礦井主排水設(shè)備選型設(shè)計(jì)說明書

.34/42.畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）（說明書）題目：姓名：編號(hào)：工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院年月日工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書專業(yè)任務(wù)下達(dá)日期年月日設(shè)計(jì)（論文）開始日期年月日設(shè)計(jì)（論文）完成日期年月日設(shè)計(jì)（論文）題目：編制設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)專題（畢業(yè)論文）指導(dǎo)教師系(部)主任年月日工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)記錄系專業(yè)，學(xué)生于年月日進(jìn)行了畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯。設(shè)計(jì)題目：專題（論文）題目：指導(dǎo)老師：答辯委員會(huì)根據(jù)學(xué)生提交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）材料，根據(jù)學(xué)生答辯情況，經(jīng)答辯委員會(huì)討論評(píng)定，給予學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成績(jī)?yōu)?。答辯委員會(huì)人，出席人答辯委員會(huì)主任（簽字）：答辯委員會(huì)副主任（簽字）：答辯委員會(huì)委員：，，，，，，工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評(píng)語第頁共頁學(xué)生：專業(yè)年級(jí)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：評(píng)閱人：指導(dǎo)教師：（簽字）年月日成績(jī)：系（科）主任：（簽字）年月日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）與答辯評(píng)語：摘要本設(shè)計(jì)的井田面積為12平方千米，年產(chǎn)量90萬噸。井田煤層賦存比較穩(wěn)定，煤層傾角8－12°，平均煤厚4m，整體地質(zhì)條件比較簡(jiǎn)單，沼氣和二氧化碳含量相對(duì)較高，涌水量也不大。煤田是以口向斜為主體的向斜含煤盆地，其北西、南東、北東與南部邊緣分別受落差數(shù)百米至上千米的郟縣斷層、落崗斷層、襄郟斷層與魯葉斷層等構(gòu)造的切割，形成相對(duì)獨(dú)立的水文地質(zhì)單元。礦區(qū)于口向斜南翼，北部以紅石山、龍山、擂鼓臺(tái)、落鳧山、馬棚山、等低山組成地表分水嶺，標(biāo)高300～500m，坡度8°～50°，以北渡山、九里山、扣皂山等殘丘組成西南部地表分水嶺，標(biāo)高130～160m，坡度15°～30°，震旦系石英巖與寒武系灰?guī)r在西部零星出露，大氣降水可直接補(bǔ)給地下水。南北分水嶺之間為西窄東寬的槽形谷地，其間多被第四系坡積沖積本礦小時(shí)正常涌水量為120m3/h，最大涌水量為253m3/h，井型為年產(chǎn)90萬噸的中型礦井，屬于高瓦斯礦井。關(guān)鍵詞：立井、傾斜長(zhǎng)壁、一次采全高、綜合機(jī)械化、高產(chǎn)高效AbstractThesedesignedallotmentareafor12squarekilometers，YearlyOutputnintytrillion.Allotmentintrinsicallyocurrenceofcoalseamcomparestabilize，coalseampitcheight－tweltyacid，averagecoalthick4m，integrallynatureconditioncomparesimplicity，Bothmethaneandcarbondioxidecontentrelativelyhigh,andneitherdoinflowofwaternolargeeither.OnthebasisofPreliminaryDesign，saidshaftoptinadoptthreeverticalshaftfluctuatemountainexploitation，coalseamgroupingbandregionfluctuatemountainco-disposal'modeofopening，designadoptcomprehensivemechanizationfull-seamminingstopperart，inclinelongwallmethod，treatgoafwithwholestraddlealightlawfromactualgeologicinformationinstanceproceedallotmentexploitandstand-bymode.ThePreliminaryDesignofthebothbothcombineversusminehaul,shaftexaltation,shaftdrainandventilationofminesisopuantsystemicequipmentlectotypecount，aswellasversusshafttechnicalsafetymeasuresandenvironmentalprotectionclaim，completewhollyshaft.Bothshaftwholerealizemechanization，adoptadvancedtechniquesanduseforreferenceafterwardsrealizehighyieldhighlyactivemodernizationshaft'experience，realizeoneminenotbothhighyieldhighlyactiveshafttherebyrunuptofavorableeconomicbenefitandsocialbenefit.Keyword：Verticalshaft,inclinelengthwall,full-seammining,comprehensivemechanization,highyieldhighlyactive目錄摘要1第一章礦井概況11.1礦井簡(jiǎn)介11.2水文地質(zhì)11.2.1第四系孔隙含水層11.2.2侏羅系含水帶11.2.3礦床充水2第二章礦井主排水設(shè)備選擇計(jì)算32.1設(shè)計(jì)依據(jù)32.2排水系統(tǒng)的確定32.3水泵的選型與設(shè)計(jì)42.3.1工作水泵的排水能力42.3.2水泵所需揚(yáng)程計(jì)算52.3.3水泵的型號(hào)與臺(tái)數(shù)的確定62.4管路的選擇62.4.1管路趟數(shù)與泵房管路布置形式72.4.2管材的選擇72.4.3排水管徑72.4.4壁厚驗(yàn)算92.4.5吸水管管徑92.4.6驗(yàn)算流速92.4.7選擇排水管92.5工況點(diǎn)點(diǎn)的確定與校驗(yàn)152.5.1管路系統(tǒng)152.5.2估算管路長(zhǎng)度162.5.3阻力系數(shù)Rt的計(jì)算172.5.4管路特性方程182.5.5繪制管路特性曲線，確定工況點(diǎn)192.5.6校驗(yàn)計(jì)算202.5.7由工況點(diǎn)驗(yàn)算排水時(shí)間222.5.8經(jīng)濟(jì)性校核232.6電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算232.7電耗計(jì)算232.7.1全年排水電耗242.7.2噸水百米電耗校驗(yàn)24第三章水泵房與水倉253.1泵房位置253.2泵房尺寸253.2.1泵房的長(zhǎng)度：253.2.2泵房的寬度253.2.3泵房的高度263.3水倉的確定263.4.1水倉容量的確定26第四章節(jié)能方案設(shè)計(jì)274.1無底閥排水274.2“綠色”流水通道274.2.1“綠色”流水通道的設(shè)計(jì)目的274.2.2“綠色”流水通道的設(shè)計(jì)284.2.3配水閥門的改造284.2.4擋水墻的施工284.2.5使用效果294.3水倉自動(dòng)清挖294.3.1水倉清挖常用的幾種方法294.3.2MSQ-4型水倉自動(dòng)清挖設(shè)備組成304.3.3水倉清挖工藝流程圖304.3.4工作原理304.3.5應(yīng)用效果314.5水泵高壓群控軟啟動(dòng)314.5.1群控軟件啟動(dòng)裝置的啟動(dòng)程序314.5.2群控高壓軟啟動(dòng)的技術(shù)特點(diǎn)32結(jié)束語34致35參考文獻(xiàn)36第一章礦井概況1.1礦井簡(jiǎn)介該礦井屬于某煤田——河流區(qū)域，最高海拔+170米左右，平原最低標(biāo)高+110左右，井田多為緩崗丘陵，堆積平原和玄武巖地相間，該河蜿蜒蛇曲，橫貫井田南部為老年期河流，沿河兩側(cè)有大片沼澤濕地，河寬10～15米，坡度2.6%河深1～2米，平均流量0.77米3/秒，最小流量0.23米3/秒，最大流量（暴雨后）0.85米3/秒。除此主干流外，還有季節(jié)沖溝，本區(qū)最高洪水位標(biāo)高為+125米。礦井東南為背斜構(gòu)造，地層傾角最大60度左右，中西部有不明顯褶皺，傾角一般10～18度，區(qū)斷層共11層，其中除F11逆斷層外，F(xiàn)1～F10均為正斷層，斷層落差最大120～150米，最小為0～17米。