寸草塔矿排水系统及设备选型设计

1、摘要本设计是对寸草塔矿的初步设计所给定基本条件进行的矿井排水系统及排水设备选型设计。通过技术和经济性比较确定了矿井排水系统形式，进行了矿井排水设备选型设计计算，确定选用所选的离心式水泵。然后根据寸草塔矿井下涌水情况、井底车场布置情况，选择水泵、管路及管路附件等设备的类型和具体型号。进行管路布置、计算管路阻力损失、确定管路特性方程、确定水泵工况点。在进行排水设备选型计算的时候，通过分析原始资料，选取了可能适合矿井的不同水泵。通过对不同型号水泵工况点的计算比较，通过对经济流速、排水时间和吸水高度等的校验，排除不合适的水泵，选取一个相对来说符合要求的水泵以及管路。再根据水泵工况点参数，计算所需功率，

2、选择配用电动机，计算经济指标费用。然后对对所选水泵进行介绍。最后设计水泵房、水仓，确定其各项基本参数，绘制水泵房布置图。关键词：水泵；排水系统；管路；工况点。AbstractThis design is the basic conditions for the preliminary design of the basic conditions for the design of the coal mine drainage system and the drainage equipment selection design. Through the comparison of technol

3、ogy and economy, the mine drainage system is determined, and the selection of mine drainage equipment is calculated. Then according to the inch grass tower mine gushing water, bottom yard layout situation, select pumps, piping and pipe accessories equipment types and specific models. The pipeline la

4、yout, calculation of the pipeline resistance loss, determine the pipeline characteristics, determine the pump point. In the drainage equipment selection calculation, through the analysis of the original data, select the mine may be suitable for different pumps. Through the calculation of different t

5、ypes of pump operating point compared through the economic flow velocity and duration of drainage and imbibition height check, exclude the inappropriate pump, select a relatively conform to the requirements of pumps and piping. According to the pump operating point parameters, calculate the required

6、 power, select the motor, the calculation of the economic index cost. And then introduce the selected pump. Finally, the design of the pump room, water warehouse, determine its basic parameters, drawing the layout of the pump room.Keywords: water pump; drainage system; pipeline; operating point目录1绪论

7、11.1 矿井概述11.2设计的目的和意义11.3 排水系统发展状况与所需解决的问题21.3.1排水系统的现状21.3.2排水系统需解决的问题21.4 设计任务32 寸草塔矿的排水设备选型设计42.1 矿井设计原始资料42.2 确定排水系统42.2.1排水系统要求42.2.2确定排水系统52.3 水泵的选型72.3.1 水泵必须排水能力计算72.3.2 估算水泵扬程82.3.4 排水设备初选82.3.5 水泵台数82.4 管路选择112.4.1选择管材112.4.2 确定管径112.4.3 计算管壁厚度122.4.4 吸水管的内径计算132.4.5 估算管子的长度142.5 计算工况点152.

8、5.1水泵工况点的概念及调节方法152.5.2 计算管路特性152.5.3 管路的阻力系数182.5.4 确定工况182.6 水泵装置效率的计算222.7 排水时间校验232.8 经济性校核242.9 稳定性校核242.11 吸水高度的校核252.12 电动机功率252.13 经济指标计算262.13.1 电费262.13.2 年折旧费272.13.3 年工资费282.13.4 维修费282.13.5 其他费用282.13.6 年排水费292.13.7 年排水费用指标293 水泵房、水仓的确定303.1水泵房简介303.2 计算泵房303.3 水仓、吸水井的计算323.3.1 吸水井尺寸323

9、.3.2 分水沟和水仓接口高度计算323.4 计算水仓333.5 起重梁343.6 管子道和管子间343.6.1管子道的布置343.6.2井筒内管路的布置344 MD280-439型水泵概述354.1型号意义354.2运行条件及寿命354.3结构特点354.4 水泵的空蚀现象364.4.1空蚀的概念364.4.2空蚀的危害364.5故障分析和排除374.6安装要求38结论39致谢40参考文献41附录A42附录B481绪论1.1 矿井概述（1）井田位置：寸草塔井田位于伊克昭盟洛旗境内，属于内蒙古自治区。矿井属于神华集团金峰有限公司，东西倾向宽3km。（2）交通：距离寸草塔矿井30km的位置有一个

