排水系統(tǒng)排水能力核定報(bào)告(1)(1).docx

1、排水系統(tǒng)排水能力核定報(bào)告、主排水泵副斜井井底設(shè)主排水泵房，礦井涌水經(jīng)敷設(shè)于副斜井井筒中的排水管路排至地面工業(yè)場(chǎng)地的井下水處理站水池。井口與井下水處理站高差10m,井口到井下水處理站管路長(zhǎng)度30m。礦井現(xiàn)有3臺(tái)DF85-45X5礦用耐磨型離心式水泵3臺(tái)，配套YB2型防爆電機(jī)，功率為90kW,額定流量為85m3/h,額定揚(yáng)程225m,必需汽蝕余量4.2m,最高效率72%。沿副斜井敷設(shè)2趟0159X4.5型無縫鋼管,現(xiàn)對(duì)礦井現(xiàn)有排水系統(tǒng)進(jìn)行校驗(yàn)。3臺(tái)水泵根據(jù)山西公信安全技術(shù)有限公司2019年4月26日出具的水泵檢測(cè)報(bào)告，3臺(tái)水泵的實(shí)測(cè)工況點(diǎn)流量分別為80m3/h、76m3/h、70/m3/h,現(xiàn)根據(jù)

2、實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)現(xiàn)有排水系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)算。1、計(jì)算依據(jù)礦井正常涌水量礦井正常涌水量50m3/h（已考慮灌漿及消防灑水水量）礦井最大涌水量100m3/h（已考慮灌漿及消防灑水水量）排水高度排水高度160m排水管長(zhǎng)360m2、水泵校驗(yàn)計(jì)算水泵的選型水泵房最小排水能力的確定:正常涌水量時(shí)Qb=120=60n?/h最大涌水量時(shí)Qsm=1201心-120m3/h水泵揚(yáng)程的估算:揚(yáng)程Hb=K（Hp+H）=198.6m式中：H一吸水高度，初選5.5m；Hu為20°C時(shí)的飽和蒸汽壓力水頭，取0.24m；6、校驗(yàn)計(jì)算校驗(yàn)經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性經(jīng)濟(jì)性:穩(wěn)定性:%<O.9iHo=594式中：nmax為水泵最局效率，為

3、0.71式中：nmax為水泵最局效率，為0.71Ho一為水泵關(guān)死揚(yáng)程，查水泵曲線為110滿足經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性要求。校驗(yàn)排水時(shí)間初期正常涌水時(shí)-晝夜排水時(shí)間：孔=蕓=79勺初期正常涌水時(shí)-晝夜排水時(shí)間：孔=蕓=79勺<20h初期最大涌水量時(shí)-晝夜排水時(shí)間：快著=7皿rm<20h后期正常涌水時(shí)一晝夜排水時(shí)間：Tb=癸旦=h06.67<20h后期最大涌水量時(shí)一晝夜排水時(shí)間：Tb=癸2四=h206.67nn<20h滿足要求。驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)功率初期：N=kQ"=EW后期：J液駕打；*.72kWMD150-100x7所配電機(jī)為YB2型防爆電機(jī)，電壓10kV,功率500kW,轉(zhuǎn)速

4、2950r/min,滿足要求。7、排水電耗按后期工況點(diǎn)計(jì)算主排水泵電耗全年排水電耗E=yQ2H2T/(1000x3600-T|2,r|C-r|d)=1.01x180x521.32x2434.6/(1000x3600x0.71x0.98x0.95)=93.1(kkWh/a)8、結(jié)論根據(jù)采區(qū)正常涌水及最大涌水時(shí)的涌水量，選用三臺(tái)MD150-100x7型多級(jí)離心水泵，額定流量為150m3/h,額定揚(yáng)程為700m；配套電機(jī)選用YB2型防爆電機(jī)，電壓10kV,功率500kW,轉(zhuǎn)速2950r/mino可滿足排水要求。采區(qū)正常涌水時(shí)為1臺(tái)工作，1臺(tái)備用，1臺(tái)檢修；最大涌水時(shí)為2臺(tái)同時(shí)工作，1臺(tái)備用。9、配電

5、及控制采區(qū)水泵房和采區(qū)變電所緊鄰，三臺(tái)排水泵電源線路分別引自采區(qū)變電所10kV母線段。水泵饋電及啟動(dòng)設(shè)備置于采區(qū)變電所內(nèi)，水泵房設(shè)置三個(gè)礦用隔爆型起停按鈕，用于就地操作水泵起停。在水泵房設(shè)置KJC型井下排水自動(dòng)控制系統(tǒng)，用于監(jiān)測(cè)水泵的運(yùn)行狀態(tài)。三、井下強(qiáng)排水系統(tǒng)本礦水文地質(zhì)條件復(fù)雜，設(shè)計(jì)在井下采區(qū)水泵房設(shè)強(qiáng)排水系統(tǒng)。設(shè)計(jì)在采區(qū)水泵房裝設(shè)1臺(tái)礦用潛水電泵，設(shè)1趟排水管路通過鉆孔直接敷設(shè)至地面。1、設(shè)計(jì)依據(jù)礦井最大涌水量Qrmax=100m3/h;(1) 排水高度Hp=425m；排水管路長(zhǎng)L=1380m。2、設(shè)備選型根據(jù)礦井最大涌水量，預(yù)選BQ200-680/8-710N型礦用隔爆型潛水排沙電泵1