1.2水文地質(zhì)1.2.1第四系孔隙含水層該河在本區(qū)段上游以粗砂含水層為主，分選性和滲透性較好，含水豐富，其厚30米以上，最寬分布2100米，分選性和滲透性由上游逐漸減弱，該河下游以灰色礫砂為主，分選性與滲透性均好，含水豐富，含水層厚度平均為15米最厚25米，分布寬1100米，水力性質(zhì)為潛水，埋在地表0.6米以下，水位1.2米左右，礫砂層含水層與煤系地層直接接觸，二者的聯(lián)系是密切的。1.2.2侏羅系含水帶從水文地質(zhì)條件和地貌來看，西部為補(bǔ)給區(qū)，東部為排泄區(qū)，當(dāng)?shù)叵滤鞯酱笾袦蠒r(shí)，在低洼處，形成上升泉排泄于地表，東區(qū)侏羅系含水帶劃分為：1）裂隙含水帶，分布在120米以上，主要由中粗沙層組成，強(qiáng)化風(fēng)隙含水帶裂隙發(fā)育，含水豐富。2）孔隙含水帶，含水帶在120米以下，即位于強(qiáng)風(fēng)化裂隙含水帶以下，但二帶無明顯界限，孔隙含水帶單位涌水量在0.04～0.064升/秒.米，地下水受到到控制，總的規(guī)律是由西向東流。3）自堊系隔水帶巖性為灰綠色巖，全區(qū)分布厚度不一，在背斜軸部巖基附近厚305米，兩冀其它部分，平均厚160米，最低處為18.6米，單位涌水量為0.0216升/秒.米，所以視為隔水層。1.2.3礦床充水1）地表水對(duì)礦床充水，該河由西向東橫貫全區(qū)，它的注入是礦井充水的主要補(bǔ)給合源。2）地質(zhì)構(gòu)造對(duì)礦床充水的影響，主干斷層F10伴生幾條高度正斷層，是溝通第四系含水層的煤系地層，含水層的良好通道，容易對(duì)礦井造成突然涌水和增大涌水量。3）大氣降水，大氣降水是地下水主要來源，礫砂含水層和玄武巖覆蓋層裂隙發(fā)育是大氣降水滲入補(bǔ)給的良好通道。4）煤系地層頂部80米以上巖石含水性強(qiáng)，區(qū)百分之百的涌水部位多數(shù)巖性是中性粗砂巖，開采時(shí)要防止突然涌水。第二章礦井主排水設(shè)備選擇計(jì)算2.1設(shè)計(jì)依據(jù)1）礦井年產(chǎn)量：120萬噸/年2）礦井正常涌水量：425m3/h3）礦井最大涌水量：825m3/h4）礦井物理化學(xué)性質(zhì)：PH=75）主井地面標(biāo)高：+138M6）付井地面標(biāo)高：+135M7）付井傾角：23°8）付井筒直徑：6M9）主井筒直徑：5M10）開采水平：-150M11）沼氣等級(jí)：低12）礦井供電電壓：6000V13）礦井最大涌水量持續(xù)時(shí)間：70h2.2排水系統(tǒng)的確定礦井的排水系統(tǒng)分為：直接排水和分段排水1、直接排水系統(tǒng)的特點(diǎn)：具有泵房少，系統(tǒng)簡(jiǎn)單可靠，基建投資和運(yùn)行費(fèi)用少，維護(hù)工作量小，需要的人員少。2、分段排水系統(tǒng)的特點(diǎn)：泵房數(shù)量多，排水設(shè)備多，技術(shù)管理復(fù)雜，基建投資和運(yùn)行費(fèi)用多，工作人員多。根據(jù)上述排水系統(tǒng)的特點(diǎn)，在采用直接排水時(shí)，由于只使用一套排水設(shè)備，所需用于排水的基本設(shè)備費(fèi)和生產(chǎn)費(fèi)較少，管理也比較簡(jiǎn)單。同時(shí),依據(jù)礦井的開拓方式和涌水的大小等給定的條件，只需在井底車場(chǎng)副井附近設(shè)立中央泵房，將井底所有涌水直接排至地面，故本設(shè)計(jì)的排水系統(tǒng)采用直接排水系統(tǒng)。2.3水泵的選型與設(shè)計(jì)根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》的要求，主要排水設(shè)備必須有工作水泵、備用水泵和檢修水泵。工作水泵的能力應(yīng)能在20h排除礦井24h的正常涌水量（包括充填水和其他用水）。備用水泵的能力應(yīng)不小于工作水泵能力的70%，并且工作水泵和備用水泵的總能力，應(yīng)能在20h排出礦井24h的最大泳水量。檢修水泵的能力應(yīng)不小于工作水泵能力的25%。水文地質(zhì)條件復(fù)雜的礦井，可根據(jù)具體情況在主水泵房預(yù)留安裝一定數(shù)量水泵的位置，或另增設(shè)水泵。排水管路必須有工作和備用水管。工作水管的能力應(yīng)能配合工作水泵在20h排完24h的正常涌水量。工作和備用水管的總能力，應(yīng)能配合工作和備用水泵在20h排出礦井24h的最大涌水量。2.3.1工作水泵的排水能力水泵必須具備的總排水能力，根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》的要求，在正常涌水期，工作水泵具備的總排水能力為：在最大涌水期，工作和備用水泵具備的總排水能力為：式中：—工作水泵具備的總排水能力，；—工作與備用水泵具備的總排水能力，；—礦井的正常涌水量，；—礦井最大涌水量，。2、水泵所需揚(yáng)程的估算由于水泵和管路均未確定，因此就無法確切知道所需的揚(yáng)程，一般可由下面公式來進(jìn)行估算：式中：—水泵揚(yáng)程，；—測(cè)地高度，一般取井底與地面標(biāo)高差，；—管路效率。