目录
第一章设计的原始资料 (2)
第一节原始资料任务 (2)
第二章选型设计的步骤和方法 (2)
第一节水泵的选型 (2)
第二节管路的选择 (4)
第三节校验计算 (9)
第四节计算经济指标 (11)
参考文献 (12)
煤矿主排水系统设计
第一章设计的原始资料和任务
第一节原始资料任务
某竖井正常涌水量：110m³/h，最大涌水量130m³/h，井筒垂直高度：H h=243，水处理池高度：H c=8m，最大涌水期65d，矿水中性，涌水密度1000N/m³，试选择一个可行的排水方案。
第二章选型设计的步骤和方法
本设计根据煤炭部制定的《煤矿安全规程》及《煤矿工业设计规范》，在保证及时排除矿井涌水的前提下。使排水总费用最小，选择最优方案。
第一节水泵的选型
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（包括充填水及其它用水）。备用水泵的排水能力应不小于工作水泵排水能力的70%。工作和备用水泵的总排水能力，应能在20h内排出矿井24h的最大涌水量。检修水泵的排水能力应不小于工作水泵排水能力的25%。水文地质条件复杂或有突水危险的矿井，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，或另外增加排水能力。
1、水泵最小排水能力的确定
根据《煤矿安全规程》的要求，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）。因此正常涌水时，工作水泵最小排水能力应为
Q B=24/20q z=1.2q z=1.2×110m³/h=132m³/h
在最大涌水期，工作和备用水泵必须的排水的排水能力为
Q B m ax=24/20q max=1.2q max=1.2×130m³/h=156m³/h
式中 Q B—工作水泵具备的总排水能力，m³/h；
Q Bmax—工作和备用水泵具备的总排水能力，m³/h；
q z—矿井正常涌水量，m³/h；
q max—矿井最大涌水量，m³/h。
2、水泵所需扬程的计算
H B =H sy/ηg=（243+8+5）/0.9=284.4m
H sy—排水高度，H sy=h h+h c+H x
H x—吸水高度，初选H x=5~5.5m；此处取H x=5
ηg—管道效率，与排水管敷设倾角a角有关，一般为：当a=90°时，ηg=0.9~0.89；当a>30°时，ηg=0.83~0.8；a=30°~20°时，ηg=0.8~0.77；a<20°时，ηg=0.77~0.74。
3、水泵型号及台数选择
根据计算的 QB、HB，从水泵的技术规格表中初选效率较高的150DM30型水泵。该水泵额定流量Qe=155m³/h，单级额定扬程He=30m，最高效率77%，对应的允许吸上真空度为6.9m。
（a）正常涌水时水泵工作台数
n1=Q B/Q e≥132/155=0.85 取n1=1台
（b）水泵级数
i=H B/He=284.4/30=9.48 取i=10级
（c）备用水泵台数
n2=0.7Q B/Q e=0.7×132/155=0.595 取n2=1台
（d）检修水泵台数
n3=0.25Q B/Q e=0.25×132/155=0.2125 取n3=1台
（e）最大涌水时工作水泵台数
n4= Q Bmax/Q e=156/155=1.01 取n4=2台
因为n1+n2=1+1=2 所以n1+n2>n4
（f）水泵总台数
n=n1+n2+n3=1+1+1=3台
第二节管路的选择
1、管路趟数及泵房内管路布置形式。根据泵的总台数，选用典型的三泵两趟管路系统，一条管路工作，一条管路备用。正常涌水时，一台水泵向一趟管路供水，最大涌水时，只要两台泵工作就能达到在20h内排出24h的最大涌水量，故从减少能耗的角度可采用两台泵向两趟管路供水，从而可知每趟管内流量Qe等于泵的流量。
2、管路系统
管路布置参照图如图1所示的方案。这种管路布置方式任何一
3、管路材料。由于井深大于200m ，确定采用无缝钢管。
4、排水管内径
排水管直径d ´p=0.0188vp
Qe =0.01882
155=0.166m
式中 vp ——排水管内的流速，通常取经济流速vp ＝１.５～２.２（ｍ／s ）来计算。此处选vp ＝2m/s
查表2-1，因井深小于400m ，选管壁最薄的无缝钢管，外径180mm ，壁厚5mm ，则排水管内径
dp=（180-2×5）mm=170mm 。 5、吸水管直径：
d´x=d´p+0.025=0.166+0.025=0.191mm
d为184mm。选标准无缝钢管外径194mm，壁厚5mm，内径x
表2-1热轧无缝钢管（YB231-70）
6、吸水管阻力损失：
g 2x v x x d x l x wx h ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=∑ζλ g 2x v 90x
d x
l x ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+++=异底ζζζλ
=8
.92262
.11.037.02.5184.070.0349⨯⎪
⎭⎫ ⎝⎛+++⨯=0.94m 查表12-2，因dx=184，故底ζ=5.2，90ζ=0.37，异ζ=0.1
x λ=0.0349，取x l =7m
允许吸水高度
[][]wx h 2g
x
2v s x --=H H
查150DM30性能曲线，工业区最大流量时的[]s H =5.8m ，故
[]x H =5.8-8
.922
62.1⨯-0.94=4.73m 7、排水管阻力损失计算 估算管路长度 排水管长度可估算为：
L p =H sy +（40～50）m=243+8+5+（40～50）m=（296～306）ｍ 取L p =３05m ，吸水管长度可估算为L x =7m 。 8、管路阻力系数R 的计算 沿程阻力系数
吸水管 λx = 0.3x d 021.0=3
.0184.0021
.0 =0.0349