6、臺(tái)，額定流量為200m3/h,單級(jí)揚(yáng)程85m,額定揚(yáng)程680m,功率710kW。3、排水管路選擇管徑計(jì)算排水管直徑計(jì)算:4QW/?3600=0.188m式中：排水管中水流速度，2m/s；排水管選用中194x5型無縫鋼管。排水管中實(shí)際水流速度：40V=2m3/he(1.52.2m/s)73600/rD；(1) 排水管阻力損失LV2V2排水管阻力損失：/7叫=人工工+Z%2=59.2mPDp2gp2g式中一Lp為排水管路長(zhǎng)度，取1380m一£砰為閥門、彎頭等管件局部阻力損失之和，取6.26水泵所需總揚(yáng)程及管道阻力系數(shù)前期需總揚(yáng)程：Hi=Hp+Hwp+Vp2/2g=484.4m前期管道阻力

7、系數(shù)：Ri=(Hi-Hp)/Q2=0.0015后期所需總揚(yáng)程：H2=HP+1.7(Hwp+Vp2/2g)=515.3m后期管道阻力系數(shù)：R2=(H2-Hp)/Q2=0.0023驗(yàn)算水泵級(jí)數(shù)前期:i=Hi/Hk=5.69,取i=6級(jí)；后期：i=H2/Hk=6.06,取i=7級(jí)。按后期運(yùn)行工況點(diǎn)及潛水泵規(guī)格選擇水泵級(jí)數(shù)，取8級(jí)。(2) 管道特性方程及特性曲線，確定工況前期管道特性方程：Hi=Hp+RQ2=425+0.0015Q2后期管道特性方程：H2=Hp+R2Q2=425+0.0023Q2將該曲線方程置于所選BQS型潛水泵的性能曲線上可得:前期工況點(diǎn)流量Qi=198.99m3/h,揚(yáng)程Hi=48

8、4.4m,效率r|i=61%。2）后期工況點(diǎn)流量Q2=198m3/h,揚(yáng)程H2=515.3m,效率t|2=62%。水泵的單級(jí)運(yùn)行工況點(diǎn)參數(shù)見圖633。根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，本設(shè)計(jì)選用BQ200-680/8-710N型礦用隔爆型潛水排沙電泵1臺(tái)，額定流量為200m3/h,額定揚(yáng)程為680m；額定功率為710kW,額定電壓為10kV。4、驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)功率前期N.=k汶邑=432.47kW102x3600x（）后期M="102x3600x%"。=414.27kW電機(jī)選用710KW型用隔爆型潛水電泵用電動(dòng)機(jī)，額定功率為710kW,額定電壓為10kV,可滿足前后期的排水要求。5、水泵配電強(qiáng)

9、排系統(tǒng)水泵采用單回10kV電源供電，其10kV電源分別引自工業(yè)場(chǎng)地10kV變電所10kV母線段，水泵啟動(dòng)設(shè)備置于地面變電所內(nèi)，用于操作水泵起停。四、二采區(qū)上部水倉(cāng)水泵井下二采區(qū)上部水泵房，涌水經(jīng)敷設(shè)于軌道下山的排水管排至井下采區(qū)水倉(cāng)。1、選型依據(jù)正常涌水量QH=50m3/h（已考慮黃泥灌漿及消防灑水水量），最大涌水量Qm=100m3/h（已考慮灌漿及消防灑水水量），排水系統(tǒng)排水管路總長(zhǎng)約L=800m,垂高Ht=205m,井下水容重:y=1.01t/m3o2、選型計(jì)算(1) 水泵正常涌水時(shí)工作水泵的最小排水能力：Qb=1.2Qh=1.2x50=60(m3/h)式中：Qb工作水泵正常涌水時(shí)最小排水

10、能力，m3/hQh采區(qū)正常涌水量，m3/h(2) 最大涌水時(shí)工作水泵的最小排水能力：QD=1.2Qm=1.2x100=120(m3/h)式中：Qd工作水泵最大涌水時(shí)最小排水能力，m3/hQm采區(qū)最大涌水量，m3/h(3) 水泵揚(yáng)程揚(yáng)程Hb=K(Hp+H)=252.6m式中：H吸水高度，初選5.5m；K揚(yáng)程損失系數(shù)，1.2。(4) 水泵選型根據(jù)計(jì)算所得的流量Qb和Hb揚(yáng)程，選用DF8567X9型離心式水泵，該型水泵額定流量Qe=85m3/h，單級(jí)額定揚(yáng)程Hc=67m。 正常涌水時(shí)水泵工作臺(tái)數(shù)ni=QB/Qe=60/85=0.7,取1臺(tái) 最大涌水時(shí)水泵工作臺(tái)數(shù)n2=QD/Qe=120/85=1.4

