三篇排水設(shè)備

1、第三篇第三篇 礦山排水設(shè)備礦山排水設(shè)備遼寧工程技術(shù)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院第十一章第十一章 概概 述述n礦井開采方式：礦井開采方式：豎井、斜井、平硐或露天煤礦。n礦山排水設(shè)備的作用：礦山排水設(shè)備的作用：n為保證礦井安全生產(chǎn)，不致使涌水淹沒礦井，將采掘過程中，不斷涌出的礦水及時(shí)地排到地面。 n第一節(jié)第一節(jié) 礦山排水系統(tǒng)礦山排水系統(tǒng)n一、礦水一、礦水n礦井自然涌水：礦井自然涌水：地下水、地表水。n礦井人為涌水：礦井人為涌水：水砂充填礦井和黃泥灌漿礦井的充填廢水及灌漿水。n1、礦井涌水量：、礦井涌水量：?jiǎn)挝粫r(shí)間涌入礦井的總水量n （m3/h或t/h） n最大涌水期：最大涌水期：n 雨季和融雪季節(jié)，相的涌水量

2、稱之為最大涌水量；n正常涌水期：正常涌水期：n 其它季節(jié)，相的涌水量稱之為正常涌水量。 n含水系數(shù)：含水系數(shù)：每采一噸煤的涌水量（比較各礦涌水的大?。﹏sAqK礦井年產(chǎn)量全年總涌水量含水系數(shù)m3/t 2、礦水的性質(zhì)：、礦水的性質(zhì)：（1）礦水的容重容重：一般為995410052 N/m3。要設(shè)置水倉或沉淀池，使水中泥砂沉淀后，再經(jīng)水泵排至地面。（2）礦水的酸堿性酸堿性： 礦水按氫離子指數(shù)分為：酸性(pH7) 防止酸性水腐蝕排水設(shè)備的措施防止酸性水腐蝕排水設(shè)備的措施（當(dāng)pH5時(shí)）：nA、采用耐腐蝕性材料制成的耐酸泵，排水管道可在管內(nèi)加防酸襯（襯膠，襯聚氯乙烯，襯搪瓷）等防護(hù)措施；nB、必要時(shí)，為防

3、止酸性水污染環(huán)境，應(yīng)在井下水倉投入石灰（CaO）、熟石灰Ca(OH)2或石灰石（CaCO3）等進(jìn)行中和處理。 二、礦井排水系統(tǒng)二、礦井排水系統(tǒng)n主排水設(shè)備：主排水設(shè)備：設(shè)在井底車場(chǎng)（最低處）附近。n礦井自采掘工作面涌出的水，沿著巷道排水溝，自行流至井底車場(chǎng)附近的水倉中，然后經(jīng)主排水泵將水排至地面。n輔助排水設(shè)備：輔助排水設(shè)備：nA、局部排水設(shè)備：、局部排水設(shè)備：設(shè)在箕斗井底、有水窩的罐籠井底、膠帶輸送機(jī)斜井底及集中下山等處。n 水泵通過排水管將水排到井底車場(chǎng)水溝中。nB、采區(qū)排水設(shè)備：、采區(qū)排水設(shè)備：設(shè)在采區(qū)。n在水沙充填礦井，由于水中含有大量泥沙，需在采區(qū)設(shè)沉淀池，經(jīng)第一次沉淀后，由采區(qū)排水

4、設(shè)備將水排至運(yùn)輸巷道水溝中。nC、移動(dòng)排水設(shè)備：、移動(dòng)排水設(shè)備：設(shè)在掘進(jìn)工作面，隨掘進(jìn)工作面的推進(jìn)而移動(dòng)。 n（一）集中排水系統(tǒng)（一）集中排水系統(tǒng)n集中排水系統(tǒng)：集中排水系統(tǒng)：將全礦涌水集中到最低水平，然后由主排水設(shè)備一次排到地面。n特點(diǎn)：特點(diǎn)：集中排水系統(tǒng)較簡(jiǎn)單，開拓量小，基建費(fèi)用低，管道敷設(shè)簡(jiǎn)單，管理費(fèi)用低。n1、豎井、豎井n單水平開采：?jiǎn)嗡介_采： n多水平開采：多水平開采： n缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：上水平的水引到下水平后，再排上去，浪費(fèi)了勢(shì)能，增加了電耗。n 2、斜井、斜井： n斜井可通過鉆孔下排水管，鉆孔垂直深度一般不超過300m，管材采用鋼管。n特點(diǎn)：特點(diǎn)：不但節(jié)約管材，而且降低了生產(chǎn)運(yùn)行費(fèi)

