1、.礦井水泵房的選型設計一、 礦井簡介：王坪煤礦礦井位于大同煤田東南邊緣，位于山西省朔州市懷仁縣境內。為設計能力180萬噸/年的大型礦井，1984年開工，1988年投產。井田面積11.4km2，截止目前為止，尚有可采煤量1.2億噸，服務年限50年，開拓方式為平峒二水平（其中第一水平為+1170m，第二水平為+1060m），可采煤層共六層，全厚為18.77m。公司現有職工4870人。礦井為平峒開拓，井口選在紅山峪溝口，在東山村南部開鑿一對進回風井，利用距平峒口約1km的措施井紅山峪斜井作排矸斜井。該礦機械化采煤程度高，機采率為93%，采煤方法使用傾斜長壁和走向長壁相結合的方式，實行采區前進、工作面

2、后退式開采，用全部垮落法管理頂板。王坪煤礦礦井水產生量正常為 m3/h，最大涌水量為 m3/h 排水高度為340米，礦井工業場地內配套建有210萬t/a選煤廠，采用重介選煤方法，它是靠具有動力作用的自生介質的選煤方法。二、 設備選擇計算與臺數的確定2.1、排水設備能力與臺數的確定A、主要排水設備必須有工作、備用和檢修水泵。其中各種水泵的能力，應能在20小時內排出24小時的正常涌水量；備用水泵的能力應補小于工作水泵能力的70%，并且工作和備用水泵的總能力，應能在20小時內排出礦井24小時的最大涌水量；檢修水泵的能力應不小于工作水泵能力的25%。B、水文地質條件復雜的礦井，可根據具體情況在水泵房內

3、預留安裝一定數量水泵的位置，或另增設水泵。C、排水管路能力應和工作、備用水泵能力相適應；配電設備能力應與水泵總能力相適應。D、箕斗井、罐籠井和膠帶輸送機提升井的井底水窩，其排水泵應設置兩臺，一臺工作，一臺備用。2.2、設備的選擇與計算 1）、按正常涌水量確定排水設備所必須的排水能力 Q1=Qr/20=3800/20=190(m3/h)H1=K(Hh+5.5)=1.3(340+5.5)=(m)式中 Qr礦井正常涌水量，m3/h； K-揚程損失系數。對于豎井，K=1.1；對于斜井，K=1.201.35，傾角大時取小值，此處取1.3； Hh井筒深度，m。根據計算結果初步選用200D-43×

4、9的水泵，該泵的流量為190 346m3/h，揚程為407.7367.2米，轉速為1480r/min，效率為80%，配帶的電動機型號為JSQ1410-4，功率為440千瓦，電壓6KV，外形尺寸長×寬×高為3853×1350×1285（mm）。2）正常涌水量期間所需水泵的工作臺數 nr= Q1/Q=190/200=0.95臺)式中 Q-一臺水泵的排水能力，m3/h。3）、最大涌水期間所需水泵臺數24Qdr/20×200=5400/4000=臺根據計算及設計規范要求，確定選用上述水泵3臺，其中一臺工作，一臺備用，一臺檢修。4）、正常涌水量期間一晝夜

5、內水泵工作時間 Tr= Qr/ nr Q=3800/1×200=(h)式中 nr -正常涌水時的水泵工作臺數。5）、排水管直徑 按經濟流速1.75m/s，由下列公式計算 dg= = =0.21(m)按標準管徑取dg=200mm式中：Vd=1.5202m/S見附表1常用管徑dg、流速Vd與流量Q關系6）、排水管中實際流速 Vd= = = =195m/S見附表2一定管路直徑之最大流量及流速限制表。由附表2可知排水管實際計算水流速度滿足規范要求。 7)、吸水管直徑 ds=dg+25=200+25=225（mm） 8) 吸水管流速 Vs= = = =1.24m/s吸水管流速一般取0.81.5

6、m/s。上述計算值滿足一般設計規范要求。9）、計算管路實際所需揚程 管路進水段有進水短節一個、閘閥二個、三通一個、進水底閥一個，其等值長度之和為56.76米； 管路出水段有逆止閥三個、彎頭四個、異徑管一個、三通一個，其等值長度之和為139.22米 進水管揚程損失HsfHs=56.76×0.021=1.13(m) 排水管揚程損失為Haf=139.22×0.021=2.78（m）10）、水泵總揚程為 H=Hh+Hs+Haf+Hsf=340+5.5+2.78+1.13=350.54(m)根據計算揚程在選擇水泵時應比計算值大5%8%，即H=350.54×1.06=372(