11、,取2臺(tái)根據(jù)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范設(shè)計(jì)選用DF8567X9型離心式水泵臺(tái)。正常時(shí)為1用1備,最大涌水時(shí)為2臺(tái)工作。3、吸、排水管路的選擇計(jì)算：(1) 管路趟數(shù)確定排水管路敷設(shè)2趟，正常涌水時(shí)均為1趟工作，1趟備用；最大涌水時(shí)2趟同時(shí)工作。管徑的計(jì)算排水管直徑計(jì)算:Dp42叫36。一'gm式中：Vd排水管中水流速度，2m/s；排水管選用內(nèi)徑150mm型無縫鋼管。排水管壁厚計(jì)算：PD(管壁計(jì)算厚度：b=+a=0.35cm2Rk_P式中P計(jì)算管段的最大工作壓力，35kg/cm2；Rk管材許用應(yīng)力，取800kg/cm2；Dg管道內(nèi)徑，15cma附加厚道，取0.2cm根據(jù)壁厚計(jì)算結(jié)果及無縫鋼管規(guī)格，壁厚取

12、4.5mm。因此，礦井現(xiàn)有0159X6型，壁厚6=6mm的排水管路能滿足排水要求。排水管選用0159x6型無縫鋼管，壁厚6mmo排水管中實(shí)際水流速度：40V=1.34m/sE(1.52.2m/s)73600ttD/吸水管直徑計(jì)算：。=。+0.025=0.148m吸水管選用0159x6型無縫鋼管，壁厚8=6mm。吸水管實(shí)際流速的計(jì)算：V=l.37m/sU(0.81.5m/s)36007iD；4、管道特性曲線及工況的確定吸水管阻力損失吸水管阻力損失:Hwx0.539m式中：Xx吸水管阻力系數(shù)，取0.0332；Lx吸水管長(zhǎng)，取5.5m；Xex局部阻力系數(shù)之和，取4.4；（2）排水管阻力損失LV2V2

13、排水管阻力損失：H畔=人堂。+>。=21.55017%2g_，2g式中Xp排水管阻力系數(shù)，取0.0352；LP排水管長(zhǎng)，取800m；局部阻力系數(shù)之和，取6.26mo（3）水泵所需總揚(yáng)程及管道阻力系數(shù)V2初期水泵管路流動(dòng)總阻力損失：Hw=Hw+HWx+=22.2m2g前期需總揚(yáng)程：Hi=HP+Hx+Hwi=232.7m初期管道阻力系數(shù)：=>=0.003!37.73m后期水泵管路流動(dòng)總阻力損失：/成=（H+H心+1史）X1.7=2g后期需總揚(yáng)程：Hi=Hp+Hx+Hw2=248.23m后期管道阻力系數(shù):Q2=0.00535、管道特性方程及特性曲線，確定工況初期管道特性方程：H=Hp+H

14、x+RQ2=210.5+0.0031Q2驗(yàn)算水泵級(jí)數(shù)：，=土=3.47,取M4級(jí)。后期管道特性方程：H2=Hp+Hx+R2Q2=210.5+0.0053Q2驗(yàn)算水泵級(jí)數(shù)：i=37,取已4級(jí)。將該曲線方程置于所選水泵的單級(jí)性能曲線上可得水泵工作點(diǎn)：水泵的單級(jí)性能曲線見圖6-3-2o初期：流量Qi=115m3/h,揚(yáng)程Hi=232.9m,效率叫二66%,必需汽蝕余量HNP=5.5m后期：流量Q2=105m3/h,揚(yáng)程H2=248.3m,效率中=66%,必需汽蝕余量HNP=4.8m前期允許吸水高度：HXx=Ha-Hv-Hs-Hwx=2.6m后期允許吸水高度：%=乩-/-乩-丑心=3.321m式中一為

15、水泵汽蝕余量，Hs=Hnp+0.5；一H.為大氣壓力水頭，取9.4m；一人為20°C時(shí)的飽和蒸汽壓力水頭，取0.24m；6、校驗(yàn)計(jì)算(1) 校驗(yàn)經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性經(jīng)濟(jì)性：2。9皿=0.594穩(wěn)定性：H；<0.9舊°=262.8式中：nmax為水泵最高效率，為0.68Ho一為水泵關(guān)死揚(yáng)程，查水泵曲線為73滿足經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性要求。(2) 校驗(yàn)排水時(shí)間初期正常涌水時(shí)一晝夜排水時(shí)間：孔=些=10.43h<20h0初期最大涌水量時(shí)一晝夜排水時(shí)間：孔=翌匹=10.43h<20h20后期正常涌水時(shí)-晝夜排水時(shí)間：=f=n.43h<20h后期最大涌水量時(shí)一晝夜排水時(shí)間：

16、=癸，地=14.43h<20h20滿足要求。驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)功率初期：N=k義也=186.26kW102乂3600乂叮四()后期：N土02幼m55MD85-67X9所配電機(jī)為YB2型防爆電機(jī)，電壓10kV,功率250kW,轉(zhuǎn)速2950r/min,滿足要求。7、排水電耗按后期工況點(diǎn)計(jì)算主排水泵電耗全年排水電耗E=yQ2H2T/(1000x3600-r|2-ric-r|d)=1.01x105x248.3x5266.9/(1000x3600x0.66x0.98x0.95)=62.7(kkWh/a)8、結(jié)論根據(jù)二采區(qū)正常涌水及最大涌水時(shí)的涌水量，選用兩臺(tái)MD85-67X9型多級(jí)離心水泵，額定流量為85

