淄矿集团巴彦高勒矿井排水系统设计(最新版)

1、 内蒙古黄陶勒盖煤炭有限责任公司巴彦高勒矿井排水系统改造方案设计淄博矿业集团设计院有限责任公司二一五年十一月内蒙古黄陶勒盖煤炭有限责任公司巴彦高勒矿井排水系统改造方案设计工 程 代 号：F137工 程 规 模：1000万/a院 长：总 工 程 师：副 院 长：淄博矿业集团设计院有限责任公司二一五年十一月设 计 编 制 人 员 名 单专业姓名职称及职务签 字职 责机 电徐正江工 程 师设 计检 查机 电严 斌工 程 师机 电张永安高级工程师采 矿杨文华工 程 师采 矿孟 壮工 程 师采 矿郑方翔工 程 师采 矿颜 村副 所 长工 程 师所 审机 电李庆明所 长工 程 师采 矿丁亚军副 院 长高级

2、工程师院 审采 矿李继强总工程师高级工程师目 录目 录- 1 -一、矿井概况- 1 -二、矿井水文地质- 2 -三、矿井中央泵房排水能力- 2 -四、矿井排水系统改造必要性- 3 -五、排水系统改造方案- 4 -四、西翼直排泵房水泵选型- 14 -五、西翼泵房钻孔排水位置选址与选型- 28 -六、西翼泵房水处理站选型- 29 -七、水仓容量及断面的确定- 30 -八、泵房水仓布置方案- 30 -一、矿井概况内蒙古黄陶勒盖煤炭有限责任公司是由山东淄博矿业集团有限责任公司和乌审旗世林化工有限责任公司共同出资组建的股份公司，山东淄博矿业集团占60%股份，世林公司占40%股份，矿井生产能力1000万t

3、/a。矿井采用立井开拓，前期在井田东部边界附近工业广场内布置主立井、副立井和回风立井，井底水平+660m。主立井垂深612m，井筒直径8.2m，净断面52.8m2，装备二对36t箕斗，承担矿井的煤炭提升及部分进风任务；副立井井口到井底车场垂深611m，井筒直径9.0m，净断面63.6m2，装备一对一宽一窄罐笼、交通罐和玻璃钢梯子间，主要担负矿井的矸石、材料、设备运输和上下人员等辅助运输任务，为矿井的主要进风井兼安全出口；回风立井垂深611m，井筒直径7.0m，净断面38.5m2，装备玻璃钢梯子间，为专用回风井兼安全出口，服务于一、二、五分区，即11、21、31、12、22、32、15、25、3

4、5盘区。后期在井田中部增设一回风立井，主要服务于三、四分区，即13、23、33、14、24、34盘区。全井田共划分三个水平，第一水平设在主采煤层3-1煤层中，开采2-1、2-2中和3-1煤，第二水平设在4-1煤层中，开采4-1和4-1下两层煤，第三水平设在5-1煤层中，开采4-2上、4-2中、4-2下、5-1和5-2五层煤。井田平面上分为5个区，东西大巷以北为2个区，大巷以南为2个区，北部大巷以东区域为1个区，全井田共分为15个盘区，编号分别为：一水平11、12、13、14、15盘区，二水平21、22、23、24、23盘区，三水平31、32、33、34、35盘区。盘区编号的两位数第1位为水平号

5、，第2位为水平盘区号，如12盘区：是第一水平的二盘区。首采区为11盘区，主采3-1煤，采用长壁式综合机械化采煤法，一次采全高采煤工艺。矿井在副井井底车场附近建有主排水系统，设中央泵房、水仓；泵房内安设5台BQ550-688/18-1600/W-S型矿用隔爆潜水电泵，水泵配用YBQ-1600/4-S(10000) 型矿用隔爆型潜水电泵用电动机，预留1台潜水泵位置。正常涌水期2台工作，2台备用，1台检修，最大涌水期3台工作。排水管路选用3趟D377×18型环氧树脂复合钢管(基材是无缝钢管)，管路沿副井井筒敷设至地面。正常涌水期2趟管路工作，1趟备用，最大涌水期3泵3管运行。水仓容量815

