煤礦主排水系統(tǒng)驗(yàn)算書

金沙縣玖圓煤礦主排水系統(tǒng)驗(yàn)算書一、 排水設(shè)施設(shè)計(jì)依據(jù)礦井為斜井開拓。⑵根據(jù)徐州大屯工程咨詢有限公司于2006年8月編制提交的《貴州省金沙縣玖圓煤礦水文地質(zhì)調(diào)查報(bào)告》中提供的礦井涌水量預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)：礦井未來(lái)涌水量為377m/d(15.7m/h)~943m/d(39.29m/h)，總體上看，礦井位于區(qū)域地下水匯水向斜盆地的補(bǔ)給區(qū)，地表水系不發(fā)育，涌水量較小，水文地質(zhì)條件為中等類型。依據(jù)上述資料，并考慮一定的富余量，本次設(shè)計(jì)按正常涌水量Q=20m/h,最大涌水量Q大=60m/h考慮。該涌水量?jī)H供參考，在今后的建設(shè)過(guò)程中，應(yīng)加強(qiáng)礦井水文地質(zhì)的調(diào)查與研究，對(duì)涌水量情況進(jìn)行準(zhǔn)確的了解，并制定相應(yīng)的措施和對(duì)策。本礦設(shè)計(jì)初期在+1109m及以下標(biāo)高布置井底水倉(cāng)和水泵房等排水設(shè)施設(shè)備。水泵排水垂高：H主=72m。二、 排水方式采用機(jī)械排水。工作面淋水通過(guò)采面運(yùn)輸順槽(自流)-采區(qū)運(yùn)輸、軌道上山(自流)-進(jìn)風(fēng)、軌道石門(自流)-井底聯(lián)絡(luò)巷-水倉(cāng)(水泵)-副斜井(排水管)-地面。三、 排水設(shè)備、設(shè)施1、水泵選擇1)水泵參數(shù)計(jì)算工作水泵必須的排水能力QBmin=24Qmin/20=24*20/20=m43/h)工作和備用水泵必須的排水能力QBma左24Qmax/2=24*60/20=72(m3/h)水泵揚(yáng)程H=1.25(H+7)=1.25x(72+7)=98.75mB P根據(jù)計(jì)算條件利用礦井現(xiàn)有MD85-45X3型水泵3臺(tái)，正常涌水時(shí)1臺(tái)工作，1臺(tái)備用，1臺(tái)檢修，最大涌水時(shí)2臺(tái)工作，配套電動(dòng)機(jī)YB55M-4,功率為55kW,電壓660V。水泵的技術(shù)參數(shù)見表7-3-1和表7-3-2。表7-3-1 水泵技術(shù)參數(shù)表型號(hào)流量(m3/h)總揚(yáng)程(m)轉(zhuǎn)速(r/min)電機(jī)功率(kW)電機(jī)電壓(kV)效率%必須汽蝕余量(m)MD85-45X385145290055660722.4

3、管路直徑計(jì)算：1）排水管直徑計(jì)算 4x85 4x85 3600x3.14x2=0.188（m）式中：Q---所選水泵的額定流量，85m3/h；額V---最有利管徑的流速，取2m3/s；排經(jīng)查表選擇屮150mm的無(wú)縫鋼管，外徑152mm,壁厚6mm。2）吸水管直徑計(jì)算D=D+25=150+25=232mm,查表取標(biāo)準(zhǔn)管徑屮150mm的無(wú)縫鋼管，外徑吸排150mm,壁厚6mm。（2）管路流速計(jì)算1）排水管流速計(jì)算v_ 4Q _ 4x200v—— ———排3600兀D2 3600x3.14x0.2072排=1.65m3/s式中：D---排水管內(nèi)徑，0.128m。排2）吸水管流速計(jì)算_ 4Q _ 4x200v— —吸 3600兀D2 3600x3.14x0.2332吸=1.3m3/s式中：D---吸水管內(nèi)徑，0.159m。吸（3）排水管壁厚計(jì)算15x20.715x20.72x800-15+0.16—— g +a2xR-Pk=0.29cm式中：P一管子內(nèi)部水的壓力kgf/cm2，15kgf/cm2；D一管子內(nèi)徑cm，20.7cm；R—許用應(yīng)力，kgf/cm2，對(duì)無(wú)縫鋼管為800kgf/cm2；ka—考慮管路受腐蝕及管路制造誤差時(shí)的附加厚度， cm，對(duì)于鋼管取0.1-0.2cm；本次取0.15cm；選用外徑150mm,壁厚6mm無(wú)縫鋼管能滿足排水要求。4、管路揚(yáng)程損失計(jì)算7 ,L v2 424.81.652h jx排一=0.0304x xwd 2xg 0.2072x9.8排=8.7m式中：九---水與管壁摩擦阻力系數(shù)，查表九=0.0304；d---排水管直徑，d=0.217m；排 排v---排水管流速，v=1.65m3/s；排 排g---重力加速度，g=9.8m/s2；Lj---管路計(jì)算長(zhǎng)度，等于實(shí)際長(zhǎng)度加底閥、逆止閥、閘閥、彎頭、異形管、三通等附件的等值長(zhǎng)度，m；管路計(jì)算長(zhǎng)度見表7-2-2。