17、m3/h,額定揚(yáng)程為603m；配套電機(jī)選用YB2型防爆電機(jī)，電壓10kV,功率250kW,轉(zhuǎn)速2950r/min。可滿足排水要求。二采區(qū)上部水倉(cāng)正常涌水時(shí)為1臺(tái)工作，1臺(tái)備用；最大涌水時(shí)為2臺(tái)同時(shí)工作。四、二采區(qū)水泵房水泵井下二采區(qū)水泵房，涌水經(jīng)敷設(shè)于軌道下山的排水管排至地面。1、選型依據(jù)正常涌水量QH=50m3/h(己考慮黃泥灌漿及消防灑水水量)，最大涌水量Qm=100m3/h(已考慮灌漿及消防灑水水量)，排水系統(tǒng)排水管路總長(zhǎng)約L=2700m,垂高HL=205m,井下水容重：y=1.01t/m3o2、選型計(jì)算(1) 水泵正常涌水時(shí)工作水泵的最小排水能力：Qb=1.2Qh=1.2x50=60(

18、m3/h)式中：Qb工作水泵正常涌水時(shí)最小排水能力，m3/hQh采區(qū)正常涌水量，m3/h(2) 最大涌水時(shí)工作水泵的最小排水能力：QD=1.2Qm=1.2xl00=120(m3/h)式中：Qd工作水泵最大涌水時(shí)最小排水能力，m3/hQm采區(qū)最大涌水量，m3/h(3) 水泵揚(yáng)程揚(yáng)程Hb=K(Hp+H)=846.6m式中：H吸水高度，初選5.5m；K揚(yáng)程損失系數(shù)，1.2o(4) 水泵選型根據(jù)計(jì)算所得的流量Qb和Hb揚(yáng)程，選用MD280100X9型離心式水泵，該型水泵額定流量Qe=280m3/h，單級(jí)額定揚(yáng)程He=100m。 正常涌水時(shí)水泵工作臺(tái)數(shù)m=QB/Qe=60/280=0.22,取1臺(tái) 最大

19、涌水時(shí)水泵工作臺(tái)數(shù)n2=QD/Qe=120/280=0.43，取2臺(tái)根據(jù)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范設(shè)計(jì)選用MD280100X9型離心式水泵臺(tái)。正常時(shí)為1用1備1檢修，最大涌水時(shí)為2臺(tái)工作。3、吸、排水管路的選擇計(jì)算：K揚(yáng)程損失系數(shù)，1.2。(2)設(shè)備校驗(yàn)計(jì)算 水泵臺(tái)數(shù)的確定：根據(jù)礦井的涌水量，礦井現(xiàn)有DF85-45型水泵可以滿足排水要求。正常涌水時(shí)為1臺(tái)工作，1臺(tái)備用，1臺(tái)檢修；最大涌水時(shí)2臺(tái)同時(shí)工作，1臺(tái)備用。 吸、排水管路的選擇計(jì)算：I、管路趟數(shù)確定正常涌水時(shí)為1趟工作，1趟備用；最大用水時(shí)2趟同時(shí)工作。II、管徑的計(jì)算排水管直徑計(jì)算:4Q7iVp3600=0.123m式中：Vd排水管中水流速度，2m/

20、s；排水管選用內(nèi)徑150mm型無縫鋼管。排水管壁厚計(jì)算：、.PD管壁計(jì)算厚度：cr=+i=0.31cm2RP式中P計(jì)算管段的最大工作壓力，14kg/cm2；Rk管材許用應(yīng)力，取800kg/cm2；Dg管道內(nèi)徑，12.5cma附加厚道，取0.2cm根據(jù)壁厚計(jì)算結(jié)果及無縫鋼管規(guī)格，壁厚取4.5mm。選用0159型，壁厚5=4.5mm的排水管路能滿足排水要求。排水管中實(shí)際水流速度：40V=1.88m/s(1.52.2m/s)736007iD2管路趟數(shù)確定排水管路敷設(shè)2趟，正常涌水時(shí)均為1趟工作，1趟備用；最大涌水時(shí)2趟同時(shí)工作。管徑的計(jì)算排水管直徑計(jì)算:Dp4。7zV36000.223m式中：Vd排

21、水管中水流速度，2m/s；排水管選用內(nèi)徑150mm型無縫鋼管。排水管壁厚計(jì)算：PD管壁計(jì)算厚度：b=+a=Q.336cm2RP式中P計(jì)算管段的最大工作壓力，35kg/cm2；Rk管材許用應(yīng)力，取800kg/cm2；Dg管道內(nèi)徑，15cma附加厚道，取0.2cm根據(jù)壁厚計(jì)算結(jié)果及無縫鋼管規(guī)格，壁厚取6mm?，F(xiàn)井下安裝管路為159X6型，壁厚6mm,排水管路排水管中實(shí)際水流速度：40V=m/sE(l.52.2m/s)3600兀D；44吸水管直徑計(jì)算：。=。+0.025=0.248m吸水管選用0273X8型無縫鋼管，壁厚6=8mmo吸水管實(shí)際流速的計(jì)算：V=l.61m/s(0.81.5m/s)360

22、07iD；4、管道特性曲線及工況的確定吸水管阻力損失吸水管阻力損失:吸水管阻力損失:LxDx0.653m式中：Xx吸水管阻力系數(shù)，取0.0332；Lx吸水管長(zhǎng)，取5.5m；&X局部阻力系數(shù)之和，取4.4；（2）排水管阻力損失LV2V2排水管阻力損失：乩=4二O+»O=632m"%2g'2g式中Xp排水管阻力系數(shù)，取0.0352；LP排水管長(zhǎng)，取2700m；£切局部阻力系數(shù)之和，取6.26m。（3）水泵所需總揚(yáng)程及管道阻力系數(shù)、V2初期水泵管路流動(dòng)總阻力損失：HwX-Hw+HWx+=m2g632.65前期需總揚(yáng)程：Hi=Hp+Hx+Hwi=1338.

