彝安礦排水設計說明書

　　　　彝安礦排水設計

　　　一、設計基礎資料

　　　1、根據《彝安煤礦勘探地質報告》，對礦井湧水量預測最大湧水量為464m3/h，正常為湧水量294m3/h。

　　　2、礦井一水平標高+910m，3#井筒標高+1158m。

　　　二、排水方式

礦井排水係統經3#主井采用一級排至地麵。

　　　三、水泵排水能力計算

　　　1、按“煤礦安全規程”規定：20小時排完24小時的正常湧水量，則每小時排水量為：

　　　　　　　QB=24Qr/20=24×294/20=352.8（m3/h）

式中：QB—正常湧水時，每小時應排出的水量，m3/h；

Qr—正常湧水量，m3/ h。

　　　2、按“煤礦安全規程”規定：20小時排完24小時的最大湧水量，則每小時排水量為：

　　　 QB′=24Qrm/20=24×464/20=556.8（m3/h）

式中：Qrm—最大湧水量，m3/ h。

　　　3、水泵揚程計算

　　　　　　　HB=KB（HP+HX）=1.3×（248+5）

　　　　　　　=329（m）

式中：KB—管路損失係數，取1.3；

HP—水泵排水垂高， m；

HX—水泵吸水垂高，取5m。

　　　4、預選水泵型號規格

　　　初選水泵MD500，故水泵級數：i=HB/Hi=329/57=5.78，故i取6

　　　初選MD-500-57*6型水泵，排水量500m3/h，揚程342m，n=1480r/min，ηB=80%；功率680kW，電壓10KV。

　　　5、校驗水泵的穩定性

　　　HSY≦0.9H0 即HSY =248+5=253m, H0=6*57=342m, HSY=253m≦0.9H0=0.9*342=308m。所選水泵工作具有穩定性。

　　　6、水泵台數計算

　　　（1）正常湧水量時，所需工作水泵台數

　　　　　　　n1=QB/Qe=352.8/500=0.71（台），取n1=1台；

式中： Qe—預選水泵排水量，m3/h。

　　　（2）備用水泵台數

　　　　　　　n2≥0.7 n1= 1×0.7＝0.7（台），同時n1+ n2=Q//Qe=556.8/360=1.55；故備用水泵取1台。

　　　（3）檢修水泵台數

　　　　　　　n3≥0.25 n1= 0.31（台），檢修水泵n3＝1台。

　　　（4）水泵總台數：n= n1+ n2+ n3=1+1+1=3（台）

　　　根據《煤礦安全規程》規定：主排水泵必須有工作、備用和檢修的水泵。工作水泵的能力，應在20h內排出礦井24h的正常湧水量。備用水泵的能力不小於工作水泵能力的70%。並且工作和備用水泵的總能力應在20h內排出礦井24h的最大湧水量。檢修水泵的能力應不小於工作水泵能力的25%。水倉應能容納8h的正常湧水量。故選擇3台水泵，由於礦井的湧水量是預測出的，可能未來有所增加，水泵房應預留安裝空間，其型號規格及配套電機等技術參數詳見表6-3-1。

