本文格式為Word版，下載可任意編輯——礦井主排水系統設計

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第一章礦井概況

一、礦井簡介

該礦井屬于某煤田——河流區域，最高海拔+170米左右，平原最低標高+110左右，井田內多為緩崗丘陵，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，還有季節沖溝，本區最高洪水位標高為+125米。

礦井東南為背斜構造，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，區內斷層共11層，其中除F11逆斷層外，F1～F10均為正斷層，斷層落差最大120～150米，最小為0～17米。

二、水文地質1、第四系孔隙含水層

該河在本區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

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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，二者的聯系是密切的。

2、侏羅系含水帶

從水文地質條件和地貌來看，西部為補給區，東部為排泄區，當地下水流到大中溝時，在低洼處，形成上升泉排泄于地表，東區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，加強風隙含水帶裂隙發育，含水豐富。

2）孔隙含水帶，含水帶在120米以下，即位于強風化裂隙含水帶以下，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，總的規律是由西向東流。

3）自堊系隔水帶

巖性為灰綠色巖，全區分布厚度不一，在背斜軸部巖基

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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。

3、礦床充水

1）地表水對礦床充水，該河由西向東橫貫全區，它的注入是礦井充水的主要補給合源。

2）地質構造對礦床充水的影響，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，簡單對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育是大氣降水滲入補給的良好通道。

4）煤系地層頂部80米以上巖石含水性強，區內百分之百的涌水部位多數巖性是中性粗砂巖，開采時要防止突然涌水。

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其次章礦井主排水設備選擇計算

一、設計依據

1）礦井年產量：120萬噸/年2）礦井正常涌水量：425m3/h3）礦井最大涌水量：825m3/h4）礦井物理化學性質：PH=75）主井地面標高：+138M6）付井地面標高：+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：低12）礦井供電電壓：6000V13）礦井最大涌水量持續時間：70h二、排水系統的確定

礦井的排水系統分為：直接排水和分段排水

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1、直接排水系統的特點：具有泵房少，系統簡單可靠，基建投資和運行費用少，維護工作量小，需要的人員少。

2、分段排水系統的特點：泵房數量多，排水設備多，技術管理繁雜，基建投資和運行費用多，工作人員多。

根據上述排水系統的特點，在采用直接排水時，由于只使用一套排水設備，所需用于排水的基本設備費和生產費較少，管理也比較簡單。同時,依據礦井的開拓方式和涌水的大小等給定的條件，只需在井底車場副井附近設立中央泵房，將井底所有涌水直接排至地面，故本設計的排水系統采用直接排水系統。

三、水泵的確定1、工作水泵的排水能力

水泵必需具備的總排水能力，根據《煤礦安全規程》的要求，在正常涌水期，工作水泵具備的總排水能力為：

QB?2424qz??425?510m3/h2023在最大涌水期，工作和備用水泵具備的總排水能力為：

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QBmax?2424qmax??825?990m3/h2023式中：QB—工作水泵具備的總排水能力，m3/h；

QBmax—工作與備用水泵具備的總排水能力，m3/h；

qz—礦井的正常涌水量，m3/h；qmax—礦井最大涌水量，m3/h。

2、水泵所需揚程的估算

由于水泵和管路均未確定，因此就無法確鑿知道所需的揚程，一般可由下面公式來進行估算：

HB?HC?150?135?4?231.2m

0.8?g式中：HB—水泵揚程，m；

HC—測地高度，一般取HC?井底與地面標高差?4，

m；

?g—管路效率。當管路架設在斜井，且傾角a?30?~20?時，?g?0.8~0.77；

3、初選水泵的型號

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依據計算的工作水泵排水能力QB和估算的所需揚程HB及原始資料給定的礦水物理化學性質和泥砂含量，從泵產品樣本中選取200MD—43×6型礦用耐磨離心泵，其額定流量