23、15m初期管道阻力系數(shù)：&=為=0.008Q-一.v2后期水泵管路流動(dòng)總阻力損失：Hw2=（H+Hwx+）x1.7=633.65m2g后期需總揚(yáng)程：Hi=Hp+Hx+Hw2=1339.15m后期管道阻力系數(shù):后期管道阻力系數(shù):&號(hào)=。.。85、管道特性方程及特性曲線，確定工況初期管道特性方程：Hp+HX+RQ2=7055+0.008Q2LJ驗(yàn)算水泵級(jí)數(shù)：i=一3.47,取已4級(jí)。后期管道特性方程：H2=Hp+Hx+R2Q2=210.5+0.0053Q2驗(yàn)算水泵級(jí)數(shù)：，=墮=37,取已4級(jí)。Hk將該曲線方程置于所選水泵的單級(jí)性能曲線上可得水泵工作點(diǎn)：水泵的單級(jí)性能曲線見圖6-3-

24、2o初期：流量Qi=115m3/h,揚(yáng)程Hi=232.9m,效率叩=66%,必需汽蝕余量HNP=5.5m后期：流量Q2=105m3/h,揚(yáng)程H2=248.3m,效率中=66%,必需汽蝕余量HNP=4.8m前期允許吸水高度：Hx=Ha-Hv-Hs-Hwx=2.6m后期允許吸水高度：H2x=Ha-Hv-Hs-Hwx=331vn式中一為水泵汽蝕余量，Hs=Hnp+0.5；“為大氣壓力水頭，取9.4m；以，為20°C時(shí)的飽和蒸汽壓力水頭，取0.24m；6、校驗(yàn)計(jì)算(1) 校驗(yàn)經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性經(jīng)濟(jì)性：7/>0.9?m(lx=0.594穩(wěn)定性：Hg<O.9zHo=262.8式中：nma

25、x為水泵最高效率，為0.68Ho一為水泵關(guān)死揚(yáng)程，查水泵曲線為73滿足經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性要求。(2) 校驗(yàn)排水時(shí)間初期正常涌水時(shí)一晝夜排水時(shí)間：孔=?=10.43h<20h0初期最大涌水量時(shí)一晝夜排水時(shí)間：Tb=癸，也=10.43h<20h20后期正常涌水時(shí)一晝夜排水時(shí)間：Tb=癸義=11.4311<20h0后期最大涌水量時(shí)一晝夜排水時(shí)間：Tb=癸，匹=14.43h<20h20滿足要求。驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)功率初期：Eq打。*2g后期：Eg就頓7心MD85-67X9所配電機(jī)為YB2型防爆電機(jī)，電壓10kV,功率250kW,轉(zhuǎn)速2950r/min,滿足要求。7、排水電耗按后期工況點(diǎn)計(jì)算

26、主排水泵電耗全年排水電耗E=yQ2H2T/(1000x3600r|2r|crid)=1.01x105x248.3x5266.9/(1000x3600x0.66x0.98x0.95)=62.7(kkWh/a)五、二采區(qū)水泵房水泵井下二采區(qū)水泵房，涌水經(jīng)敷設(shè)于強(qiáng)排井排水管排至地面。1、選型依據(jù)正常涌水量QH=50m3/h（已考慮黃泥灌漿及消防灑水水量），最大涌水量Qm=100m3/h（已考慮灌漿及消防灑水水量），排水系統(tǒng)排水管路總長(zhǎng)約L=720m,垂高Hl=700iti,井下水容重：y=1.01t/m3o2、選型計(jì)算水泵正常涌水時(shí)工作水泵的最小排水能力:Qb=1.2Qh=1.2x50=60(m3/

27、h)式中：Qb工作水泵正常涌水時(shí)最小排水能力，m3/hQh采區(qū)正常涌水量，m3/h(2) 最大涌水時(shí)工作水泵的最小排水能力：QD=1.2Qm=1.2x100=120(m3/h)式中：Qd工作水泵最大涌水時(shí)最小排水能力，m3/hQm采區(qū)最大涌水量，m3/h(3) 水泵揚(yáng)程揚(yáng)程Hb=K(Hp+H)=846.6m式中：H吸水高度，初選5.5m；K揚(yáng)程損失系數(shù)，1.2。(4) 水泵選型根據(jù)計(jì)算所得的流量Qb和Hb揚(yáng)程，選用MD280100X9型離心式水泵，該型水泵額定流量Qe=280m3/h，單級(jí)額定揚(yáng)程He=100m。 正常涌水時(shí)水泵工作臺(tái)數(shù)ni=QB/Qe=60/280=0.22,取1臺(tái) 最大涌水

