp+Hx)K------管路损失系数. 斜井倾角α>30°K=1.2—1.25 这里K取1.2Hp------排水高度为.-50 + 200等于150米Hx------吸水高度约为4—5米这里取5米代入计算:Hg =1.2(150+5)=186米4. 水泵的选取及总系数的确定:据Q B ＝24m3/小时Q B′＝48 m3/小时Hg = 186米和PH=7从水泵设备手册中选取80D30-8型水泵, 其技术特性如下:Qn=50m3/h H=212.8m n=2950 r/mHs=5m η=0.655 N轴=44.4KWN=55KW D(叶轮直径)=166mm .如前所定: 正常涌水时期和最大涌水时皆为一台工作, 一台备用(包括检修).三: 管路的选择确定1.排水管趟数的确定:如前所定, 设置一趟2. 管材的选择:该矿井为超级瓦斯矿井, 不许在井下电焊, 因此选择热轧无缝钢管.2.管径计算:按经济流速计算:d p′= （Q n/900πU p′）开平方根Q n------所选水泵的额定流量. 为50m3/hU p′------排水管的经济流速. 一般U p′为1.5—2.2m/s. 这里取1.8 m/s 代入:d p′=99mmd x′= d p′+0.025m =0.165m = 165mm6.管壁厚度的计算:δg′＝0.5 d p′()+δfτn-------管材许用应力热轧无缝钢管为800㎏/C㎡P ------管内水流压力P = 0.11 HsyH sy------测地高度H sy = H p + H x = 155 mP = 0.11×155 = 17 ㎏/C㎡δf------附加厚度取0.15代入:δg′= 0.256cm = 2.56 mm据以上计算值d p′= 99mm d x′= 165mm δg′ = 2.56 mm选取标准管子:排水管:d p=106mm Dp = 114mm δg = 4mm .吸水管:d x = 131mm D x = 140mm δg =4.5mm .7.排水管流速的计算:U p = Q n /(900π×d p×d p) = 100/(900×3.14×0.106×0.106) ≈ 1.575m/s6. 吸水管流速的计算:U x = Q x /(900π×d x×d x) = 100/(900×3.14×0.131×0.131) ≈ 1.02 m/s四. 管路阻力损失的计算:1. 排水管的计算:H p = λp×（L p/d p）×U p×U p/2g + ∑ξp（U p×U p/2g）λp------沿程阻力损失系数. 据书表4-1取0.0378d p 为0.106mU p为1.58m/sL p------排水管总长度L p = l1+l2+l3+l4l1------水流经泵房排水管的长度取25米l2------管子道中的管子长度, 根据该矿管子道较长实际情况取15米l3------管子道出口到管道上山长度140米l4------管子道上山斜长= H/Sin35°= 150/ Sin35°= 196ml5 ------管子道在第一水平出水长度. 这里取20米故L p = l1+l2+l3+l4=25+15+196+12=388米∑ξp------排水管路附件局部阻力损失系数之和-50m水平管道上山 50度 196米140米泵泵管路见上图选取情况如下:排水管路设有闸板阀二个ξ1 = 2×17逆止阀一个ξ2 =30三通阀2个ξ3 =1×0.1+1×0.13 =0.26弯头五个.ξ4 =5×0.364 =1.82异径管一个ξ5 = 0.364∑ξp =ξ1+ξ2+ξ3+ξ4+ξ5=9.32代入H p = λp×（L p/d p）×U p×U p/2g + ∑ξp（U p×U p/2g）=0.0378×（388/0.106）×1.58×1.58/2×9.8 + 9.32（1.58×1.58/2×9.8） = 18.84.吸水管流动阻力损失系数计算:H x = λx×（L x/d x）×U x×U x/2g + ∑ξx（U x×U x/2g）L p------吸水管总长度取8米λx------吸水管沿程阻力损失系数.据书表4-1取0.0378d x -------吸水管内径为0.131mU x-----吸水管流速为1.02 m/s∑ξp------吸水管路附件局部阻力损失系数之和吸水管路中设置过滤器一个ξ1 =6.5弯头一个ξ2 =0.294异径管一个ξ3 = 0.8∑ξp =ξ1+ξ2+ξ3=6.5+0.294+0.8=7.6代入H x = λx×（L x/d x）×U x×U x/2g + ∑ξx（U x×U x/2g）=0.038×（8/0.131）×1.02×1.02/2×9.8 + 7.6（1.02×1.02/2×9.8）=0.535.输水管路总损失的计算:H w = (H p+H x+ U p×U p/2g) ×1.7H w-----输水管路总损失1.7-----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的附加阻力损失故H w =(18.8+0.53+ 1.58×1.58/2×9.8) ×1.7=33米五. 水泵工作点的确定H =H sy + R Q×QR =(H - H sy )/ Q×Q= H w/ Q×Q=33/ 50×50=0.0132R-----管网常数Q------所选水泵的流量, 该水泵为50m3/h 根据管路特性曲线方程式H = H sy + R Q ×Q=155+0.0132×Q ×Q取不同的Q 值列表, 求对应点的H 值把水泵特性曲线和管路特性曲线用同一比例尺画在同一的H-Q 坐标上, 其交点M 为水泵的工作点.Qm3/hHHmQmηmMH = f（Q）η = f（Q）H = Hsy + RQ×RQ1020304032024016080183654633040506070η工作扬程 H M = 192m 工作流量 Q M = 55 m3/h 工作效率 ηM = 0.66工作点所对应的流量Q M 不得少于水泵的额定流量:Q M = 55 m3/h > Q = 50 m3/h 故满足要求工作点所对应的扬程H M应小于0.9—0.95倍水泵额定扬程:工作扬程H M = 192m < 0.95H = 0.95×212.8 = 202.16米, 故满足要求工作效率ηM不少于最高效率的0.85倍:ηM = 0.66 > η= 0.85×0.68 = 0.578, 故满足要求六.吸水高度的验算:H X = H S– hx –Ux×U x/2gH S-------所选水泵样本上规定的吸水高度6.3米故H X =5 – 0.53–1.02×1.02/2×9.8 = 4.42米故可以采用吸水高度5.0米七.排水时间及水管中流速的验算:5.T H =24Q H/Z H Q m ≦ 20小时Z H------正常涌水时工作水泵台数1台代入T H = 24Q H/Z H Q m = 24×20/1×55 = 8.73小时 < 20小时故满足要求6.最大涌水量时水泵每天工作小时数Tmax = 24Q max/Z max Q m ≦ 20小时Z max-------最大涌水量时水泵台数1台代入T H = 24Q max/Z max Q m = 24×40/1×55 = 17.5小时 < 20小时7.排水管中实际水流速度:U p′= Q m /(900π×d p×d p)规定U p′之值应在1.5—2.2m/sU p′= 55 /(900×3.14×0.106×0.106)=1.732 m/s故满足要求8.吸水管中实际水流速度:U x′= Q m /(900π×d x×d x)规定U x′之值应在0.8—1.5m/sU x′= 55 /(900×3.14×0.131×0.131)=1.12 m/s故满足要求八.电动机容量的计算:N d = 1.1×r Q m H m/(3600×102×ηm×ηc)1.1------备用系数在1.1—1.15之内取1.1Q m H mηm----------分别为水泵工作点的流量扬程效率ηc-------传动效率取0.97故N d = 1.1×1080×55×192/(3600×102×0.66×0.97)=53.4 KW根据计算所得功率及所选水泵的转速确定选用J2-81-2型电机, 参数如下:额定功率为55 KW转速为2950 r/s电压为380V电流为99.8A功率因数为0.92九.电耗量的计算:3.年电耗量的计算:W= 1.05×r Q m H m/(102×3600×102×ηm×ηc×ηd×ηw)×(Z H N H T H + Z max N max T max )式中:Ηw------电网效率一般取0.95—0.98 这里取0.95Ηd--------电机效率为0.94N H-------矿井每天正常涌水天数213天N max------矿井每年最大涌水天数152天代入:W = 1.05×1080×55×192/(102×3600×0.66×0.95×0.9×0.95)×(213 ×8.73 + 152×17.5)=262131 KWh4.吨煤排水电耗:W dm = W/AA------矿井年产量35万吨/年W dm = W/A=262131/350000=0.748度/吨致谢在完成设计的过程中得到了***老师及***老师的精心指导，两位老师严谨求实的治学态度，给我留下了深刻的印象，也深深地影响了我在做设计过程中的态度，他们及时的点拨和解答疑难，常常使我茅塞顿开，不仅仅帮助我顺利的完成了毕业设计，而且大大开拓了我视野，也必将使我在日后的学习和工作过程中受益匪浅，在这里向两位老师致以最真诚的谢意。