7、m)11）、計算排水管管壁厚度=Pdg/(2Rk-P)+a=4×20/(2×80-7)+0.2=0.72（cm）取8mm。式中：P管子內部液體壓力kg/cm2，10m垂高等于一個大氣壓力。 RK許用應力，對于鑄鐵管取200kg/cm,焊接鋼管取600kg/cm，無縫鋼管取800kg/cm。 a考慮管路的腐蝕及管路制造有誤差時的附加厚度，對鑄鐵管取0.70.9cm；鋼管取0.10.2cm。12） 管路材料規格及選擇A、管路規格管路規格見表7.B、管材選擇：（1） 排水管沿豎井敷設時，應選用焊接管或無縫鋼管。沿進閉井敷設的鋼管所承受的2件承壓在40kg/cm2以內時，一般采用焊

8、接連接。（2） 排水管沿斜井敷設時，應根據氣壓力大小選擇管材，一般情況，壓力小于10kg/cm2時，可用鑄鐵管；壓力大與kg/cm102時,應選用焊接鋼管和無縫鋼管。巷道易底鼓時，不宜采用鑄鐵管。C、管路條數的確定及其敷設（1） 管路條數的確定主排水管路必須有工作和備用的水管，其中工作水管的能力應能配合工作水管水泵在20hA，排出礦井24h的正常涌水量；工作和備用水管的總能力，應能配合工作和備用水泵在20h內排出礦井24h的最大涌水量。(2) 管路敷設 井筒內的管子應安設在管子間內，并需按其法蘭的最大外徑，考慮有足夠的安裝及檢修位置。法蘭盤規格滿足管路連接用法蘭盤的技術規范要求。 排水管長度在

9、200M以內時，應設有金屬彎管支柱，用以承擔管重及水柱重。金屬彎管支座須固定于專設的鋼梁上，為避免管路總想彎曲，需設有導向夾子。 排水管長度在200M以上時，每隔150M200M需裝置伸縮接頭，以及承載徑管重的支撐直管同樣需用專設的鋼梁來固定，最上面的伸縮接頭及支撐直管，應設于井口50M處。 目前，有些礦區鑒于礦井內溫差不大，已不再設置伸縮頭，生產種尚未發現問題。 該礦井伸水管路設置峪進風巷中，且冬季采用熱風爐為進風巷中提供暖風，一方面防止排水管路凍結，一方面保證進風巷中的溫度變化不大，所以，此次設計的管路不設置伸縮頭。 （3）在傾斜巷道中，水管直徑大于200MM時，可安設在底板上的專用木座或

10、混凝土墩上，水管的下部裝設支撐彎道，每隔75100M安設一個承擔該段管一定重量（包括承重）的帶拉桿的管夾子。管徑小于200MM如需架設在巷道壁上時，需固定在專設的管子支架上。如設在人行道上側時，管中心距巷道底板的高度應不小于1800MM。支架間距按設計規范執行。 平巷中供水管用鐵絲綁吊時，固定間距一般為46M。 （4）每條供水管應設防水閘閥，一便在檢修可能將排水管中的水放入水倉中。 （5）底閥應設置在吸水最底水面500MM以下，其底面應高出吸水井井底800MM。D管路的膨脹計算管路伸長量L=aLt =0.012×350×15 =63(mm)式中：L管段長度，m； A管線膨脹

11、系數。銅取0.012；鑄鐵取0.009； t水與井筒中空氣的最大溫度差，度。一般礦井水溫為16.50190。13）、選擇水泵選擇水泵的揚程應比計算值大5%8%，這是考慮水泵經過磨損使揚程降低、管壁積垢、阻力增加時所需的余量揚程。新泵的工作工況點最好在水泵最高效率點的右側。工況點效率不應低于最高效率的0.85倍。水泵工況的確定：A、 求水泵級數na=7.2式中 He-所選水泵一級的額定揚程，m。選用9級B、確定水泵工況點管路阻力 R=0.000038式中Ht-吸水面至排水口幾何高差。 Ht= Hh+Hs+Haf+Hsf+Hg式中na-水泵級數按H=38.4+在水泵特性曲線圖上繪出管路特性曲線，如