Q?288m3/h，額定揚程He?244.8m，轉數1480r/min，電機功

率315kW，效率高達80%。則：

工作泵臺數n1?QB510??1.77，取n1?2。Qe288備用泵臺數n2?0.7n1?0.7?2?1.4，取n2?2。檢修泵臺數n3?0.25n1?0.25?2?0.5，取n3?1水泵總臺數n?n1?n2?n3?2?2?1?5臺四、排水管路的確定1、管路趟數

根據泵的總臺數，在滿足《煤礦安全規程》的前提下，在井筒內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1所示），其中二條管路工作，一條管路備用。

2、選擇排水管

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由于管徑的大小涉及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，所需的初期投資費用高。綜合兩方面考慮，可以找到最經濟的管徑，尋常用試取管內流速的方法來求得，。

d'p?0.0188Qg?0.0188288

1.5~2.2?p?0.215~0.261m

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式中：d'p—排水管內徑，m；

Qg—通過管子的流量，m3/h；

?p—排水管內的流速，經濟流速取?p?1.5~2.2m/s

從標準YB231—70鋼管規格表中預選?245?7鋼管，則排水管內徑dp?245?2?7?231mm。

3、驗算壁厚

??0.5dp(?z?0.4p?1)?C

?z?1.3p80?0.4?0.011?231.2?1)?0.15

80?1.3?0.011?231.2?0.5?23.1(?0.47cm?1.3cm

因此所選壁厚適合。式中：dp—標準管內徑，cm；

?z—許用應力，無縫鋼管取?z?8MPa；p—管內水壓，估算P?0.11HB，MPa；C—附加厚度，無縫鋼管取C?0.1~0.2cm

4、選擇吸水管

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d'x?d'p?0.025

?(0.215~0.261)?0.025?0.240~0.286m

由d'x和d'p從標準YB231—70鋼管規格表中選取?273?8的無縫鋼管，內徑dp?273?2?8?257mm。

驗算流速

?x?Q3600??4?2dx2883600??4?1.54m/s

?0.25725、計算管路特性①管路布置

采用五泵三趟管路（如圖1所示）的布置方式，。任何一臺水泵都可以經過三趟管路中任一趟排水，（如圖2所示）。

②估算管路長度

排水管長度可估算為lp?HC?(40~50)?329~339m，取

lp?330m,吸水管長度可估算為lx?7m。

③阻力系數Rt計算

計算沿程阻力系數。對于吸、排水管分別為：

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旁路真空接觸器自動合上，此時電機啟動終止，進入正常運行，指示燈亮。

（6）合上1#高壓防爆開關，由于聯鎖作用，5#高壓防爆開關自動斷開。

（7）按高壓軟啟動器的中止按鈕，旁路接觸器斷開，為啟動2#泵作好準備。

2、群控高壓軟啟動的技術特點

群控高壓軟啟動裝置采用了先進的電力電子器件和全數字控制技術，具有啟動性能豐富、操作簡單便利和使用故障極低的優點，降低了維修費用，具有較高的經濟效益。是高壓自耦變壓器、高壓電抗器和液力偶合器等舊式啟動裝置理想的換代產品。群控高壓軟啟動裝置裝備有RS-485通訊接口，可以與礦井計算機網絡連接，實現遠程集中控制和遠程故障診斷。當礦井水涌出異常時，可提前撤出人員，實現現場無人值守的遠程操作，從而確保人身安全，安全效益和社會效益突出。

采用群控高壓軟啟動裝置后，同等負荷下主變壓器容量

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可降低20%，降低一次性投資10%，儉約運行費用20%，節電效果明顯。同時可以防止水泵中止時水錘沖擊造成機械的損傷，從而延長水泵的使用壽命，具有較好的經濟效益。

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結束語

作為煤礦安全生產重要組成部分的排水系統，如何設計建立安全、可靠、經濟的排水系統，是每一位從事煤礦產業工值得思考和研究的問題。關于礦井主排水系統的設計改造的有關文章已經好多，這次在對礦井主排水系統的設計中，確定存在好多不足之處，希望各位評閱老師給予指出，能夠吸取最多的實際經驗，使本設計適應實際工作。同時期望本文的論述能引起大家對礦井主排水系統的關注，。

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致