矿井主排水设备选型设计文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]毕业论文论文（设计）题目：矿井主排水设备选型设计毕业院校：学生姓名：学号：______________专业：______________目录一、矿井概况 (2)二、矿井排水设备选型设计规定及要求 (2)三、水泵的选择计算 (2)四、管路的选择计算 (4)五、管路阻力损失的计算 (6)六、水泵工作点的确定 (7)七、吸水高度的验算 (8)八、排水时间及水管中流速的验算 (8)九、电动机容量的计算 (9)十、电耗计算 (10)十一、附图 (11)矿井主排水设备选型设计一、矿井概况：某矿井立井提升方式，设计年产量90万吨，井深200米，矿井正常涌水量为100m3/h，每年涌水天数为300天，矿井最大涌水量为150 m3/h，年涌水天数为65天，矿井水理化指标为中性，其比重为×103Kg/m3。

二、矿井排水设备选型设计规定及要求根据《煤矿安全规程》主排水设备的选择应符合下列要求：（一）水泵：必须有工作、备用和检修的水泵。

工作水泵的能力应能在20小时内排出矿井24小时的正常涌水量（包括填水及其它用水）。

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%。

水文地质条件复杂的矿井，可在主泵房内预备安装一定数量水泵的位置。

（二）、水管：必须有工作和备用的水管。

工作水管的能力应能配合工作水泵在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，应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。