28、時(shí)水泵工作臺(tái)數(shù)n2=QD/Qe=120/280=0.43，取2臺(tái)根據(jù)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范設(shè)計(jì)選用MD280100X9型離心式水泵臺(tái)。正常時(shí)為1用1備1檢修，最大涌水時(shí)為2臺(tái)工作。3、吸、排水管路的選擇計(jì)算：(1) 管路趟數(shù)確定排水管路敷設(shè)1趟。(2) 管徑的計(jì)算排水管直徑計(jì)算：D-*6000223m式中：Vd排水管中水流速度，2m/s；排水管選用內(nèi)徑250mm型無縫鋼管。排水管壁厚計(jì)算：PD管壁計(jì)算厚度：b=+。=0.559cm2Rk_P式中P計(jì)算管段的最大工作壓力，35kg/cm2；Rk管材許用應(yīng)力，取800kg/cm2；Dg管道內(nèi)徑，25cm附加厚道，取0.2cm根據(jù)壁厚計(jì)算結(jié)果及無縫鋼管規(guī)格，壁

29、厚取8mm?，F(xiàn)井下安裝管路為6273X8型，壁厚8mm,排水管路排水管中實(shí)際水流速度：m/sE(1.52.2m/s)V一4Q_36。"L58吸水管直徑計(jì)算：Dv=Df)+0.025=0.248m吸水管選用中273X8型無縫鋼管，壁厚S=8mmo吸水管實(shí)際流速的計(jì)算：V=l.61m/s£(0.8l.5m/s)3600tcD：4、管道特性曲線及工況的確定吸水管阻力損失吸水管阻力損失:吸水管阻力損失:Hi以式中：入x吸水管阻力系數(shù)，取0.0332；Lx吸水管長(zhǎng)，取5.5m；Zsx局部阻力系數(shù)之和，取4.4；（2）排水管阻力損失LV2V2排水管阻力損失：Hwp=+=14.8m/Dp

30、2g12g式中Xp排水管阻力系數(shù)，取0.0352；LP排水管長(zhǎng)，取720m；£8p局部阻力系數(shù)之和，取6.26m。（3）水泵所需總揚(yáng)程及管道阻力系數(shù)V2初期水泵管路流動(dòng)總阻力損失：Hwl=Hw+HWx+=m2g15.6前期需總揚(yáng)程：Hi=Hp+Hx+Hwi=741.1mH初期管道阻力系數(shù)：&=T=°°°°2Q2v2后期水泵管路流動(dòng)總阻力損失：皿2=（H心+H心+=）xl.7=26.53m一2g后期需總揚(yáng)程：Hi=Hp+Hx+Hw2=752.03m后期管道阻力系數(shù):后期管道阻力系數(shù):=0.00035、管道特性方程及特性曲線，確定工況初期管

31、道特性方程：Hx=Hp+Hx+RQ2=7255+0.0002Q2驗(yàn)算水泵級(jí)數(shù)：，=也=7.41,取，=8級(jí)。后期管道特性方程：H2=Hp+Hx+R2Q2=725.5+0.0003Q2H驗(yàn)算水泵級(jí)數(shù)：，=土=,取已8級(jí)。Hk7.49將該曲線方程置于所選水泵的單級(jí)性能曲線上可得水泵工作點(diǎn)：水泵的單級(jí)性能曲線見圖6-3-2。初期：流量Qi=115m3/h,揚(yáng)程Hi=232.9m,效率叩=66%,必需汽蝕余量HNP=5.5m后期：流量Q2=105m3/h,揚(yáng)程H2=248.3m,效率華=66%，必需汽蝕余量HNP=4.8m前期允許吸水高度：HXx=Ha-Hv-Hs-Hw（=2.6m后期允許吸水高度：H

32、2x=Ha-Hv-Hs-H=3,32lm式中一為水泵汽蝕余量，Hs=Hnp+0.5；一H“為大氣壓力水頭，取9.4m；一人為20°C時(shí)的飽和蒸汽壓力水頭，取0.24m；6、校驗(yàn)計(jì)算（1）校驗(yàn)經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性經(jīng)濟(jì)性：7>0.97max=0.594穩(wěn)定性：H&<O.9z/fo=262.8式中：nmax為水泵最高效率，為0.68Ho一為水泵關(guān)死揚(yáng)程，查水泵曲線為73滿足經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性要求。（2）校驗(yàn)排水時(shí)間初期正常涌水時(shí)一晝夜排水時(shí)間：孔=癸2=10.43h<20h0初期最大涌水量時(shí)一晝夜排水時(shí)間：孔=癸？匹=10.43h<20h20后期正常涌水時(shí)一晝夜排水時(shí)

33、間：7；=癸2=ll43h<20h。2后期最大涌水量時(shí)一晝夜排水時(shí)間：孔=竺多=14.43h<20h2。2滿足要求。(3) 驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)功率初期：N=k也乩=186.26kW102x3600xr/mr/0后期：N=k必乩=178.72kW102x3600x?i()MD85-67X9所配電機(jī)為YB2型防爆電機(jī)，電壓10kV,功率250kW,轉(zhuǎn)速2950r/min,滿足要求。7、排水電耗按后期工況點(diǎn)計(jì)算主排水泵電耗全年排水電耗E=yQ2H2T/(1000x3600-r|2T|c-r|d)=1.01x105x248.3x5266.9/(1000x3600x0.66x0.98x0.95)=6