10、最大城镇阿腾席热镇，交通方便。（3）地理环境：海拔高度为12001300m。最高点高度为1378m，最低点高度为1174m，其最大高度差为204m，整个井田呈现坡状地形。井田内的沟谷较多，没有常年的地表径流，在雨季的时候水增多，持续时间较短。乌兰木伦河是一条地表径流，距离井田不远。大气降水不同，水量不同。（4）电源条件：鄂尔多斯的电网正在改造，伊金霍洛旗电网已改造完成，在乌兰木伦有220kV的变电所，在马家塔有110kV的变电所，乌兰木伦的变电所提供电源。（5）水源条件：井田附近河水受随着大气降雨的改变而改变，是常年地表水。井田在河流交汇处的下游，流量较大，能够当成矿井的取水水源。1.2设计的

11、目的和意义（1）设计目的：一直以来，我国最主要的能源就是煤炭，它是不可再生的。需要进行大量的开采，但是在开采的过程中矿难事故时有发生，其中透水事故就是其中之一。在进行煤矿建设的时候，从各种渠道来的水源源不断地涌入矿井，而煤炭开采往往会伴随着矿井涌水，如果矿井涌水不能及时排除，就会影响到煤炭的正常开采。另外，一般的矿山地质条件都比较复杂，有可能因为遭到突然大量矿井涌水而淹没矿井，甚至会危及工作人员的生命安全。在这个时候，需要排水设备抢险排水，以尽快恢复矿井生产。为了确保安全生产，必须及时使用排水设备将不断汇集于井下的矿井水排出。除此之外，矿井涌水在井下流动的过程中，溶解了许多矿物质，同时也含有煤

12、屑，流砂等杂质，容易磨损水泵零件。而且矿井涌水中还含有游离酸，对水泵及管路有腐蚀作用，所以必须对排水系统和设备进行选择，不仅减少矿井涌水的危害，也可以使排水设备使用更长的时间。（2）设计意义：排水设备是在煤矿建设中和重要的一环。是煤矿生产中不能够缺少的重要设备，它对于正常生产、安全生产有着十分重要的作用。排水设备工作的目的是矿井的建设和生产，直到矿井设备完全消耗，不能使用时才会停止。排水设备对于煤矿建设是不可缺少的重要设备，它的正常使用能够使矿井正常、安全生产。1.3 排水系统发展状况与所需解决的问题相关资料表明，水泵是一种高能耗的设备。合理选择水泵，直接关系到水泵站工程的投资，运行费用以及泵

13、站的安全状况，水泵选型是整个过程中有重要意义的一个环节。1.3.1排水系统的现状我国已经有一部分煤矿有了自动化排水系统，但是仍有一部分矿井采用传统的人工操作进行排水。两种方式都是以离心式水泵为中心来进行对矿井水的抽排，但是人工方式的排水方法落后，水泵启动与停止完全由人工观察水仓水位和经验决定，并且反应时间长。当工人观察到水仓水位到达设定的开启水泵的高度的时候，首先要把闸阀关闭，人工开启射流泵为水泵进行抽真空环节的工作，等到检测其真空度的真空表的压力值达到要求值时，开启水泵。水泵开始运转之后观察离心泵的出水口压力表读书，当其达到预设值时，把排水管路上的闸阀打开，排水工作开始正式运行起来。井下排水

14、泵房一般都配有多个水泵，工人往往不知道开启几台水泵排水合适，只能根据经验开启相应的台数的水泵，在排水期间工人要观察水仓的水位变化，当水位高度到达设定的最低位置时要停止排水。这时就要先把闸阀关住防止水锤事故发生，然后再停止水泵的运转。自动化排水方式下有3种控制方式，分别为全自动模式、半自动模式、手动模式。在全自动模式下系统会综合参考所检测的数据来决定水泵的开启和停止；手动模式可以人工通过按动按钮开启和停止水泵，在特殊情况下有可能需要人工控制水泵的开启台数。1.3.2排水系统需解决的问题传统的人工控制操作的排水系统存在如下的许多问题：1）可靠程度不够，效率低。传统的人工操作排水方法认为因素占绝对的