6、9 m3。此外，本矿井设置抗灾潜水泵，潜水电泵排水系统选用3台BQ550-688/18-1600/W-S型矿用隔爆潜水电泵，配用YBQ-1600/4-S(10000) 型矿用隔爆型潜水电泵用电动机，最大涌水期3台工作。矿井在副井底车场附近建井下矿井水处理站，设计处理能力960m3/h。处理后矿井水由中央泵房水泵排至地面储水池，再通过水泵经两趟D450×32PE管排至七一水库，管路长度约为17km。二、矿井水文地质1、水文地质呼吉尔特矿区巴彦高勒井田的直接充水含水层以裂隙含水层为主，孔隙含水层次之，直接充水含水层的富水性微弱，补给条件和径流条件较差，以区外承压水微弱的侧向径流为主要充水

7、水源，大气降水为次要充水水源；煤层虽位于地下水位以下，但直接充水含水层的单位涌水量q<0.1L/s·m（q=0.004400.0651L/s·m）；间接充水含水层萨拉乌素组（Q3s）孔隙潜水含水层的单位涌水量q=1.005.00L/s·m，富水性强，区内没有水库，无湖泊等地表水体，无常年地表径流，潜水含水层与煤层的间距较大，平均在500m以上，水文地质边界简单，地质构造简单。巴彦高勒井田总体地形北高南低、西高东低，海拔标高1262.41293.1m，井田内地形平缓，属于风积半流动和半固定沙丘地貌，新月形沙丘，新月形沙丘链及格状沙丘遍布全区，具风积半沙漠高原地

8、貌特征。井田内没有常年地表径流，雨季大气降水汇集于洼地之中，通过风积砂渗入地下，补给松散层潜水含水层。根据2012年11月山东泰山地质勘查公司编制完成了内蒙古呼吉尔特矿区巴彦高勒矿井水文地质补充勘探报告，全矿井的正常涌水量为796.86m3/h，最大涌水量为1195.29m3/h。依据煤矿防治水规定（2009年），矿井的正常涌水量超过180m3/h（西北地区），水文地质类型应为复杂，因此矿井按照水文地质条件复杂性设防。2、矿井实际涌水量矿井首采区为11盘区3-1煤， 31101工作面已回采完毕，现回采31102工作面，根据矿井实际揭露，工作面涌水较大，矿井现正常涌水达到900 m3/h。根据矿

9、井接续，矿井已对12盘区3-1煤层开拓，预计明年3月份12盘区首采面回采，预计12盘区回采时正常涌水量826m3/h，最大涌水量1240m3/h。矿井11盘区、12盘区2个工作面同时生产时，矿井正常涌水量1726 m3/h，最大涌水量2589 m3/h（正常用水量1.5倍）。三、矿井中央泵房排水能力矿井中央泵房安装有5台BQ550-688/18-1600/W-S型矿用隔爆潜水电泵，配用YBQ-1600/4-S(10000) 型矿用隔爆型潜水电泵用电动机。正常涌水期2台工作，2台备用，1台检修，最大涌水期3台工作。泵房预留1台潜水泵位置。排水管路选用3趟f377×18型环氧树脂复合钢管

10、(基材是无缝钢管)，分段选择壁厚。正常涌水期2趟管路工作，1趟备用，最大涌水期3泵3管运行。在地面排水管路上配置了Z941H-25 DN350 PN2.5MPa电动闸阀，水泵出口设置了Z441H-100型DN250 PN10MPa楔式闸阀与HH44X-100型DN250 PN10.0MPa缓闭微阻止回阀。水泵的运行工况如下：旧管(管路淤积阻力系数取1.7时)：流量635 m3/h，扬程651m；新管(管路未淤积时)：流量651 m3/h，扬程639.5m，效率79%。矿井主排水潜水泵排水能力见下表主排水潜水泵技术参数表内容单位技术参数新管旧管排水设备水泵型号BQ550-688/18-1600/