34、2.7(kkWh/a)二采區(qū)強(qiáng)排水系統(tǒng)本礦水文地質(zhì)條件復(fù)雜，設(shè)計(jì)在井下二采區(qū)水泵房設(shè)強(qiáng)排水系統(tǒng)。設(shè)計(jì)在二采區(qū)強(qiáng)排碉室裝設(shè)2臺(tái)同型號(hào)礦用潛水電泵，設(shè)1趟排水管路通過鉆孔直接敷設(shè)至地面。1、設(shè)計(jì)依據(jù)礦井最大涌水量Qrmax=100m3/h；(1) 排水高度Hp=720m；排水管路長(zhǎng)L=750m。2、設(shè)備選型根據(jù)礦井最大涌水量，預(yù)選BQ200-765/9-800AV-S型礦用隔爆型潛水排沙電泵2臺(tái)，額定流量為200m3/h,單級(jí)揚(yáng)程85m,額定揚(yáng)程765m,功率800kW。3、排水管路選擇(1)管徑計(jì)算排水管直徑計(jì)算：D=0.188m式中：Vd一排水管中水流速度，2m/s；排水管選用0194x5型無

35、縫鋼管。排水管中實(shí)際水流速度：40V=1.13m3/he(1.52.2m/s)'3600/zD/(2)排水管阻力損失LV2V2Hwp="另十+£%十=排水管阻力損失：%魂6.258m式中一LP為排水管路長(zhǎng)度，取750m&P為閥門、彎頭等管件局部阻力損失之和，取6.260.03(3)水泵所需總揚(yáng)程及管道阻力系數(shù)前期需總揚(yáng)程：Hl=Hp+Hwp+Vp2/2g=726.3m前期管道阻力系數(shù)：R1=(H1-HP)/Q2=0.0015后期所需總揚(yáng)程：H2=Hp+1.7(Hwp+Vp2/2g)=515.3m后期管道阻力系數(shù)：R2=(H2-HP)/Q2=0.0023驗(yàn)算水

36、泵級(jí)數(shù)前期：i=Hl/Hk=5.69,取i=6級(jí);后期:i=H2/Hk=6.06,取i=7級(jí)。吸水管直徑計(jì)算：Dr=Dn+0.025=0.148m人P吸水管選用0159x4.5型無縫鋼管，壁厚S=4.5mmo吸水管實(shí)際流速的計(jì)算：氣=1.36m/sE(0.81.5m/s)3600tiDx2(3) 管道特性曲線及工況的確定吸水管阻力損失(TAV2吸水管阻力損失：Hwx=人會(huì)+Z金：=°53mI以)2g式中：Xx吸水管阻力系數(shù)，取0.0332；Lx吸水管長(zhǎng)，取5.5m；Z£x局部阻力系數(shù)之和，取4.4； 排水管阻力損失LV2V2排水管阻力損失：74=人堂工+£，工=1

37、8.67m7D,2g2g式中Xp排水管阻力系數(shù)，取0.0352；LP排水管長(zhǎng)，取360m；£8p局部阻力系數(shù)之和，取6.26。 水泵所需總揚(yáng)程及管道阻力系數(shù)V2初期水泵管路流動(dòng)總阻力損失：HwX=Hw+H”x+O=19.38m2g前期需總揚(yáng)程：Hi=Hp+Hx+Hwi=184.88mH初期管道阻力系數(shù)：&=T=°°°27v2后期水泵管路流動(dòng)總阻力損失：Hw=(H+Hwx+)X1.7=32.95m按后期運(yùn)行工況點(diǎn)及潛水泵規(guī)格選擇水泵級(jí)數(shù)，取8級(jí)。(4) 管道特性方程及特性曲線，確定工況前期管道特性方程：Hl=Hp+RlQ2=425+0.0015Q2

38、后期管道特性方程：H2=Hp+R2Q2=425+0.0023Q2將該曲線方程置于所選BQS型潛水泵的性能曲線上可得：前期工況點(diǎn)流量Q1=198.99m3/h,揚(yáng)程Hl=484.4m,效率串=61%。2)后期工況點(diǎn)流量Q2=198m3/h,揚(yáng)程H2=515.3m,效率r|2=62%。水泵的單級(jí)運(yùn)行工況點(diǎn)參數(shù)見圖633o根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，本設(shè)計(jì)選用BQ200-765/9-710N型礦用隔爆型潛水排沙電泵1臺(tái)，額定流量為200m3/h,額定揚(yáng)程為680m；額定功率為710kW,額定電壓為10kV。4、驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)功率前期N、=k=102x3600x432.47kW后期7V2=k沒2丑2=102x360

39、0x2o414.27kW電機(jī)選用710KW型用隔爆型潛水電泵用電動(dòng)機(jī)，額定功率為710kW,額定電壓為10kV,可滿足前后期的排水要求。5、水泵配電強(qiáng)排系統(tǒng)水泵采用單回K)kV電源供電，其10kV電源分別引自工業(yè)場(chǎng)地10kV變電所10kV母線段，水泵啟動(dòng)設(shè)備置于地面變電所內(nèi)，用于操作水泵起停。后期需總揚(yáng)程：H=Hp+Hx+Hw2=198.45m后期管道阻力系數(shù)：R=T=0°°456Q2管道特性方程及特性曲線，確定工況前期管道特性方程：H=Hp+Hx+RQ=65.5+0.0027Q2驗(yàn)算水泵級(jí)數(shù)：，=旦=4.11,取已5級(jí)。Hk后期管道特性方程：HuHp+H/RQ2=165.