12、下圖。兩條曲線交點M為水泵的工況點。該點對應的QI、HI、和I即為水泵工作時的流量、揚程和效率，有QI= HI= I= 。11）、水泵的軸功率N= = =334(KW)式中r0礦井水的比重，一般取1050kg/m3。12） 、電動機容量 NC=K=1.15×=396（KW）式中C傳動效率對直聯取1，聯軸節取0.950.98； K富裕各數 當Q20m3/h K=1.5; Q=2580m3/h K=1.31.2; Q=80300m3/h K=1.21.15 Q300m3/h K=1.1。根據計算結果選用JR148-電動機，容量為440KW，電壓6000V，電流51A，轉速1485轉/分，

13、效率92%，轉子電壓564V，轉子電流471A。×寬×高為2205×870×1270（mm）13） 、年耗電量E= = = =2.86×106(KWh/年)式中：d電動機效率。對于大電動機取0.90.94； 小電動機取0.820.9，此處電動機功率為0.92； X電網效率，取0.95； t平均每天運轉小時數。14）、噸煤電耗 ET= = =1.59(KWh/t)式中：A年產量，噸/年。此處取礦井設計年產量為180萬噸。3、 主水泵房布置及安裝尺寸1、一般規定1）主水泵房一般設備井筒附近，要求通風良好，便于搬運設備。2）在一般情況下，主水泵房和井

14、下中央變電所連接在一起，并設防爆門分割。當井下由于擴大開采和延深，使涌水量有所增加的可能時，應考慮泵房長度有增設水泵的余地。此時在井筒斷面大小上，也要預留有相應增設管路的安裝位置。3）每臺水泵排水量小于100m3/h時，兩臺水泵的吸水管可共用一個吸水井，但其濾水器邊緣的距離，不得小于吸水管直徑的兩倍；100m3/h及以上的排水量則應有獨自的吸水井。4）水泵電動機容量大于100kw時，主排水泵房應設起重梁，并敷設軌道與車廠巷道相通，在井口處留有轉車空隙。5）為保證雨季或發生透水災變的安全，泵房必須設置防水閘門，在閘門關閉時，泵房還必須留有形成獨立通風的巷道。2、主水泵房布置水泵應順著泵房的長度軸

15、向排列。泵房輪廓尺寸應根據安裝設備的最大外形尺寸，通道寬度和安裝檢修條件等確定。1) 水泵房的長度L=NLi+A(n+1) =3×3.938+2(3+1) =19.8(m)式中：n水泵臺數，臺； Li水泵機組（包括電動機）的總長度，m； A水泵機組的凈空距離，m，一般為1.52.0m。2） 水泵房的寬度 B=b1+b2+b3=0.92+1.8+1.0=3.72(m)式中：b1水泵基礎寬度，m，水泵選定后，經查200D-43×8水泵的安裝尺寸表，200D-43×8的地腳安裝尺寸寬度值為520mm，按照基礎設計的一般要求，基礎寬度尺寸應比水泵底座最大外形尺寸每邊約大2

16、00mm，所以，在此泵的基礎寬值取為520+400=920mm； b2水泵基礎到有軌道一側墻壁的距離，已通過泵房內最大設備為原則，一般為1.52.0m，此處取1.8m； b3水泵基礎到吸水井一側墻壁的距離，一般為0.81.0m,此處取其大值1.0m。3） 水泵房的高度水泵房的高度應滿足檢修時起重的要求，一般為3.04.5m若根據水泵工件輪直徑DI確定；DI3500mm時取4.5m；DI350mm時取3m，此處泵房高度設計取4.5m。4）水泵基礎的近似計算水泵基礎的長和寬應比誰泵底座最大外形尺寸每邊大約200mm。大型水泵基礎應高于泵房地面150300mm；小型水泵可以固定于巖石上。臨時性小型水

17、泵可不設基礎。基礎的容積：V= = =3.8(m3)式中：PB垂直往上的作用力 PB=（1.01.5）G，kg； 水平力 PB=（1.01.25）G，kg； G水泵與電動機的重量，kg； V基礎容積的比重，V=2000kg/m3基礎硬度： h=-(0.150.30) =-0.30 =2.1(m)砌筑材料條用牌號為325-425號水泥以及純凈的礫石和沙子，組成為1:2:4的比例。4、 防水門的確定 防水門設置兩通，防水門規格尺寸為2700×2400（），壓力10/2，重量6800.防水門能在發生突然涌水時迅速地關閉，通過防水門段的鋼軌為活動接頭，平時不鋪設鋼軌，只有在進行設備檢修運輸時