11、W-S水泵台数台5电机型号YBQ-1600/4-S(10000)电机参数1500r/min 1600kW排水管路3-DN377×18正常涌水期水泵工作台数台22排水管工作趟数22流量m3/h651635扬程m639.5651效率%7980.5排水能力m3/h13021270最大涌水期水泵工作台数台33排水管工作趟数33流量m3/h651635扬程m639.5651效率%7980.5排水能力m3/h19531905四、矿井排水系统改造必要性根据矿井开采、开拓情况，矿井在11盘区、12盘区各一个工作面生产，结合矿井下一步对盘区调整，为解决工作面附采时，原煤含水量大问题，13盘区工作面走向

12、调整为东西走向，12盘区工作面走向也为东西走向，工作面为仰采，工作面涌水流入采空区，考虑老空积水影响盘区内接续工作面安全，在盘区西部边界处，垂直于3-1煤大巷沿煤层布置两条排水巷（一进一回、间距30m），在低洼处设置集中排水点，对工作面、采空区进行排水。同时矿井西翼三条大巷沿煤层掘进，3-1煤层大巷起伏变化、矿井涌水量变化等条件，对矿井排水系统进行改造必要性分析如下：1、矿井11盘区、12盘区同时生产时，矿井正常用水量为1726 m3/h，最大用水量2589 m3/h。矿井现主排水系统正常排水能力1270m3/h，最大排水能力1905m3/h，矿井现有主排水系统排水能力不足。2、矿井定位为水文

13、地质复杂矿井，根据煤矿安全规程规定，抗灾潜水泵排水能力不小于最大用水量，现有3台抗灾潜水泵能力不足。3、西翼三条大巷为沿煤层掘进，掘进到11、12盘区边界时底板标高为+630m，井底车场标高为+660m，盘区涌水无法自流至井底水仓。4、12盘区投产在即，必须建排水系统排出面后涌水。综上分析，为了确保矿井安全生产，保证12盘区工作面顺利投产，在12盘区边界最低点新建泵房已迫在眉睫，同时考虑矿井11、12盘区两个工作面同时生产现有主排水系统能力已不能满足矿井排水要求，对矿井排水系统应通盘考虑，改造是十分必要的。五、排水系统改造方案根据矿井开拓情况及盘区布置，12盘区回采时，采煤面面后涌水流入采空区

14、，面前涌水通过安装在顺槽水泵排至井底水仓，11盘区现回采工作面涌水直接由水泵排至井底水仓，当回采13盘区时，面前涌水通过顺槽水泵排至井底水仓，面后涌水流入采空区；两工作面采空区涌水通过边界两条排水巷排入西翼新建水仓，通过新建西翼泵房外排，考虑到14、17盘区开拓，依据生产揭露的实际情况，确定了矿井西翼正常涌水量826m3/h，最大涌水量1240m3/h，井底（东翼）正常涌水量为900m3/h，最大涌水量为1349m3/h考虑，矿井正常涌水量为1726m3/h，最大涌水量为2589m3/h。根据矿井涌水量、井下盘区布置及现有主排水系统情况，对矿井排水系统改造提出直排和接力排水两个方案，具体改造方

15、案论述如下： （一）方案一 建西翼泵房直排、中央泵房增加1台抗灾潜水泵1、新建西翼泵房根据矿井规划，后期在12盘区、13盘区西部边界、3-1煤大巷回风大巷附近，建回风立井，结合矿井开拓开采西翼盘区时，盘区距离现有工广越远，直线距离约3.5公里，考虑矿井后期供电电压降、风机供电等问题，应建地面变电站，给通风机及通过钻孔给井下后续盘区设备供电。在井下与地面风井广场对应位置，在3-1辅助大巷与3-1主运大巷之间建西翼泵房。泵房标高+630.4m，地面标高+1277.31m，排水高度646.91m。根据确定涌水量及排水高度，西翼泵房内初选5台MD600-70×12多级耐磨离心泵（或6台MD4