40、5+0.0045622驗(yàn)算水泵級(jí)數(shù)：，=旦=4.4,取已5級(jí)。將該曲線方程置于所選水泵的單級(jí)性能曲線上可得水泵工作點(diǎn)：水泵的單級(jí)性能曲線見圖6-3-U前期：流量Qm=106rn3/h,揚(yáng)程Hm=184.88m,效率順=64%,必需汽蝕余量HNP=5m后期：流量Qm=101m3/h,揚(yáng)程Hm=198.45m,效率加=63%,必需汽蝕余量HNP=4.5m允許吸水高度:前期：H2x=Ha-Hv-Hs-Hwx=293m后期：H2x=Ha-Hv-Hs-Hwx=3A3m式中一"為水泵汽蝕余量，Hs=Hnp+0.5；乩為大氣壓力水頭,取9.2m；Hu為20°C時(shí)的飽和蒸汽壓力水頭，取0.

41、24m；校驗(yàn)計(jì)算校驗(yàn)經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性經(jīng)濟(jì)性：Z0.9心=0.576穩(wěn)定性：H；<O.9iHo=243滿足經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性要求。校驗(yàn)排水時(shí)間前期：正常涌水時(shí)一晝夜排水時(shí)間:前期：正常涌水時(shí)一晝夜排水時(shí)間:<20h最大涌水量時(shí)一晝夜排水時(shí)間：心=岑生=ll3h<20h后期：正常涌水時(shí)一晝夜排水時(shí)間：4；=號(hào)旦=11.8h<20h最大涌水量時(shí)一晝夜排水時(shí)間：Tb=祭也=<20h2011.8h滿足要求。驗(yàn)算電動(dòng)機(jī)功率前期：E液""6.2KW后期：村=02多旗"。質(zhì)gDF85-45X5所配電機(jī)為YB2型防爆電機(jī)，電壓660V,功率90kW,轉(zhuǎn)速29

42、50r/min,滿足要求。(6)排水電耗全年排水電耗E=yQmHmT/(1000x3600-r|m-r|c-r|d)=1.01x101x198.45x4307/(1000x3600x0.63x0.98x0.95)=37.26(kkWh/a)結(jié)論根據(jù)主排水泵房位置，設(shè)計(jì)將井底水倉(cāng)布置在副斜井井底的北側(cè)，主、副水倉(cāng)平行布置。主水倉(cāng)容量:650m3,付水倉(cāng)容量:450m3,礦井正常涌水量50m3/h,主要水倉(cāng)的有效容量要滿足10小時(shí)的正常涌水量，主、副水倉(cāng)的有效容積為500m3,水倉(cāng)內(nèi)鋪設(shè)軌型22kg/m、軌距600mm的單軌，現(xiàn)澆混凝土整體道床。水倉(cāng)采用人工清理方式。滿足煤礦安全規(guī)程規(guī)定。根據(jù)礦井

43、正常涌水及最大涌水時(shí)的涌水量，利用礦井現(xiàn)有三臺(tái)DF85-45X5型多級(jí)離心水泵，額定流量為85n?/h，額定揚(yáng)程為225m；配套電機(jī)YB2型防爆電機(jī)，電壓660V,功率90kW,轉(zhuǎn)速2950r/min。礦井正常涌水所需水泵為1臺(tái)工作，1臺(tái)備用，1臺(tái)檢修；最大涌水時(shí)為2臺(tái)工作，1臺(tái)備用。滿足排水要求。3、配電及控制水泵房與井下主變電所聯(lián)合布置，井下三臺(tái)主排水泵電源線路分別引自井下主變電所660V母線段。水泵啟動(dòng)設(shè)備置于主變電所內(nèi)，水泵房設(shè)置三個(gè)礦用隔爆型起停按鈕，用于就地操作水泵起停。在水泵房設(shè)置KJC型井下排水自動(dòng)控制系統(tǒng)，用于監(jiān)測(cè)水泵的運(yùn)行狀態(tài)。二、采區(qū)水泵井下采區(qū)設(shè)采區(qū)水泵房，采區(qū)涌水經(jīng)敷設(shè)于軌道下山的排水管排至地面。1、選型依據(jù)采區(qū)正常涌水量QH=50m3/h(已考慮黃泥灌漿及消防灑水水量)，采區(qū)最大涌水量Qm=100m3/h(己考慮灌漿及消防灑水水量)，采區(qū)排水系統(tǒng)排水管路總長(zhǎng)L=1020m,垂高HL=430m,井下水容重：y=1.01t/m3o2、選型計(jì)算(1) 水泵正常涌水時(shí)工作水泵的最小排水能力：Qb=1.2Qh=1.2x50=60(m3/h)式中：Qb工作水泵正常涌水時(shí)最小排水能力，m3/hQh采區(qū)正常涌水量，m3/h(2) 最大涌水時(shí)工作水泵的最小排水能力：QD=1.2Qm=1.2X100=120(m3/h)式中：Qd工作水泵最大涌水