煤矿给排水设计分析

一、 设计任务

选型设计的任务是根据矿山具体条件，在现有产品中对水泵机组及管路进行合理的选择，以保证安全、经济、可靠地运转。具体内容包括：

（1）确定排水系统；

（2）选定排水设备；

（3）提出经济核算结果；

（4）绘制泵房及管路布置图。

二、原始资料

(1) 矿井同时开采水平数，井口及各水平标高；

(2) 各开采水平的正常涌水量和最大涌水量，以及出现的时间；

(3) 水的物理化学性质；

(4) 矿井年产量；

(5)井底车场布置图。

三、计算步骤和方法

在选型计算中，必须遵守《煤矿安全规程》（简称“规程”）和《煤炭工业设计规范》（简称“规范”） 的有关规定。具体步骤和方法如下。

1. 水泵的选型计算

规程对主排水设备的水泵要求是：必须有工作、备用和检修的水泵，其中工作水泵的能力，应能在20h内排出矿井24h的正常涌水量（包括填充水和其它用水）。备用水泵的能力，应不小于工作水泵能力的70％，并且工作水泵和备用水泵的总能力，应能在20h内排出矿井24h的最大涌水量。检修水泵的能力，应不小于工作水泵能力的25％。水文地质条件复杂或有突水危险的矿井，可根据具体情况，在主要泵房内预留安装一定数量水泵的位置，或另外增设水泵。

1）水泵必须的排水能力

正常涌水量时：

m3／h

最大涌水量时

m3／h

式中 、 —— 分别为矿井的正常涌水量和最大涌水量，m3/h 。

2）水泵必须的扬程

，m

式中： Hp— 排水高度，取水泵房地板到井口垂高，m；

Hx — 吸水高度，一般取HX=4～5m；

—管路效率。对竖井， = 0.9～0.87；对斜井，当倾角α>300时， = 0.83～0.8；当α= 200～300时， = 0.8～0.77；

当α＜200时， = 0.77～0.74。

3）预选水泵的型式根据QB、H B及矿水的pH值，从泵类产品样本中选取水泵，最好是一台水泵就能达到所要求的排水能力。在满足要求的各型水泵中，优先选择工作可靠、性能良好，体积小，质量小而且价格便宜的产品。当矿水的pH值小于5时，应选用耐酸泵。

若采用多级水泵，其级数为

／

式中 — 所选水泵的单级额定扬程，m。

若求出的级数 介于两整数之间，取偏上的整数当然满足要求，但取偏小整数有时也能达到要求。这时究竟偏上还是偏下，应经过技术经济比较后才能确定。

4）校验水泵稳定性

为保证水泵工作的稳定性，应满足:

Hc≤0.9 H0

Hc=Hx+hp

通过稳定性校验，可以淘汰不能满足稳定性要求的水泵，从而减少可比的方案数。

5）确定水泵台数

（1）正常涌水时工作水泵的台数

式中Qe — 水泵的额定流量，m3/h。

(2) 备用水泵的台数

≥0.7

取两者中的大者。

（3）检修水泵的台数

≥0.25

在上面公式中，均取偏上的整数。

对水文地质复杂的矿井，按《规程》要求，应增设水泵或在泵房内预留安装水泵的基础。

2．管路的选择计算

1）确定管路的趟数《规程》对管路作了规定：

主要排水设备必须有工作和备用管路，其中工作管路应能配合工作水泵在20h内排出矿井24h的正常涌水量。工作管和备用管的总能力，应能配合工作水泵和备用水泵，在20h内排出矿井24h的最大涌水量。

2）泵房内管路的布置

泵房内管路的布置排水管路布置如图所示，a为两台水泵一趟管路；b为两台水泵两趟管路；c为3台水泵两趟管路；d为4台水泵三趟管路布置方式。其共同特点是任意1台水泵可以向任意一趟管路排水。

3）管材的选择

沿竖井敷设的水管，选用焊接钢管或无缝钢管；沿斜井敷设的排水管，在一般情况下，当压力小于1×106 N／m2时，可选用铸铁管，反之选用焊接钢管或无缝钢管。

吸水管一般选用无缝钢管。

当pH值小于5时，要采用防酸措施。

4房内排水管的长度，一般取 = 20～30m；

— 管子道中的管子长度，一般取 = 20～30m；

— 井口出水管长度一般取 = 15～20m；

— 吸水管的总长度一般取 = 8～10m；

汽蚀余量△ha，由吸水管路系统确定，与泵本身无关。有效汽蚀余量就是吸水井水面上的

从采掘工作面或涌出地点，经巷道流入井底水仓，再利用排水水泵排放至地面或直接排放到地面，这一整套排水路线和排水设备就称为井下排水系统，