當(dāng)管路架設(shè)在斜井，且傾角時(shí)，；3、初選水泵的型號(hào)依據(jù)計(jì)算的工作水泵排水能力和估算的所需揚(yáng)程與原始資料給定的礦水物理化學(xué)性質(zhì)和泥砂含量，從泵產(chǎn)品樣本中選取200MD—43×6型礦用耐磨離心泵，其額定流量，額定揚(yáng)程，轉(zhuǎn)數(shù)，電機(jī)功率，效率高達(dá)。則：工作泵臺(tái)數(shù)，取。備用泵臺(tái)數(shù)，取。檢修泵臺(tái)數(shù)，取水泵總臺(tái)數(shù)臺(tái)2.3.2水泵所需揚(yáng)程計(jì)算由于水泵和管路均未確定，無法確切知道所需的揚(yáng)程，所以需進(jìn)行估算，即式中——估算水泵所需揚(yáng)程，；——側(cè)地高度，即吸水井最低水位至排水管出口間的高度差，一般可取=井底與地面標(biāo)高差+4（井底車場(chǎng)與吸水井最低水位距離），；——管路效率。當(dāng)管路在立井中鋪設(shè)時(shí)，=0.9～0.89；當(dāng)管路在斜井中鋪設(shè)，且傾角>時(shí),=0.83～0.8；＝～時(shí)，＝0.8～0.77；＜時(shí)，＝0.77～0.74。2.3.3水泵的型號(hào)與臺(tái)數(shù)的確定1）、水泵的級(jí)數(shù)確定取=8級(jí)式中——水泵的級(jí)數(shù)；——單級(jí)水泵的額定揚(yáng)程，。2）、水泵型號(hào)的選擇根據(jù)計(jì)算的工作水泵排水能力，初選水泵。從水泵產(chǎn)品目錄中選取D450-600×10型號(hào)泵，額定流量為450m3/h，額定揚(yáng)程為600m。則：工作泵臺(tái)數(shù)取n1=2備用水泵臺(tái)數(shù)n2≥0.7n1=0.7×2=1.4和n2≥Qmax/Qe-n1=900/450-2=0取n2=2檢修泵數(shù)n3≥0.25n1=0.25×2=0.5，取n3=1因此，共選5臺(tái)泵。2.4管路的選擇2.4.1管路趟數(shù)與泵房管路布置形式根據(jù)泵的總臺(tái)數(shù)，選用典型五泵三趟管路系統(tǒng)，二條管路工作，一條管路備用。正常涌水時(shí)，二臺(tái)泵向二趟管路供水；最大涌水時(shí)，只需要三臺(tái)泵同時(shí)工作就能達(dá)到20h排出24h的最大涌水量，故從減少能耗的角可采用三臺(tái)泵向三趟管路供水，從而可知每趟管路流量Qe等于泵的流量。2.4.2管材的選擇由于井深遠(yuǎn)大于200m，確定采用無縫鋼管。2.4.3排水管徑式中——排水管徑，；——排水管中的流量，；——排水管的流速，通常取經(jīng)濟(jì)流速＝1.5到2.2（ｍ／s）來計(jì)算。從表2.1預(yù)選Φ325×13無縫鋼管，則排水徑=（325-2×13）mm=299mm表2.1熱軋無縫鋼管（YB231-70）外徑/mm壁厚/mm外徑/mm壁厚/mm外徑/mm壁厚/mm893.5～24.01464.5～36.02737.0～50.0953.5～24.01524.5～36.02998.0～75.01023.5～28.01594.5～36.03258.0～75.01083.5～28.01685.0～45.03518.0～75.01144.0～28.01805.0～45.03779.0～75.01214.0～32.01945.0～45.04029.0～75.01274.0～32.02036.0～50.04269.0～75.01334.0～32.02196.0～50.04599.0～75.01404.5～36.02457.0～50.04809.0～75.0常用壁厚尺寸系列2.53.03.54.04.55.05.56.06.57.07.58.08.59.09.51011121314151617181920222528303236405056606370752.4.4壁厚驗(yàn)算式中——所選標(biāo)準(zhǔn)徑——管材許用應(yīng)力。焊接鋼管=60MPa，無縫鋼管=80MPa；——管水壓，考慮流動(dòng)損失，作為估算；C——附加厚度。焊接鋼管，無縫鋼管。所選標(biāo)準(zhǔn)壁厚應(yīng)等于或略大于按上式計(jì)算所得的值。吸水管壁厚不需要驗(yàn)算。因此所選壁厚合適。2.4.5吸水管管徑據(jù)根選擇的排水管徑，吸水管選用Φ351×８無縫鋼管。2.4.6驗(yàn)算流速2.4.7排水管路的確定1、管路趟數(shù)根據(jù)泵的總臺(tái)數(shù)，在滿足《煤礦安全規(guī)程》的前提下，在井筒布置以不增加井筒直徑的原則，選用典型五泵三趟管路的布置方式（如圖2.1所示），其中二條管路工作，一條管路備用。2、選擇排水管因?yàn)楣軓降拇笮∩媾c排水所需的電耗和裝備管道的基本投資，若管徑偏小，水頭損失大，電耗高，但初期投資少；圖2.1泵房管路布置圖若管徑選擇偏大，水頭損失小，電耗低，所需的初期投資費(fèi)用高。