根據(jù)排水系統(tǒng)，管路附件有2個(gè)90度彎頭，3個(gè)閘閥，1個(gè)逆止閥，2個(gè)單流三通，2個(gè)120度彎頭，1個(gè)異形管接。表7-2-2 管路計(jì)算長(zhǎng)度表序號(hào)項(xiàng)目名稱單位數(shù)量等值長(zhǎng)度m合計(jì)等值長(zhǎng)度m備注1底閥個(gè)0002逆止閥個(gè)129293閘閥個(gè)31.313.934彎頭個(gè)41.315.245異形管個(gè)14.524.526單流三誦個(gè)29.0418.0810小計(jì)60.7711井筒管道長(zhǎng)度m20412管子道管道長(zhǎng)度m2013水泵房管道長(zhǎng)度m405、確定水泵行動(dòng)參數(shù)1）建立管網(wǎng)阻力特性方程式根據(jù)排水系統(tǒng)運(yùn)行理論，管網(wǎng)阻力特性方程式如下:H=H+RQ2s式中：H---排水泵所需揚(yáng)程，m；Hs----水泵吸水管吸水面與排水管出水口高差，m；HS=90+5=95m；R----排水系統(tǒng)管道阻力系數(shù)，Q——水泵額定流量，m3/h,Q=85m3/h（1） 管路淤積時(shí)排水系統(tǒng)管道阻力系數(shù)按下式計(jì)算；nh1.7X8.7cccccrR=f= =0.00037Q2 2002式中：符號(hào)意義同前。管網(wǎng)阻力特性方程式為：H二95+0.00037Q2（2） 管路不淤積時(shí)排水系統(tǒng)管道阻力系數(shù)：R=^w=87=0.00021Q2 852管網(wǎng)阻力特性方程式為：H=95+0.00021Q22）作管網(wǎng)阻力特性曲線根據(jù)H=95+0.00037Q2及H=95+0.00021Q2方程式，在MD85-45x3型水泵的性能曲線上按同一比例畫作Q-H圖得管網(wǎng)阻力特性曲線，見圖7-2-1。管路淤積時(shí)其工況點(diǎn)參數(shù)見表7-2-3。管路不淤積時(shí)其工況點(diǎn)參數(shù)見表7-2-4。H(m)0 8 16 24 32 40 48 56丨丨丨丨丨丨丨 丨140丨冷45| |丨0 32 64 96 128 160 192 Q(n3/h)圖7-2-1管網(wǎng)特性曲線圖表7-2-3 排水泵管路淤積時(shí)工況點(diǎn)運(yùn)行參數(shù)型號(hào)流量(m3/h)總揚(yáng)程(m)轉(zhuǎn)速(r/min)電機(jī)功率(kW)電壓(KV)效率%必須汽蝕余量(m)MD85-45x38595290034.60.6675.24.5表7-2-4 排水泵管路不淤積時(shí)工況點(diǎn)運(yùn)行參數(shù)型號(hào)流量(m3/h)總揚(yáng)程(m)轉(zhuǎn)速(r/min)電機(jī)功率(kW)電壓(KV)效率必須汽蝕余量(m)MD85-45x38595290042.3.60.6674.15.86、水泵工況點(diǎn)運(yùn)行參數(shù)校核經(jīng)濟(jì)性校驗(yàn)：水泵的工作點(diǎn)位于工業(yè)利用區(qū)內(nèi)，符合經(jīng)濟(jì)要求。穩(wěn)定性校驗(yàn)：由特性曲線可知水泵在零流量時(shí)的壓頭值H0=174m,排水系統(tǒng)測(cè)地高度HS=104m。由于HsVO.9H0，而0.9x174=156.6m>HS=104m，故水泵能穩(wěn)定工作。0 S吸上真空度校核由廠家提供的資料MD85-45X3型水泵必須汽蝕余量為6.0m,而水泵工況點(diǎn)汽蝕余量為5.8m。吸上真空度符合要求。4）排水時(shí)間驗(yàn)算根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》第278條規(guī)定，工作和備用水泵的排水能力必須在20小時(shí)內(nèi)排出礦井24小時(shí)的最大涌水量。即：（1） 正常涌水時(shí)實(shí)際排水時(shí)間24xQ_24x39T— —Q85e=9.6hV20h，符合要求式中：Q---設(shè)計(jì)礦井正常涌水量，39m3/h；Q---水泵的額定流量，85m3/h。e（2） 最大涌水時(shí)實(shí)際排水時(shí)間T_24xQ_24x39nxQ 2x85e=9.6hV20h，符合要求式中：q___設(shè)計(jì)礦井最大涌水量，39m3/h；Q---水泵工況點(diǎn)流量，85m3/h；en---最大涌水量時(shí)水泵運(yùn)行臺(tái)數(shù)，n=2。7、電動(dòng)機(jī)容量的計(jì)算1）管路淤積時(shí)：Nk YQHd 3600x102q耳c… 1020x80x95—1.1x3600x102x