15、主导地位，一旦进行排水工作时，工人按照安排好的顺序对各个执行部分的操作；2）工人劳动强度大。负责排水的工人由于要时刻观察水仓水位变化所以要一直在水泵房工作，在开启水泵前要关闭闸阀，水泵启动后并且出水口压力达到要求的大小时再把闸阀打开进行正常排水。阀门转动时需要的力矩比较大，一般需要两个工人一同转动阀门手柄才能正常开启和关闭闸阀；3）检修维护困难。当整个排水系统出现问题不能正常排水时，需要工人逐个检查排水设备，确定故障设备，进而进行维修。1.4 设计任务（1）确定寸草塔矿井的排水系统根据寸草塔矿井田的开拓方式，确定排水系统的方案。（2）进行排水设备的选择根据寸草塔矿井下涌水情况、井底车场布置情况

16、，选择水泵等设备的具体型号和类型。（3）校验排水设备能力进行管路布置、计算管路阻力损失、确定管路特性方程、确定水泵工况点，校验水泵选择的是否合理。（4）选择水泵所需的电动机。根据水泵的工况点各个参数，计算所需功率，选择配套的电动机。（5）设计水泵房、水仓。2 寸草塔矿的排水设备选型设计2.1 矿井设计原始资料（1）矿井开拓方式：矿井是斜井开拓，井筒长度1032m，倾角为16。（2）正常涌水量和最大涌水量：正常：200 m3/h；最大：300 m3/h。（3）正常和最大涌水期：正常涌水期：300天；最大涌水期：65天。（4）矿水的密度及化学性能（值）矿水密度：1020 kg/m3；化学性能：中性

17、，=7。（5）矿井年产量和服务年限：矿井的年产量：270万吨；服务的年限：43年。 2.2 确定排水系统2.2.1排水系统要求由于煤矿自然环境特殊，所以煤矿对排水设备的要求要比其他生产条件要严格的多。不仅要考虑防火、防爆、通风；还要考虑水文地理条件、水的酸碱性等问题，设计选用合理的设备，充分发挥设备的生产能力，是选型设计的关键。1）必须要有工作水泵、备用水泵和检修水泵。2）工作水泵的排水能力，是应该能在20小时内排除矿井24小时的正常涌水量；备用水泵的排水能力，应不小于工作水泵的排水能力的70%，并且工作和备用水泵的总能力，应能在20小时内排出矿井24小时的最大涌水量；检修水泵的能力，应不小于

18、工作水泵的排水能力的25%。3）水文地质条件复杂的矿井，可以根据具体情况，在主要泵房内预留一些位置去安装一定数量水泵，可以方便增设水泵。4）对于正常涌水量50m3/h,且最大涌水量100m3/h的矿井，可选用2台水泵，其中一台工作，一台备用。5）主要排水设备必须有工作和备用的水管，其中工作水管的能力配合工作水泵在20小时内排除矿井24小时的正常涌水量；工作和备用水管的总能力，应能配合工作和备用水泵在20小时内排出矿井24小时的最大涌水量。2.2.2确定排水系统对于巷道低于地面的矿井，要求涌入矿井中的水，需要用排水设备将水排到地面。目前我国的大部分矿井都是采用这种排水方式。根据不同开采水平以及各

19、水平大小不同的涌水量，可以采用不同的排水系统。竖井时，采用单水平开采的时候，可以采用直接排水系统将井下全部涌水集中到井底车场的水仓内，然后用矿井排水设备将矿水排到地面。当有两个或更多水平的开采时，可有多种方案供选用。就两个水平而言，有3种方案。1）直接排水系统直接排水系统，是指矿井中的涌水通过矿井排水的设备直接排到地面上。或者说当各水平的涌水量都很大的时候，可以在矿井中设置如水仓、泵房等设施，将不同水平的矿水排到地面。优点：其系统比较简单，开拓量比较小，基建投资较低，同时上、下两个水平的排水设备不会产生干扰；缺点：井筒内敷设管路多。图2-1直接排水系统Figure 2-1 direct dra