綜合兩方面考慮，可以找到最經(jīng)濟(jì)的管徑，通常用試取管流速的方法來求得，。式中：—排水管徑，；—通過管子的流量，；—排水管的流速，經(jīng)濟(jì)流速取從標(biāo)準(zhǔn)YB231—70鋼管規(guī)格表中預(yù)選鋼管，則排水管徑。3、驗(yàn)算壁厚因此所選壁厚合適。式中：—標(biāo)準(zhǔn)管徑，；—許用應(yīng)力，無縫鋼管?。弧芩畨?，估算，；—附加厚度，無縫鋼管取4、選擇吸水管由和從標(biāo)準(zhǔn)YB231—70鋼管規(guī)格表中選取的無縫鋼管，徑。驗(yàn)算流速5、計(jì)算管路特性①管路布置采用五泵三趟管路（如圖2.1所示）的布置方式，。任何一臺(tái)水泵都可以經(jīng)過三趟管路中任一趟排水，（如圖2.2所示）。②估算管路長(zhǎng)度排水管長(zhǎng)度可估算為，取,吸水管長(zhǎng)度可估算為。③阻力系數(shù)計(jì)算計(jì)算沿程阻力系數(shù)。對(duì)于吸、排水管分別為：局部阻力系數(shù)，對(duì)于吸、排水管路附件其阻力系數(shù)分別列于表2.2、表2.3中。圖2.2管路布置圖表2.2吸水管路附件其阻力系數(shù)吸水管附件名稱數(shù)量系數(shù)值底閥13.790°彎頭10.294收縮管10.1表2.3排水管路附件其阻力系數(shù)排水管附件名稱數(shù)量系數(shù)值閘閥2止回閥1四通190°彎頭4直流三通4擴(kuò)大管130彎頭2管路阻力損失系數(shù)，其值為：式中：、—吸、排水管的長(zhǎng)度，；、—吸、排水管的徑，；、—吸、排水管的沿程阻力系數(shù)，對(duì)于流速，其值可按舍維列夫公式計(jì)算如下：、—吸、排水管附件局部阻力系數(shù)之和，可查阻力損失系數(shù)表得，g—重力和速度，。④管路特性方程⑤繪制管路特性曲線，確定工況點(diǎn)，根據(jù)管路特性方程，取六個(gè)流量求得相應(yīng)的損失（表2.4所示）。表2.4利用表2.4中各點(diǎn)數(shù)據(jù)繪出管路特性曲線（如圖2.3所示），圖2.3管路特性曲線與泵特性曲線管路特性曲線與揚(yáng)程特性曲線的交點(diǎn)M，即為工況點(diǎn)，由圖中可知，工況點(diǎn)參數(shù)為，，，，，因大于0.7，允許吸上真空度符合《煤礦井下排水設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》要求。2.5工況點(diǎn)點(diǎn)的確定與校驗(yàn)2.5.1管路系統(tǒng)管路布置參照?qǐng)D2.4所示的方案。這種管路布置方式任何一臺(tái)水泵都可以經(jīng)過三趟管路中任意一趟排水，排水管路系統(tǒng)圖如圖2.5所示。2.4五臺(tái)泵三趟管路2.5管路布置圖2.5.2估算管路長(zhǎng)度排水管長(zhǎng)度可估算為：Lp=Hc+（40～50）m=+（40～50）m=（564～574）ｍ取Lp=570m，吸水管長(zhǎng)度可估算為L(zhǎng)x=7m。2.5.3阻力系數(shù)Rt的計(jì)算沿程阻力系數(shù)吸水管λx===排水管λp===局部阻力系數(shù)吸、排水管與其阻力系數(shù)分別列于表2.5、表2.6中表2.5吸水管附件與局部阻力系數(shù)附件名稱數(shù)量局部阻力系數(shù)底閥13.790。彎頭10.294收縮管10.1表2.6排水管附件與局部阻力系數(shù)附件名稱數(shù)量局部阻力系數(shù)閘閥2止回閥11.7四通11.5X2=390。彎頭4擴(kuò)大管10.5直流三通430。彎頭2式中R——管路阻力系數(shù)，；、——吸、排水管的長(zhǎng)度，m；、——吸、排水管的徑，m；、——吸、排水管的沿程阻力系數(shù)，對(duì)于流速v≥1.2m/s，其值可按舍維列夫公式計(jì)算，即、——吸、排水管附件局部阻力系數(shù)之和，根據(jù)排水管路系統(tǒng)中局部件的組成，見表1-3、1-4。2.5.4管路特性方程新管舊管式中K——考慮水管徑由于污泥淤積后減小而引起阻力損失增大的系數(shù)，對(duì)于新管K=1，對(duì)掛污管徑縮小10%，取K=1.7，一般要同時(shí)考慮K=1和K=1.7兩種情況，俗稱新管和舊管。2.5.5繪制管路特性曲線，確定工況點(diǎn)根據(jù)求得新、舊管特性方程，取八個(gè)流量值求得相應(yīng)的損失，列入表2.7中。表2.7管路特性參數(shù)表Q/（m3·h-1）200250300350400450500550H1/m524.8526.1527.6529.5531.6534.1536.8539.8H2/m526.4528.6531.3534.4538.1542.2546.8551.2利用表2.7中各點(diǎn)數(shù)據(jù)繪制出管路特性曲線如圖2.6所示，新、舊管路特性曲線與揚(yáng)程特性曲線的交點(diǎn)分別為M1和M2，即為新、舊管路水泵的工況點(diǎn)。