5、用，還可提高斜井井筒利用率，增加提升能力。n方法：方法：管子與鉆孔間用水泥砂漿封死，防止孔壁塌落及水沙等流入井下。n(二二) 分段排水系統(tǒng)分段排水系統(tǒng)n將全礦涌水集中到幾個(gè)水平，然后分別將水排至地面。n1、單水平開采：、單水平開采： n先將涌水排至井筒中間水倉，然后再由中間水泵房的水泵將水排至地面。n2、多水平開采：、多水平開采：n（1）當(dāng)各水平涌水量都較大時(shí)，則分別設(shè)置排水設(shè)備，將各水平涌水分別排至地面。n（2）當(dāng)下水平的涌水較小時(shí)，可將下水平涌水，用輔助水泵排至上水平水倉中，然后由上水平主排水泵將水一起排至地面。n三、水倉：三、水倉：用來專門儲(chǔ)存礦水的巷道n水倉主要作用水倉主要作用：n（1

6、）儲(chǔ)存調(diào)節(jié)、集中礦水：當(dāng)涌水量產(chǎn)生波動(dòng)或排水設(shè)備發(fā)生故障停泵時(shí)，貯存礦井涌水;n（2）沉淀礦水泥沙：防止進(jìn)入水泵，以免加快水泵的磨損。 n水在水倉中流動(dòng)的速度要求：水在水倉中流動(dòng)的速度要求：n 小于0.005m/s，且流動(dòng)時(shí)間要大于6h（水倉巷道長(zhǎng)不得小于100m）。n水倉數(shù)量：n 至少有兩個(gè)：主、副水倉，以便清理時(shí)輪換使用。n水倉總?cè)萘克畟}總?cè)萘?n煤礦安全規(guī)程規(guī)定為：n（1）正常涌水量在1000m3/h及其以下時(shí)，主要水倉的有效容量應(yīng)能容納8h的正常涌水量。n（2）正常涌水量大于1000m3/h的礦井，主要水倉的有效容量可按下式計(jì)算： V = 2（ Q+3000） m3n但主要水倉的總有效

7、容量不得小于4h的礦井正常涌水量。n四、水泵房：四、水泵房：n（一）水泵房位置：（一）水泵房位置：在井底車場(chǎng)附近。其原因：n（1）運(yùn)輸巷道的坡度都向井底車場(chǎng)傾斜，便于礦水沿排水溝流向水倉；n（2）排水設(shè)備運(yùn)輸方便；n（3）由于靠近井筒，縮短了管路長(zhǎng)度，不僅節(jié)約管材，而且減少了管路水頭損失，同時(shí)增加了排水工作的可靠性；n（4）在井底車場(chǎng)附近，通風(fēng)條件好，改善了泵與電機(jī)的工作環(huán)境；n（5）水泵房以中央變電所為鄰，供電線路短，減少了供電損耗。 n（6）一旦井底車場(chǎng)被水淹沒，關(guān)閉水平通道的防水門后，繼續(xù)搶險(xiǎn)排水，在萬不得已的情況下，人員和設(shè)備還可由此撤出。n水水n泵泵n房房n在在n井井n底底n車車n場(chǎng)

8、場(chǎng)n的的n位位n置置 n：n（二）水泵房的設(shè)備布置（二）水泵房的設(shè)備布置n三臺(tái)水泵的水泵房布置如圖所示。n水倉的水水倉篦子水倉閘門配水井（水倉閘門共兩個(gè)，分別與主、副水倉相通，輪換使用，在配水井上部操縱）配水閘門吸水井或兩側(cè)的配水溝（兩側(cè)的配水溝再進(jìn)兩側(cè)的吸水井）（配水井及吸水井內(nèi)均有供人員上、下的梯子，以便于安裝檢修和清理水井，井上覆蓋著帶紋的鋼板）n（三）水泵房結(jié)構(gòu)尺寸（三）水泵房結(jié)構(gòu)尺寸n1水泵房長(zhǎng)度水泵房長(zhǎng)度n L= n L0 +l1 (n +1) mn n水泵臺(tái)數(shù)；n L0水泵機(jī)組(泵和電動(dòng)機(jī))的總長(zhǎng)度，m，可查樣本；n l1水泵機(jī)組的凈空距離，一般為152m。 n2水泵房的寬度水泵