20、inage system2）集中排水系统上水平有较小的涌水量时，可以把上水平的矿井涌水下放到下水平，然后用下水平的矿井排水装置将矿水直接排到地面上。比如说采用单水平开采的矿井，就会使用直接将矿水排到地面的系统。优点：系统只需要一套排水设备；缺点：如果将上水平的矿井涌水排到下水平后再往上提，损失能量，增加电耗。3）分段排水系统此系统指的是矿井中的涌水经过几段排水设备排出地面。通常应用在一些矿井比较深，又受到排水能力大小限制的矿井排水。即下水平的水量小或者井过深，可以将下水平的水排到上水平的水仓，然后一起排出地面。缺点：当上水平的矿井排水设备因故停止运行，而又急需要排水时，两个水平均存在被水淹没的

21、可能性。图2-2分段排水系统Figure 2-2 segmented drainage system考虑到本设计煤矿的原始资料，矿井是斜井开拓，矿井涌水量较小，可以由下水平的矿井排水装置将矿水直接排出地面。因此确定采用集中排水系统，可以在矿井井底车场的附近设立中央水泵房，将井底所有矿水集中直接排至地面。2.3 水泵的选型2.3.1 水泵必须排水能力计算根据参考文献煤矿安全规程的要求，可以计算水泵的排水能力为：1）正常涌水时水泵应具备的排水能力为=1.2200=240m3/h (2-1)2）最大涌水时水泵应具备的排水能力为=1.2300=360m3/h (2-2)式中： 工作水泵具备的总排水能力

22、，m3/h； 工作和备用水泵具备的总排水能力，m3/h； 矿井的正常涌水量，m3/h； -矿井的最大涌水量，m3/h。2.3.2 估算水泵扬程377m (2-3)式中： 测地高度， m； 矿井的深度，285m； 矿井的吸水高度，取m ； 管子高于井筒的深度，取 m ； 管路效率，矿井为斜井时，当 时，取，取0.77。2.3.4 排水设备初选根据以上参数，参照参考文献泵产品样本可以初步确定矿井需要的水泵型号，见表2-1。表2-1 水泵型号、参数表 Table 2-1 pump type, parameter list型号流量扬程转速轴功率配用功率效率必需汽蚀余量QHnPam3/Hmr/minkW

23、kW%mMD155-6761554022950229.2280745.0PJ1506300384.91480408.4500773.0MD280-4392803871480383.1450774.72.3.5 水泵台数方案一：MD155-676型水泵额定流量155m3/h，额定杨程402m。则工作泵台数：，n1=2。备用水泵台数：，故n2=2。检修泵台数：，n3=1。总台数：n=5。方案二：PJ1506型水泵额定流量300m3/h，额定杨程384.9m。则工作泵台数：，n1=1。备用水泵台数：，故n2=1。检修泵台数：，取n3=1。总台数：n=3。方案三：MD280-439型水泵额定流量280

24、m3/h，额定杨程387m。则工作泵台数：，n1=1。备用水泵台数：，故n2=1。检修泵台数：，n3=1。总台数：n=3。三种型号所需水泵台数，见表2-2。表2-2 不同型号所需水泵数量Table 2-2 number of pumps required for different types of models型号工作泵台数备用泵台数检修泵台数MD155-676221PJ1506111MD280-439111根据计算，对于MD155-676 ，5台水泵，铺设3趟管路，其管路系统布置见图2-2；对于PJ1506，3台水泵，铺设2趟管路，管路系统布置图见图2-1；对于MD280-439，3台水泵

25、，铺设2趟管路，管路系统布置图见图2-1。 图2-3 三台水泵管路布置方式Figure 2-3 three pump piping arrangement 1) 三台水泵和两条管路的布置方式，见图2-3。其中当一台水泵开始工作的时候，可以使用其中任一趟管路排水，另外一趟管路作备用；当两台水泵同时开始工作的时候，可以分别使用一趟管路排水。 图2-4 五台水泵管路的布置Figure 2-4 five pump line layout2）五台水泵及三条管路的布置，见图2-4。在正常涌水时期时，当两台泵开始工作的时候，可以使用其中任意两趟管路分别进行排水，另外一趟管作备用；在最大涌水期时，当四台泵开始