由圖中可知：新管的工況點(diǎn)參數(shù)為QM1=522m3/h,HM1=538m,ηM1=0.79,HsM1=5.4m,NM1=980KW；舊管的工況點(diǎn)參數(shù)為QM2=500m3/h，HM2=547m,ηM2=0.8,HsM2=5.85m,NM2=960KW，因ηM1、ηM2均大于0.7，允許吸上真空度HsM1=5.5m，符合《規(guī)》要求。圖2.6管路特性曲線與泵特性2.5.6校驗(yàn)計(jì)算1）由舊管工況點(diǎn)驗(yàn)算排水時(shí)間管路掛污后，水泵的流量減小，因此應(yīng)按管路掛污后工況點(diǎn)流量校核。正常涌水時(shí)，工作水泵臺(tái)同時(shí)工作時(shí)每天的排水小時(shí)數(shù)最大涌水期，工作水泵、臺(tái)同時(shí)工作時(shí)每天的排水小時(shí)數(shù)即實(shí)際工作時(shí)，只需3臺(tái)水泵同時(shí)工作即能完成在20h排出24h的最大涌水量。2）經(jīng)濟(jì)性校核工況點(diǎn)效率應(yīng)滿足η=0.79≥0.85η≥0.85×0.8=0.68，η=0.8≥0.68。3）穩(wěn)定性校核H=524≤0.9iH0=0.9×700=630m4）吸水管中流速排水管中流速吸、排水管中的流速在經(jīng)濟(jì)流速之，故滿足要求。注：吸、排水管的經(jīng)濟(jì)流速通常取1.5～2.2m/s7、計(jì)算允許吸水高度則允許的吸水高度為：8、電機(jī)功率計(jì)算=式中——電動(dòng)機(jī)容量富余系數(shù)，一般當(dāng)水泵軸功率大于100KW時(shí)，取=1.1；當(dāng)水泵軸功率為10～100KW時(shí)，取=1.1～1.2。水泵配套電機(jī)功率為，大于計(jì)算值，滿足要求。9、電耗計(jì)算1）、全年排水電耗式中——年排水電耗，；——水的重度，；、——年正常和最大涌水期泵工作臺(tái)數(shù)；、——正常和最大涌水期泵工作晝夜數(shù)；、——正常和最大涌水期泵每晝夜工作小時(shí)數(shù)；——傳動(dòng)效率，對(duì)直聯(lián)接取1，聯(lián)軸器聯(lián)接取0.95～0.98；——電動(dòng)機(jī)效率，對(duì)于大電動(dòng)機(jī)取0.9～0.94，小電動(dòng)機(jī)取0.82～0.9；——電網(wǎng)效率，取0.95；2)噸水百米電耗校驗(yàn)。2.5.7由工況點(diǎn)驗(yàn)算排水時(shí)間正常涌水期和最大涌水期每天必須的排水時(shí)間為式中：—工況點(diǎn)流量—正常涌水量—最大涌水量無論正常涌水期和最大涌水期，每晝夜的排水時(shí)間均不超過20小時(shí)，符合《煤礦井下排水設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》規(guī)定。2.5.8經(jīng)濟(jì)性校核工況點(diǎn)效率應(yīng)滿足。故經(jīng)濟(jì)性滿足要求。3、穩(wěn)定性校核單級(jí)平均額定揚(yáng)程必須大于管路的測(cè)地高度。4、計(jì)算允許吸水高度取，，，則允許的吸水高度為：2.6電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算根據(jù)工況參數(shù)，可算出電機(jī)必須的容量為：根據(jù)產(chǎn)品樣本取。2.7電耗計(jì)算2.7.1全年排水電耗式中：、—年正常和最大涌水期泵工作臺(tái)數(shù)；、—正常和最大涌水時(shí)期泵工作晝夜數(shù)；、—正常和最大涌水時(shí)期泵每晝夜工作小時(shí)數(shù)；、、—電機(jī)效率，電網(wǎng)效率，傳動(dòng)效率。2.7.2噸水百米電耗校驗(yàn)第三章水泵房與水倉3.1泵房位置泵房設(shè)在-150井底車場(chǎng)，與井下中央變電所相聯(lián)，并用防火門隔離。泵房設(shè)有兩個(gè)出口，一個(gè)與井底車場(chǎng)連通的水平通道，這個(gè)通道設(shè)一個(gè)即能防火又能防水的密封門，另一個(gè)通道用斜巷通到付井井筒，其出口高度高出井底車場(chǎng)8米，泵房的地面高度應(yīng)高出井底車場(chǎng)0.5米，并向吸水井側(cè)有1%的下坡。3.2泵房尺寸根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，水泵房至少有2個(gè)出口，一個(gè)出口用斜巷通到井筒，并應(yīng)高出泵房底板7m以上；另一個(gè)出口通到井底車場(chǎng)，在此出口通路，應(yīng)設(shè)置易于關(guān)閉的既能防水又能防火的密閉門。泵房和水倉的連接通道，應(yīng)設(shè)置可靠的控制閘門。泵房輪廓尺寸應(yīng)根據(jù)安裝設(shè)備的最大外形、通道寬度和安裝檢修條件等確定。