9、房的寬度 n B= b0 + b1 + b2 mn b0水泵基礎(chǔ)寬度，m；n b1水泵基礎(chǔ)邊到軌道一側(cè)墻壁的距離，一般為152m；n b2水泵基礎(chǔ)另一邊到吸水井一側(cè)墻壁的距離，一般為08lm。 n3水泵房的高度水泵房的高度n1）水泵房的高度應(yīng)滿足檢修時(shí)起重的要求，一般為345m；n2）根據(jù)水泵葉輪直徑確定：在D350mm時(shí)，取45m，并應(yīng)設(shè)有能承受起重質(zhì)量為35t的工字梁，在D350mm時(shí)，取3m，可不設(shè)起重梁。n水泵基礎(chǔ)的長(zhǎng)和寬應(yīng)比水泵底座最大外形尺寸每邊約大200300mm。大型水泵基礎(chǔ)應(yīng)高于泵房地板200mm。第二節(jié)第二節(jié) 礦山排水設(shè)備礦山排水設(shè)備n一、礦山排水設(shè)備的組成一、礦山排水設(shè)備

10、的組成n水泵、電動(dòng)機(jī)、起動(dòng)設(shè)備、管路、管路附件等和儀表等 。n管路附件：n（1）帶過濾網(wǎng)的底閥；n（2）調(diào)節(jié)閘閥 ；n（3）逆止閥 n（4）灌水漏斗、放氣栓、旁通管、真空表、壓力表等。n水泵按作用原理分類：水泵按作用原理分類：n葉片式水泵：葉片式水泵：離心式、軸流式及混流式等；n容積式水泵：容積式水泵：往復(fù)式、回轉(zhuǎn)式（齒輪泵、螺桿泵）等；n其它型式：其它型式：噴射式、水錘式等。n我國(guó)煤礦采用最多：離心式n 少數(shù)采用：活塞式、噴射式水泵n二、礦用水泵工作原理二、礦用水泵工作原理n（一）離心式水泵（一）離心式水泵n1、主要組成：、主要組成：葉輪、軸、螺旋形泵殼、吸入口、壓出口。 n2、工作原理：、

11、工作原理：n壓出原理：壓出原理：n葉輪中流體產(chǎn)生離心力n吸入原理：吸入原理：n入口處形成真空n（二）（二） 往復(fù)式水泵：往復(fù)式水泵：1、主要組成：、主要組成：活塞、泵缸、吸水閥和壓水閥。2、工作原理：、工作原理：當(dāng)曲柄不斷旋轉(zhuǎn)時(shí)，活塞就不斷往復(fù)運(yùn)動(dòng)，泵的吸水和壓水過程就連續(xù)不斷地進(jìn)行。（三）（三） 噴射式水泵噴射式水泵1、主要組成：、主要組成：高壓供水管、噴嘴、混合室、喉管、擴(kuò)散器、吸水管、排水管。2、工作原理：、工作原理：高壓水經(jīng)供水管以很大的速度從噴嘴射出，使噴嘴出口處的壓力低于大氣壓力，于是吸水井中的水在大氣壓力作用下經(jīng)吸水管進(jìn)入混合室，進(jìn)行能量傳遞，成為射流流出。n三、離心式水泵的工作

12、參數(shù)三、離心式水泵的工作參數(shù)n1、流量、流量n單位時(shí)間內(nèi)水泵排出的水量。n體積流量用Q表示，單位為m3/h、m3/s或L/s等；n質(zhì)量流量用QM表示，單位為kg/h或kg/s等。n2、揚(yáng)程（、揚(yáng)程（H mH2O）n單位重量的水通過水泵所獲得的能量或壓頭。n3、功率、功率 n軸功率（輸入功率）（軸功率（輸入功率）（ N kW） ：n 原動(dòng)機(jī)傳給泵軸上的功率。n有益功率（輸出功率）（有益功率（輸出功率）（ Ne kW ） ：n 單位時(shí)間內(nèi)流過水泵的流體所獲得的功率。1000QHNe4、效率（、效率（） 泵有益功率與軸功率之比。 NQHNNe10005、轉(zhuǎn)速（、轉(zhuǎn)速（nr/min） 泵軸每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)