（三）、配电设备：应同工作、备用以及检修水泵相适应，并能够同时开动工作和备用水泵。

有突水淹井危险的矿井，可另行增建抗灾强排水能力泵房。

三、水泵的选择计算（一）、正常涌水量时水泵必须的排水能力计算按下式进行：×24 1.220H B H Q Q Q == m 3/h ； 式中 Q B ——正常涌水量时水泵必须的排水能力。

塔然高勒煤矿供电系统设计及选型摘要：塔然高勒矿井位于内蒙古自治区鄂尔多斯市，本设计根据矿井负荷，选取最优的供电方案，并进行设备选型，选用合适的保护。

同时根据不同的用户类型，分设变电站，保障了矿井的供电需求与安全。

关键词：塔然高勒煤矿；供电设计；设备选型1.井田概况塔然高勒矿井位于内蒙古自治区鄂尔多斯市境内，勘查面积 347.68km2。

矿区总体规划井田境界面积 492.3km2。

井田境界范围井田东西最长 25.439km，南北最宽 15.692km，面积 227.248km2。

设计井田边界内总资源量 1547.41Mt，地质储量 1386.38Mt，矿井设计可采储量为 1003.71Mt。

塔然高勒矿井位于鄂尔多斯电网西北部的杭锦旗。

该地区现有电厂二座（达拉特电厂、乌拉山电厂），500kV变电站一座（布日都），220kV变电站一座（杭锦旗），110kV变电所三座（独贵、白音青格利、塔然高勒）。

本矿的供电电压等级为35kV，两回35kV电源均取自地区塔然高勒110kV变电所。

地区塔然高勒变电所已建成，内设2台主变压器，容量为63MVA，一回110kV进线引自杭锦旗220kV变电所；另一回电源引自呼斯梁220kV变电所。

2.电力负荷经计算，矿井电力负荷如下：设备总台数：27台；设备工作台数：392台；设备总容量：52827.3kW；设备工作容量：48203.3kW；35kV变电所10kV母线上考虑0.8的同时系数后计算负荷为:有功功率：32723.8kW；无功功率：24950.7kvar；自然功率因数:0.80；电容器补偿容量:20000kvar；补偿后有功功率:32723.8kW；补偿后无功功率:4950.7kvar；补偿后功率因数:0.99；视在功率:33096.2kVA；矿井吨煤电耗：11kW.h/t。

3.供电系统设计本次设计在工业场地新建一座35kV变电所，两回电源均引自地区塔然高勒110kV变电所35kV不同母线段上，输电线路分别为LGJ-240/5km、LGJ-240/4.6km。

塔然高勒煤矿应急潜水电泵及排水管道安装施工措施编制单位：塔然高勒煤矿机电科编制时间：2014年6月一工程概况（一）工程名称：塔然高勒煤矿井下应急潜水电泵及排水管道安装工程。

（二）工程地点：鄂尔多斯杭锦旗塔然高勒煤矿（三）工作量：安装2台BQ550-650/17-1600/w-s型潜水电泵作为井下应急排水系统，对应一趟Ø426*18的应急排水管路和一趟Ø377*18的主排水系统排水管路，（四）工程量：安装管路总长301.694米。

（五）计划开工时间：2014年7月1日计划竣工时间：2014年8月20日二施工组织（一）因为安装地点为应急水仓盲巷，容易产生有害气体积聚，对施工不安全，为了保证施工安全、快速、优质、按期完成安装任务，建议业主增设临时风机，并安排瓦检员检查与监督，改善通风条件，防止发生事故。

（二）施工组织管理1、项目组织管理机构：项目负责人：纪小龙施工负责人：李晓华施工队长：赵蒙生、刘国发技术负责人：郝文凯、王军礼安全员：李朱荣2、劳动力安排：运输工6人电焊工4人电工1人钳工4人喷漆工2人普工3人司机2人管道工8人劳动力安排原则：根据工程各阶段需要，采取动态管理确保工程进度达到总体统筹计划的要求。

三工程范围（一）施工范围本工程施工范围为应急水仓的潜水电泵安装、管道加工、管道焊接、管道安装、管道试压、管道防腐安装任务工程。

（二）材料供应范围非标件制作所需材料、钢材由乙方采购,其他由甲方提供。

四施工方案1、技术准备（1）认真学习熟悉掌握施工图纸和安装管道说明书和技术资料中安装技术要求，学习掌握施工规范及«煤矿设备安装质量标准化标准»有关内容。

（2）做好图纸资料及措施会审工作，审查图纸和资料是否齐全，图纸有无错误，全面细致的核对该工程设计的断面图、系统图、发现遗漏及部合理的问题及时与有关部门协商处理。

（3）制定切实可行的施工方案，做好施工前材料计划工作，并按设计图纸列出的各种材料报告建设单位供应，精心组织落实材料计划，并根据施工进度需要分期分批供应，所使用的材料、配件必须符合设计图纸要求，保证质量，并且具有三证齐全。