3.2.1泵房的長(zhǎng)度：式中：—水泵的臺(tái)數(shù)；—水泵機(jī)組（泵和電機(jī)）總長(zhǎng)度；A—水泵機(jī)組的凈空距離，一般取1.5～2.0m。3.2.2泵房的寬度式中：—水泵基礎(chǔ)寬度；—水泵基礎(chǔ)邊到有軌道一側(cè)墻壁的距離，一般取1.5～2.0m；—水泵基礎(chǔ)邊到吸水井一側(cè)墻壁距離，一般取0.8～1.0m。故泵房寬度取4m。3.2.3泵房的高度水泵房的高度應(yīng)滿足檢修時(shí)的起重要求（一般取3.0～4.5m）和水泵工作輪直徑的尺寸要求來確定。當(dāng)工作輪直徑時(shí)，泵房的高度為4.5米，因?yàn)?00MD—43×6工作輪直徑為450mm，故取4.5m。當(dāng)工作輪直徑時(shí)，取泵房的高度為3米。3.3水倉的確定根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，在井底車場(chǎng)建二個(gè)水倉，即建一個(gè)主倉，建一個(gè)副倉，當(dāng)一個(gè)水倉清理時(shí)，另一個(gè)水倉能正常使用。水倉的斷面采用了拱形斷面。3.4.1水倉容量的確定按能容8小時(shí)正常涌水量的要求設(shè)計(jì)，為了使礦水中的大部分顆粒沉淀于倉底，水倉中的水位以小于0.005米/秒的速度在倉中流動(dòng)，而且在水倉中的流動(dòng)時(shí)間應(yīng)小于6小時(shí)。水倉巷道長(zhǎng)不應(yīng)小于108m，即，取水倉的長(zhǎng)度115m。水倉容量：第四章節(jié)能方案設(shè)計(jì)煤礦主排水設(shè)備能耗量在整個(gè)礦井生產(chǎn)費(fèi)用中占有相當(dāng)?shù)谋戎兀瑢で蠊?jié)能途徑、提高設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的經(jīng)濟(jì)性，在礦井生產(chǎn)中有著特殊的意義。現(xiàn)就某礦主排水設(shè)備節(jié)能運(yùn)行方案進(jìn)行論證。4.1無底閥排水取消吸水管底閥，改用無底閥排水。取消底閥后，吸水管阻力減小，使吸水管路阻力系統(tǒng)降低，氣蝕工況點(diǎn)向大流量區(qū)移動(dòng)，增大了水泵的安全工作區(qū)，有效地防止了氣蝕產(chǎn)生，保證了水泵的安全運(yùn)行；其次可以提高管路效率，降低電耗；再則還可以避免由于該礦水泥沙較大而經(jīng)常發(fā)生的底閥堵塞故障。由上可知，取消吸水管底閥，改用無底閥排水，在經(jīng)濟(jì)上是合理的，在技術(shù)可行的。在采用無底閥排水的基礎(chǔ)上，再進(jìn)行泵、管的合理聯(lián)合運(yùn)行，能取得更為明顯的經(jīng)濟(jì)效益。4.2“綠色”流水通道每年雨季來臨時(shí)，工作面先后進(jìn)入頂板富水區(qū)，采面平均涌水量120m3/h，，涌水從切巷與兩巷攜帶大量粉煤進(jìn)入110m運(yùn)輸大巷和-100m回風(fēng)大巷，雖然經(jīng)過2000m的水溝進(jìn)行沉淀后進(jìn)入水倉，但不倉仍然需15d清挖一次。隨著涌不量的增加，煤粉的沉淀速度遠(yuǎn)大于清挖的速度，“綠色”流不通道的設(shè)計(jì)與施工勢(shì)在必行。4.2.1“綠色”流水通道的設(shè)計(jì)目的如果礦井水倉中的環(huán)因沉淀物淤滿，而外環(huán)正在清挖時(shí)，將“綠色”流水通道的配水閥門打開，讓礦井所有涌水，不直接由乘人車場(chǎng)進(jìn)入中央泵房配水井，從而保證正常排水，為外環(huán)水倉清挖工作贏得寶貴的時(shí)間：當(dāng)外環(huán)水倉清挖完畢后，與時(shí)關(guān)閉水閥門，執(zhí)行原來的排水程序，然后再清挖環(huán)水倉。4.2.2“綠色”流水通道的設(shè)計(jì)從乘人車場(chǎng)處開口向中央泵房施工32m的流水通道，采用錨網(wǎng)噴支護(hù)，半圓拱1m×1m水溝與中央泵房的5＃吸水井相通（如圖4.1所示）。按照《煤礦安全規(guī)程》第二百七十九條規(guī)定，通道應(yīng)設(shè)密閉門，但考慮泵房已有條通道，能夠保證設(shè)備正常出入，密閉式擋水墻比密閉門更安全。在通道中部設(shè)置一道1m厚的擋水墻，并在墻下水溝安裝一個(gè)的閥門用于控制水量。圖4.1“綠色”流水通道剖面示意圖1、乘人車場(chǎng)2、“綠色”流水通道3、擋水墻4、中央泵房5、1000m鋼管6、配水閥門7、8、水溝9、配水巷、10、配水井4.2.3配水閥門的改造配水閥門外側(cè)連接一節(jié)1000mm長(zhǎng)的高度鋼管，鋼管外側(cè)沿徑向按500mm間距焊接的螺紋鋼筋。4.2.4擋水墻的施工首先在配水閥門安裝位置向巷道斷面四周掏500mm壁槽，并按800mm的間距安裝兩排的樹脂錨桿，錨桿外露500mm，C25砼澆灌前將錨桿外露部分與配水閥門上焊接鋼筋與預(yù)埋鋼筋之間捆扎牢固，確保澆灌后的擋水墻與通道巷壁渾然一體。