26、工作的时候，使用三趟管路进行排水，水泵在并联的管路上开始工作。2.4 管路选择排水管管径需要考虑在一定的流量下，使运转费用和初期投资费用两者之和最低。由于管路的初期投资费用与管径成正比，但是运转所需的电耗与管径成反比。因此如果管径选择偏小，则水头损失大，电耗高，但初期投资少；若管径选择偏大，则水头损失小，电耗低。管径是确定运转费用在总费用中所占比重的决定因素，选择时应该综合两方面考虑找出最佳的管径。2.4.1选择管材选择管材主要取决于管道所需承受的压力大小。由于矿井排出的水一般会进入水池或水沟，因此压力与井深成正比。通常情况，在井深不超过200m的情况下，多采用的是焊接钢管；当井深超过200m

27、时，采用的是无缝钢管。吸水管采用的是无缝钢管。分析矿井的原始资料可知，矿井井深超过200m，所以采用的是无缝钢管。2.4.2 确定管径排水管的管径选择是需要考虑的是，在一定的管路流量下，使运转的费用和初期的投资费用之和最低。因为管路的初期的投资费用和管径是正比的关系，但是运转的电耗和管径是反比的关系。因此管径一旦选择偏小，会使水头损失变大，电耗变高，但是初期的投资较少；若管径的选择偏大，会使水头损失变小，电耗变低，但是初期的投资费用变高。因此，管径选择是决定运转费用在总费用中所占比重的重要因素，选择的时候需要综合考虑找出最合适的管径。排水管的内径计算 (2-4)式中： 排水管的内径，m； Q

28、排水管具有的流量，m3/h； 排水管中具备的流速，一般取经济流速=（m/s）。所选水泵的排水管内径，见表2-3：表2-3 水泵排水管内径表Table 2-3 inner diameter of the pump 型 号MD155-676PJ1506MD280-439额定流量 (m3/h)155 300280(m)0.1580.1910.2190.2650.2120.2572.4.3 计算管壁厚度 (2-5)式中： 标准管的内径，cm； 管材的许用应力，无缝钢管取=80MPa； p 管内水压，； C 管壁附加的厚度，无缝钢管C=0.10.2cm，取0.15cm。方案一：MD155-676型水泵初

29、选壁厚8mm进行计算，此时，所需壁厚： 计算可得，8mm的壁厚能够满足要求，采用型号为2038的排水管。 方案二：PJ1506型水泵 初选壁厚8mm进行计算，此时，所需壁厚： 计算可得，8mm的壁厚能够满足要求，采用型号为2458的排水管。 方案三：MD280-439型水泵 初选壁厚8mm进行计算，此时，所需壁厚： 计算可得，8mm的壁厚能够满足要求，采用型号为2458的排水管。 所选水泵排水管规格，见表2-4。表2-4 水泵排水管规格表Table 2-4 specification for pump drain型号MD155-676PJ1506MD280-439排水管规格（mm）203824

30、5824582.4.4 吸水管的内径计算为了提高水泵吸水的性能，预防产生气蚀现象，吸水管的直径一般会比排水管的直径大，流速大约在0.81.5m/s范围内，所以吸水管的内径 (2-6)所选水泵的吸水管内径，见表2-5表2-5 水泵吸水管内径表Table 2-5 inner diameter of pump suction pipe型 号MD155-676PJ1506MD280-439额定流量 ()1553002800.1830.2160.2440.290.2370.282查阅手册可得壁厚与排水计算一样，所选水泵吸水管规格见表2-6。表2-6 水泵吸水管规格表Table 2-6 specifica