表6-3-1 彝安煤礦主排水設備表

水泵型號 流量

（m3/h） 揚程

（m） 轉速

(r/min) 電動機型號 功率

（kW） 電壓

（V）

MD 500-57*6 500 342 1480 680 10000



　　　四、管道計算與選擇

　　　1、排水管內徑計算

　　　　　　　dp＝＝=√4*500/3600*3.14*1.8=0.329m

式中：dp—排水管直徑，mm；

Qp—預選水泵排水量正常時1台運轉，m3/h；

Vj—經濟流速1.5～2.2m/s，取1.8m/s。

　　　排水管選用無縫鋼管Φ351×6，外徑351mm，壁厚10mm，內徑331mm。

　　　管壁厚度驗算：

　　　δ=1/｛1+2p/（2.3*〖R-6.5*106〗-p｝*｛pd/2.3*〖（R-6.5*106）-p〗+c｝=0.0086m

　　　2、吸水管內徑計算

　　　　dx= dx’ +25mm＝329＋25＝354mm

　　　吸水管選用無縫鋼管Φ377，外徑377mm，壁8mm，內徑361mm。

　　　從計算知：排水管路可選用Φ351*10型無縫鋼管，吸水管選用Φ377*8型無縫鋼管。

　　　3、管路特性計算：

管路特性方程H=Hsy+ARQ2

式中A---管內徑變化而引起阻力損失變化的係統。對於新管A=1，對於管內掛垢時，A=1.7。

R=8*｛Σξx/d4X +λxLx/ d5x +(Σξp+1)/ d4p+λpLp/ d5p｝/П2g

式中λx、λp----吸排水管的沿程阻力係統，查表得

　　λx=0.0258 λp=0.0263

　　dx、 dp ---- 吸、排水管內徑 dx=0.35m dp=0.325m

　　Lx ----吸水管長度數 Lx=10m

　　Lp----排水管實際長度

　　Lp=(1158-910)/sin180+30+15=848m

　　　　吸水管 　　　　名稱 　　　　數量 　　　　ξx

　　　　 　　　　無底閘 　　　　1 　　　　3

　　　　 　　　　90彎頭 　　　　1 　　　　0.206

　　　　 　　　　漸縮管 　　　　1 　　　　0.1

　　　　排水管 　　　　名稱 　　　　數量 　　　　Σξp

　　　　 　　　　閘閥 　　　　3 　　　　0.5*3

　　　　 　　　　90彎頭 　　　　7 　　　　0.206*7

　　　　 　　　　逆止閥 　　　　1 　　　　7.5

　　　　 　　　　三通 　　　　2 　　　　2.0*2

　　　　 　　　　斜彎 　　　　2 　　　　1.0*2



　　Σξx、Σξp----吸、排水管上局部阻力損失之和。

　　Σξx=3+0.206+0.1=3.306

　　Σξp=0.5*3+0.206*7+7.5+2.0*2+1.0*2=16.44

R=8*｛3.306/0.354 +0.0258*10/ 0.355 +(16.44+1)/ 0.3254+0.0263*848/ 0.3255｝/3.142*9.8

　　=661s2/m5=5.1*10-5h2/m5

　　新管特性為

　　H1=Hsy+ARQ2 =253+5.1*10-5* Q2

　　掛垢管特性為

　　H2=Hsy+ARQ2 =253+1.7*5.1*10-5* Q2=253+8.7*10-5Q2

　　根據流量範圍，選擇7個流量值，分別計算其楊程：

Q m3/h 0 100 200 300 400 500 600

H1 m 253 　254 255 258 261 266 271

H2 m 253 254 256 261 267 275 284

　　　　　　　　　　　　MD500-57單級水泵性能曲線

　　　利用上表數據，所選水泵特性曲線上，畫上管路特性曲線1、2，即得到水泵工作初期和管子掛垢後的工況點M1、M2，各工況參數為：

　　　M1 QM1=660m3/h HM1=275.5m ηM1=73%

　　　M2 QM2=630m3/h HM2=287.5m ηM2=75%

　　　礦井主排水係統圖詳見礦井排水係統圖。

　　　五、水泵性能校驗

　　　1、正常湧水量時的排水時間：

　　　　　　初期：TZ=24Qr/n1Q1=7056/(1×500)=14.1（h）＜20h；

符合《煤礦安全規程》要求。

　　　式中：n1Q1～n1台水泵運行時的排水量(m3/h)。

　　　2、最大湧水量時的排水時間

　　　初期：TM=24Qrm/n′Q1=11136/(2×500)=11.1（h）＜20h；

基本符合《煤礦安全規程》要求。

　　　3、排水管內的實際流速

　　　VP=nQ1/900πdp2=500/(900×3.14×0.352)=1.44（m/s）

符合要求。

　　　六、電動機容量校驗

　　　1、水泵的軸功率

　　　　　　　NSB＝＝=500*316*1050/102*3600*0.9

　　　　　　　　　　＝502（kW）

式中：r0－礦井水重度，取1050kg/m2。

　　　 2、電動機容量

　　　　　　　Pd＝==1.15*502/0.9＝640（kW）

選用電動機合格。

　　　七、水倉容積在確定

　　　根據《煤礦安全規程》規定，水倉應能容納8h的正常湧水量。彝安煤礦正常湧水量為7056m3/d。因此，其水倉容積為：

　　　V=Qr/3=7056/3=2352（m3）；取2500m3。

彝安煤礦水倉設主、副兩個水倉，容積2500m3。其中一個清理時，另一個能保證正常使用。

　　　八、水泵電控

　　　選擇10KV高壓電抗啟動器，3台。

　　　型號：QBRG-50/10K，DKBG-1000/10