4.2.5使用效果通過“綠色”流水通道，使涌水量大、水倉清挖速度慢、水文地質(zhì)復(fù)雜的礦井，能夠增強(qiáng)礦井抵抗水災(zāi)的能力，為礦井安全生產(chǎn)開啟一盞綠燈。“綠色”流水通道只是應(yīng)急的通道，從礦井的長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮，需要改進(jìn)水倉的清挖方式來加快其清挖速度，也可將水倉擴(kuò)容來延長(zhǎng)其淤滿的時(shí)間，從根本上解決礦井的排水安全問題。4.3水倉自動(dòng)清挖根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定要求，在每年雨季來臨之前，必須對(duì)水倉的作業(yè)方式為人工清挖，水倉清挖不徹底，一直困擾著煤礦清倉難題，中國(guó)礦大研制開發(fā)的MSQ－4型水倉自動(dòng)清挖設(shè)備，通過在水倉清挖試驗(yàn)，取得了很好的效果。4.3.1水倉清挖常用的幾種方法①人工清挖首先用主排水泵把水倉中濃度較稀的煤泥水抽排掉，然后采用人工的方法用鐵锨與桶等工具將水倉煤泥水裝入礦車中，或采用泥漿泵抽排裝礦車，經(jīng)斜巷絞車運(yùn)至大巷，由電機(jī)車外運(yùn)升井，設(shè)備投入大，使用車皮多，運(yùn)輸環(huán)節(jié)復(fù)雜，占用人員多，工作量大，清挖時(shí)間長(zhǎng)，致使井上下沿途淤泥積水，污染運(yùn)輸環(huán)境。②井下巷道晾干在井下水倉呂浠煤泥抽排后，通過污水泵將水倉中煤泥水抽排到同一水平廢棄的巷道沉淀晾干，再用人工清挖運(yùn)到地面，周轉(zhuǎn)時(shí)間長(zhǎng)，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大。③水倉粗煤泥清挖機(jī)通過專用泵抽排煤泥水到振動(dòng)脫水設(shè)備進(jìn)行脫水。此方法解決了大于0.1㎜以上煤泥水的處理仍不能解決。④煤泥自動(dòng)間裝車機(jī)通過機(jī)械螺旋葉輪與刮板機(jī)的組合，整機(jī)沿著軌道自動(dòng)向前行走，把水倉煤泥中的煤泥水輸送到礦車中，不能解決煤泥水脫水問題，存在著運(yùn)輸量大、污染環(huán)境等問題。以上各種煤泥清挖處理，不能真正解決煤礦井下水倉煤泥處理問題，存在著勞動(dòng)強(qiáng)度大、污染環(huán)境、使用車皮多、運(yùn)輸環(huán)節(jié)復(fù)雜、細(xì)顆粒煤泥無法解決等問題，這些問題嚴(yán)重影響著煤礦安全文明生產(chǎn)。4.3.2MSQ-4型水倉自動(dòng)清挖設(shè)備組成MSQ-4型水倉自動(dòng)清挖設(shè)備由清挖設(shè)備、過濾緩沖設(shè)備、加壓設(shè)備、煤水分離設(shè)備組成。MSQ-4型自動(dòng)清挖設(shè)備技術(shù)參數(shù)（１）水倉清挖系統(tǒng)型號(hào)MSQ-4型（２）回收粒度／㎜0.1～5（３）清挖速度／t·h-1３～４（脫水后）（４）裝車最大高度／㎜1200（５）入料濃度／％25～45(含煤泥量)（６）回收后煤泥水份含量／％(含水量)（７）電源電壓／Ｖ380/600（８）最大設(shè)備外型尺寸（長(zhǎng)x寬x高）／㎜4380X1600X2400（９）適用于水倉長(zhǎng)度／m4.3.3水倉清挖工藝流程圖4.3.4工作原理該水倉自動(dòng)清挖處理設(shè)備由清挖設(shè)備從煤礦井下水倉攪抽煤泥水，并通過排水管排入過濾、緩沖裝置，煤泥水在過濾、緩沖裝置作用下，過濾掉大顆粒物料，形成穩(wěn)定的細(xì)物料從底口由加壓泵抽排出，進(jìn)入脫水設(shè)備，煤泥水混合物在煤水分離設(shè)備作用下，使水、煤混合物分離，水經(jīng)溢流管排出后回流到另一水倉，再由主排水泵抽出，煤水分離設(shè)備中的煤餅進(jìn)入礦車裝車。4.3.5應(yīng)用效果①人工清挖效率低，采用MSQ-4型礦井水倉煤泥自動(dòng)清挖系統(tǒng)后，實(shí)現(xiàn)了清挖的自動(dòng)化作業(yè)，從給料加壓開始至脫水裝車整個(gè)循環(huán)時(shí)間約20min，平均每小時(shí)能裝３車，每班僅需要４人作業(yè)，減少人員，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了清挖效率，縮短清挖周期，減少用工投入，減少費(fèi)用。②水倉清挖徹底，延長(zhǎng)了清挖周期，減少水泵大修費(fèi)用，改善了水質(zhì)，提高了大泵運(yùn)行效率，降低了噸水百米電耗，降低電費(fèi)。③采用MSQ-4型礦井水倉煤泥自動(dòng)清挖系統(tǒng)簡(jiǎn)化運(yùn)輸環(huán)節(jié)，減少車皮占用，增加了副井提升能力。④煤泥不需要升井