31、tions of pump suction pipe型号MD155-676PJ1506MD280-439吸水管规格（mm）2038273827382.4.5 估算管子的长度水泵管路布置图，见图2-5。图2-5 水泵管路布置图Figure 2-5 pump piping layout估算排水管的管道长度： (2-7)式中： 水泵房中排水管的管道长度，通常取L1=2030m； 管子道中管子的长度，通常取L2=2030m； 井口出水管的长度，一般取L3=1520m。排水管道的长度，Lp=348m。吸水管管道的长度，Lx=8m。2.5 计算工况点2.5.1水泵工况点的概念及调节方法1）概念水泵的压头特

32、性曲线与管路特性曲线有一交点，这个交点就是水泵的工作状况点，简称工况点。2）调节方法A.闸门节流法当把排水阀闸门关小时，相当于在管路中附加了一个局部阻力，则管路特性曲线变陡，泵的工况点就沿着扬程曲线向流量减小的方向移动。B.减少叶轮的数目减少叶轮数目，可降低多级泵的扬程，从而改变泵的扬程特性曲线。C.削短叶轮直径削短叶轮直径后，水泵的扬程、流量和功率都将减小，从而改变泵的特性曲线，使工况点也发生变化。D.变频调速法当水泵叶轮转速变化时，水泵性能曲线将相应的上下移动，其工况点随之相应改变，从而达到改变工况的目的。2.5.2 计算管路特性 对于已经选定管路的系统，可以用以下公式计算其管路特性： 新

33、管： （2-8） 旧管： （2-9）沿程阻力系数 吸水管： （2-10） 排水管： （2-11） 式中： 吸水管的内径，m； 排水管的内径，m。 吸、排水管的局部阻力系数，见表2-7。表2-7 局部阻力系数表Table 2-7 local drag coefficient table名 称简 图局 部 阻 力 系 数 闸板阀x/d1/8，3/8，5/8，7/8，197.8，5.52，0.81，0.07，0.01止回阀70，55，45，401.7，3.2，4.6，6.6，9.5，14底阀（带滤网）mm75，150，250，350，4008.5，6，4.4，3.4，3.1渐缩管0.1扩大管弯头弯头

34、 三通方案一：MD155-676型水泵排水管型号：2038；吸水管型号：2038。0.03470.0347方案二：PJ1506型水泵排水管型号：2458；吸水管型号：2738。0.03270.0316方案三：MD280-439型水泵排水管型号：2458；吸水管型号：2738。0.03270.03162.5.3 管路的阻力系数管路的阻力系数可以通过下式来计算： （2-12） 方案一：MD155-676型水泵排水管型号：2038；吸水管型号：2038。R=方案二：PJ1506型水泵排水管型号：2458；吸水管型号：2738。 R=1.44方案三：MD280-439型水泵排水管型号：2458；吸水管

35、型号：2738。R=1.44管路特性方程：方案一：MD155-676型水泵新管：旧管：方案二：PJ1506型水泵新管：旧管：方案三：MD280-439型水泵新管：旧管：2.5.4 确定工况方案一：MD155-676型水泵管路流量与杨程数据表，见表2-8。表2-8 水泵流量与杨程数据表Table 2-8 pump flow and Yang Cheng data sheet0100200250300350290294.14306.56315.88327.26340.72290 297318.2334353.36376.24方案二：PJ1506型水泵管路流量与杨程数据表，见表2-9。表2-9 水泵

36、与流量杨程数据表Table 2-9 pump flow and Yang Cheng data sheet0100200250300350290291.44295.76299302.96307.64290 292.45299.8305.31312.05320方案三：MD280-439型水泵管路流量与杨程数据表，见表2-10。表2-10 水泵与流量杨程数据表Table 2-10 pump flow and Yang Cheng data sheet0100200250300350290291.44295.76299302.96307.64290 292.45299.8305.31312.0532

37、0所选水泵工况点用图来表示：方案一：MD155-676型水泵，见图2-6。图2-6 MD155-676型水泵工况点Figure MD155-676 2-6 pump operating point从图中可以得到：新管工况点：m3/h，m， 260kW。旧管工况点：m3/h，m，m245kW。方案二：PJ1506型水泵，见图2-7。图2-7 PJ1506型水泵工况点Figure PJ1506 2-7 pump operating point从图中可以得到：新管工况点：m3/h，m，m， 90kW。旧管工况点：m3/h，m，m560kW。方案三：MD280-439型水泵，见图2-8。图2-8 MD