18、臨時鋪設。5、 泵房布置方式 此處泵房布置采取壓入式布置方式，泵房底板標高低于大巷標高，此種布置方式電耗小，自動控制簡單，設有氣蝕現象，無底閥，吸水阻力損失小。但通風條件較一般泵房差，碉室開拓費用較高，但長遠的經濟效果好。6、 泵房長度的確定 在內容之中，泵房長度的計算僅是考慮放置三臺泵時泵房長度，而在實際操作中尚需考慮檢修時的長度，因此考慮在泵與泵之間通有4m的檢修空間，應泵房與水平變電所較遠，為便于操控水泵，高壓開關及高壓啟動盤也布置于泵房內，按規范要求，高壓啟動盤距泵房墻壁0.8m泵房設計長度為30.8m. 七、水倉的布置 此次設計，設置有800m3和600m3的兩個安全水倉，在水倉入口

19、處設有沉淀池和隔離柵欄，目的是減少水倉內淤積污泥和流進異物，而被泵吸入，影響水泵的安全運行。水倉每年定期進行清理污泥。:常用管徑、流速與流量關系見表1表1常用管徑Dg/流速Vd與流量Q關系流速Vd(m/s)管徑Dg(mm)751001251502002252503001.5流量Q(m3/h)244367951702162653831.7528507811019825231044623257891282272883645102.2356398140249317390562一定管徑直徑之最大流量及流速限制見表2表2管路直徑（mm）最大流量（1/s）最大流速（m/s）管路直徑（mm）最大流量（1/s

20、）最大流速（m/s）2512.04125302.44382.52.21150432.45504.172.12175602.49656.672.0120083.32.6975102.26250133.32.7210018.42.333001922.71表3管件等值長度管件名稱管件內徑（mm）75100125150200250300350400450500關鍵的等值長度（m）帶濾網的底閥1518232734394145505253閘閥0.450.660.871.311.642.22.783.444.675.34逆止閥（開啟400）253136394145505458逆止閥（開啟500）202124

21、2936394145505458彎頭0.450.660.891.311.642.22.783.444.675.34異徑管1.792.633.554.526.588.811.113.61618.721.4合流三通5.387.8910.6513.7326.4133.340.7485664.1單流三通3.595.267.19.0413.1617.6122.227.13237.342分流三通2.693.955.336.789.8313.216.720.4242832直流三通1.792.633.554.526.588.811.113.61618.7表4水和管壁摩擦的阻力系數值管路直徑(mm)507510

22、01251501752002250.04550.04180.0380.03520.03320.03160.03040.0293管路直徑（mm）2502753003253504004505000.02840.02760.0270.02630.02580.0250.02410.0234表5 100m長度的直管摩擦損失估算表 單位：mm管徑流量（l/s）1246810此表磨損值以新鋼管為標準，舊管加倍。2532.7130383.514551520500.83.113292530650.83.113204050750.41.63035.99.621.660701000.40.81.32.16.88.6

23、1319.480901250.230.40.631.32.74.15.910.71001101500.160.260.581.11.62.34.26.49.41201301750.110.270.50.741.051.92.94.35.87.79.61401602000.130.30.370.520.951.52.12.93.74.76.17.28.51802002500.10.130.180.30.480.680.931.21.51.92.32.83.33.74.96.33000.070.120.190.270.370.490.610.760.91.11.31.522.43表6按海拔而定的大

24、氣壓力海拔高度（m）大氣壓力（mH2O）-600010020030040050060070011.310.310.210.1109.89.79.69.5海拔高度（m）大氣壓力（mH2O）8009001000150020003000400050009.49.39.28.68.47.36.35.5表7無縫鋼管（YB23164）外徑（mm）壁厚（mm）2.52.833.544.555.56789101112141618鋼管理論重量（kg/m）321.762.022.152.462.763.053.333.63.854.32382.192.432.952.983.353.724.074.45.345.

25、74422.442.72.893.353.754.164.5655.336.04452.622.913.113.584.044.494.935.45.776056502.933.253.484.014.545.055.5566.517.42543.774.364.935.496.046.67.18.115744.625.235.836.4177.558.63604.224.882.526.166.787.47.999.1563.54.485.185.876.557.217.98.519.75684.965.576.317.057.778.59.1710.5705.185.746.517.278

26、.018.89.4710.9735.466.817.68.389.29.9111.4766.267.17.938.759.510.411.9836.867.798.719.621111.413.1897.388.389.3810.361112.314.2957.98.8910.0411.11213.215.21028.59.6710.8211.961314.216.410810.311.4912.71415.117.411410.912.1513.44151618.512111.512.9314.3161719.712712.113.5915.041617.920.713312.714.2615.781718.821.814015.0416.651819.82314615.717.391920.724外徑（mm）壁厚（mm）2.