13、。6、允許吸上真空度（、允許吸上真空度（Hs mH2O）保證離心式水泵不產(chǎn)生汽蝕現(xiàn)象的允許吸上真空高度。n四、離心式水泵分類四、離心式水泵分類1、按葉輪個(gè)數(shù)分：、按葉輪個(gè)數(shù)分： 單級(jí)泵、多級(jí)泵2、按吸入方式分：、按吸入方式分： 單吸式、雙吸式3、按泵殼形式分：、按泵殼形式分： 渦殼式（中開式） 導(dǎo)葉式（分段式）4、按軸的位置分：、按軸的位置分： 臥式、立式第十三章第十三章 離心式水泵離心式水泵構(gòu)造構(gòu)造n第一節(jié)第一節(jié) 離心式水泵的主要部件離心式水泵的主要部件n一、轉(zhuǎn)動(dòng)部分一、轉(zhuǎn)動(dòng)部分n1、葉輪：、葉輪：給水增加能量。n結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：前盤、后盤、葉片組成。（分閉式、半開式 、全開式）n二、固定部分二

14、、固定部分n 1、吸入段：、吸入段：將吸水管中的水均勻地引向葉輪。 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)：圓環(huán)形、錐形管 n2、壓出段：、壓出段：n 收集末級(jí)葉輪流出的高速水流引向出口，同時(shí)將部分動(dòng)能轉(zhuǎn)換為壓力能。 結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：螺旋形、環(huán)形。n3、中段：、中段：導(dǎo)流、增壓。n 結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：由導(dǎo)水圈、返水圈（帶有葉片的靜止圓環(huán)）與泵殼固定在一起組成。n三、密封部分三、密封部分n1、密封環(huán)：、密封環(huán)：葉輪與泵殼之間的密封。n結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)： 分大口環(huán)、小口環(huán)。2、填料函：、填料函： 泵軸與泵殼之間的密封。其松緊度對(duì)水泵 的性能有影響。結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)： 由填料箱、填料、壓蓋組成。n第二節(jié)第二節(jié) 軸向推力平衡裝置軸向推力平衡裝置n一、軸

15、向推力產(chǎn)生的原因：一、軸向推力產(chǎn)生的原因： 離心式葉輪前、后盤受流體作用的面積不等，產(chǎn)生的壓力不等，從而產(chǎn)生了一個(gè)指向吸水側(cè)的軸向推力。 n二、危害：二、危害：n（1）軸推力會(huì)推動(dòng)葉輪及裝在軸上的整個(gè)轉(zhuǎn)子沿軸線向吸水側(cè)移動(dòng)，使之與固定部分摩擦而損壞；n（2）使葉輪出口與導(dǎo)水圈入口中心偏離，惡化了流動(dòng)狀況，降低水泵效率。n三、軸向推力的平衡方法：三、軸向推力的平衡方法： （1）平衡孔：）平衡孔：?jiǎn)渭?jí)泵用 （2）雙吸入口：）雙吸入口：大流量泵 （3）對(duì)稱排列：）對(duì)稱排列：偶數(shù)葉輪用 （4）平衡鼓：）平衡鼓：多級(jí)泵 （5）平衡盤：）平衡盤：多級(jí)泵n平衡盤特點(diǎn)：平衡盤特點(diǎn)：nA、自動(dòng)平衡軸向推力，總是

16、處于動(dòng)態(tài)的平衡狀態(tài)；nB、結(jié)構(gòu)緊湊，平衡效果好；nC、由于軸的竄動(dòng)，使平衡盤和平衡板經(jīng)常磨損以及增加漏損。n第三節(jié)第三節(jié) 礦山常用離心式水泵礦山常用離心式水泵n主要排水設(shè)備：多級(jí)泵，主要是D型離心式水泵；n輔助排水設(shè)備：?jiǎn)渭?jí)泵，主要以B型離心泵為主。n一、一、 D型水泵型水泵n1、D型泵的構(gòu)造型泵的構(gòu)造nD型泵屬于單吸、多級(jí)、分段離心式水泵。它可輸送清水或物理化學(xué)性質(zhì)類似于水的液體，輸送液體的溫度不得超過40。n固定部分：固定部分：前段、中段、后段、導(dǎo)水圈、尾蓋及軸承架等零部件，用螺栓聯(lián)結(jié)。n轉(zhuǎn)動(dòng)部分：轉(zhuǎn)動(dòng)部分：數(shù)個(gè)葉輪和一個(gè)平衡盤。整個(gè)轉(zhuǎn)子部分支承在軸兩端的單列向心滾柱軸承上。n水泵的軸向推力采用平衡盤平衡。n水泵的吸水口為水平方向，排水口為垂直向上。 n2、型號(hào)：、型號(hào)： n50D、65