38、280-439型水泵工况点Figure MD280-439 2-8 pump operating point从图中可以得到：新管工况点：m3/h，m， 400kW。旧管工况点：m3/h，m，m390kW。根据参考文献煤矿井下排水设计技术规定，水泵工况点的效率，一般不低于70%，HsM不应该小于5m。MD155-676型水泵，均不足70%。所以舍弃方案一。2.6 水泵装置效率的计算矿井排水的装置是由水泵、电机。管路等组成。矿井排水时的装置的效率可以定义为：排水装置输出的有效能量与排水装置的输入的能量的比值。管路的效率有表示，则装置的效率为： （2-13）式中： 水泵的工况点的效率； 电机的效率，

39、取0.92； 管道的效率； 传动的效率，取0.98。方案二：PJ1506型水泵方案三：MD280-439型水泵为了保证排水设备的经济运行，对斜井的排水装置效率要求。方案二和方案三均符合要求。2.7 排水时间校验 管路产生污垢后，水泵的流量会减小，因此排水时间应该按照管路产生污垢后工况点流量校核。方案二：PJ1506型水泵（1）正常涌水时每天的排水小时数： （2-14） =24240/1442 =13h（2）最大涌水时每天的排水小时数： （2-15） =24360/2442 =9.8h方案三：MD280-439型水泵（1）正常涌水时每天的排水小时数： =24240/1300 =19.2hh（2）

40、最大涌水时每天的排水小时数： =24360/2300 =14.4hh以上计算，排水的时间都小于20h，符合参考文献煤矿安全规程规定。2.8 经济性校核方案二：PJ1506型水泵=0.740.850.850.8=0.68，=0.750.68。方案三：MD280-439型水泵=0.780.850.850.8=0.68，=0.790.68。2.9 稳定性校核 方案二：PJ1506型水泵=0.9412=371（m） 方案三：MD280-439型水泵=0.9460=414（m）2.10 经济流速校核方案二：PJ1506型水泵吸水管的流速（m/s） 排水管的流速（m/s） 方案三：MD280-439型水泵

41、吸水管的流速(m/s)排水管的流速(m/s) 通过计算可知，方案二不符合经济流速的规定，舍弃方案二。2.11 吸水高度的校核水泵吸水高度的确定，应该用管路没有产生污垢时的工况为计算依据。 取=9.81Pa，=0.235Pa，=9.81N/，允许的吸水高度是： （2-16）带入数据： =4.35m实际的吸水高度，符合要求。2.12 电动机功率为了保证电动机运行可靠，电动机功率应该由新管工况点来决定。 （2-17）式中： 电动机容量富余系数，当水泵轴功率大于kW时，取=。带入数据，可得：=kW MD280-439型水泵使用配套的电动机为YB24501-4-6kV，功率kW，大于计算值，满足要求。2

42、.13 经济指标计算2.13.1 电费1）年电耗 （） （2-18） 式中： 1.05辅助用电的系数； 矿水的重度，N/m3 ； 水泵工况点流量，； 水泵工况点扬程，m； 水泵工况点效率； 传动的效率，0.98； 电机的效率，0.92； 电网的效率，通常选取=0.95-0.97，取0.96； , 正常和最大涌水时水泵的工作台数； , 正常和最大涌水时水泵的工作天数； ,正常和最大涌水时水泵的工作时间。 （）2）吨水百米电耗吨水的百米电耗与水泵的效率、传动的效率、电动机的效率、管路额效率的乘积是反比的关系，它反映的是矿井额排水系统的总效率，是一种能够比较科学、全面的评价排水设备运行情况的经济指标

43、。参考文献煤矿井下排水设计技术规定规定：排水设备的吨水的百米电耗规定上应小于0.5，否则就会认为是低效的设备，不建议采用。 （2-19） 式中： 吨水的百米电耗，。 = =0.43计算可得吨水的百米电耗小于0.5，符合规定 。3）年电费年电费等于当地工业电价Cd（元/度）与年电耗量之积，即 （2-20）则年电费为：=0.13.1106=31 万元2.13.2 年折旧费折旧费应包括设备及建筑折旧费1）设备折旧费为 （2-21）2）建筑折旧费 （2-22）折旧率一般可选取5%。3）年折旧费 （2-23）查阅参考文献煤矿生产经营费指标可以知道：S2=2.94 万元2.13.3 年工资费工资应包括基本

44、工资。辅助工资和附加工资。通常可以按下式概算 （2-24）式中： 每日应出勤的人数； 在册系数，k=1.3； 工资单价，元/工、年。查阅参考文献煤矿生产经营费指标可以知道：S3=0.69 万元2.13.4 维修费维修费是指设备大、中、小修以及日常维修所需的工人工资及材料费。 （2-25）式中： 设备费； 维修费占设备费的比例。查阅参考文献煤矿生产经营费指标可以知道：S4=0.65 万元2.13.5 其他费用其他费用是工程不可预见费，即： （2-26）式中： 其他费用占工人工资的比例，一般可取15%。查阅参考文献煤矿生产经营费指标可以知道：S5=0.17 万元2.13.6 年排水费 （2-27）

45、=31+2.94+0.69+0.65+0.17=34.45 万元2.13.7 年排水费用指标 （2-28）式中： 年排水费用，此处以元计； 年排水量，m3。= 元/m33 水泵房、水仓的确定3.1水泵房简介1.一般规定：（1）水泵房一般都会设置在靠近井底车场，要求其有良好的通风条件，可以方便去搬运设备。（2）通常来说，主水泵房和中央变电所之间，需要建有防火门来分隔两个部分。当矿井因为扩大开采和延伸，使有可能增加涌水量的时候，应该考虑留有增加多余水泵的地方。（3）对于排水量在100m3/h及其以上的水泵应该设有吸水井独立工作。（4）当有功率大于100kW的电动机时，主水泵房应该设置起重梁。（5）

46、为了保证安全，水泵房必须有防水闸门。在闸门关闭的时候，泵房应该留有能够独立的通风巷道来通风。（6）水泵至少要设置两个出口：其中一个出口通到井筒是通过斜巷，而且应该高出7m以上较于泵房底板；另外一个出口在井底车场，在这个出口通道内，应该设置方便关闭的密闭门。泵房和水仓的连接通道应该设置控制闸门，要求安全可靠。2.水泵房是为了安装水泵、电动机等设备的硐室，主水泵房都靠近井底车场。这样布置的作用是：（1）运输巷道朝着井底车场倾斜，有利于矿水沿排水沟流向水仓。（2）矿井排水设备方便运输。（3）水泵房靠近井筒，缩短了管路的长度，节约管材，减少了管路水头损失，增加了排水工作的可靠运行。（4）水泵房靠近井底

47、车场，通风好，改善了水泵与电机的工作条件。（5）水泵房靠近中央变电所，供电线路较短，减少了供电损耗，这对那些耗电量很多，运转时间又比较长的排水设备而言，具有重要的经济意义。3.2 计算泵房泵房的大小主要是根据泵机组的数量和外形尺寸来确定。各机组之间的距离，取m。泵与近壁距离不小于0.7m。泵与轨道的距离，不妨碍搬运设备。泵房高度按照泵房内管路的实际高度、起吊设备和起吊时的伸缩高度来确定，取m。水泵房地面标高比水泵房出口与井底车场的底板标高高出0.5m。水泵顺着泵房的长度轴向排列。水泵房轮廓尺寸根据安装设备的最大外形尺寸、通道宽度和安装检修条件等来确定。水泵房主要尺寸遵守矿井安全规程规定。一般情况下泵房都是采用一条轴线布置法。图3-1 三台水泵两趟管路泵房布置图Figure 3-1 three pumps pumping station pipeline layout 2泵房的尺寸计算（1）泵房长度指泵房两端之间的距离. （3-1） 式中： 泵组台数； 泵基础长度； 泵基础之间的间距，取1.82.0m，以能把设备拆下放在其间检修为准