16、20多级耐磨离心泵，工作3台、备用2台、检修1台）其中工作2台、备用2台、检修1台。考虑矿井14和17两个盘区工作面同时生产时，预计涌水量会增加，泵房预留满足正常涌水量1500m3/h，最大涌水量2100m3/h排水能力的排水设备。西翼泵房再预留1个直排地面泵位。为了不在风井地面工广建更多建筑物，减少风井地面工广征地面积，确定在西翼泵房附近建井下水处理系统，处理能力按960m3/h（与现副井底水处理系统能力相同），矿井涌水经过处理达标后流入西翼水仓，由西翼泵房直排地面，再通过地面管路接入北侧（已有）两趟D450×32PE管排至七一水库。矿井生产转移到西翼14、17盘区时，矿井涌水都集

17、中到西部，为了充分发挥井底中央泵房排水设备及水处理设施作用，不造成重复投资，考虑后期在西翼泵房再安装2台MD500-57×3型多级耐磨泵接力排水泵，通过敷设3-1煤回风大巷两趟325×12管路排至井底矿井水处理站，处理后进入井底水仓，由中央泵房水泵直排地面。确定西翼泵房前期安装5台MD600-70×12型多级耐磨离心泵，留有1个泵位，后期再增加两台2台MD500-57×3型，最终泵房安装7台水泵，预留1个泵位，泵房按8台水泵设计，泵房宽度5.4m、长度64m。根据泵房内水泵型号及台数，确定排水管路为三趟377×18无缝钢管，其中两趟工作、一趟备

18、用，通过钻孔直排地面。钻孔位置应与地面建筑物布置、井下巷道布置相结合来确定具体位置。 西翼泵房排水监控系统采用PLC完成数据采集与控制功能，能根据水害危险在地面控制进行操控。在水泵的出口管路安装有压力传感器，在出水管路上安装电动闸阀与流量传感器。水泵井下控制台设于西翼变电所内，通过PLC系统控制。压力、水位、电机温度、动静态绝缘监测保护等参数，均接入地面PLC，通过地面集控系统能够在地面调度室检测水泵开停情况及操作水泵开停。2、西翼水仓西翼水仓采用内外仓布置形式，根据煤矿安全规程规定，水仓的有效容量应能容纳8h的正常涌水量，即：V=8QZ=8×826=6608m3。考虑矿井受水威胁严

19、重，水仓容量预留一定富裕系数，确定水仓容量取9000 m3。半圆拱断面，支护厚度150mm，净宽4m，墙高1.5m，铺底200mm，水仓净断面12.2m²，掘进断面14.5 m²。3、西翼变电所根据西翼泵房内排水设备，同时考虑矿井14、17盘区开拓，确定建西翼变电所，变电所与泵房联合布置，变电所内安装PJG-10Y高压真空配电装置15台，其中进线2台、联络1台、供盘区掘进工作面4台、供水泵电源开关3台、供变电所内矿用防爆移变2台、备用3台，安装高压防爆软启动箱3台（一拖二），安装2台KBSG-315/10 10/1.2kV 315kVA矿用隔爆型干式变压器、7台KBZ矿用隔

20、爆智能型自动馈电开关(分开关设有选择性漏电保护装置，总开关设有后备漏电保护装置)、2台ZBZ-4/1140M 1140/133V 4kVA矿用隔爆照明变压器综合装置。根据设备布置确定变电所长度45m,半圆拱断面，净宽4.2m，墙高1.8m。4、中央泵房排水系统改造矿井现主排水系统正常排水能力1270m3/h，最大排水能力1905m3/h,满足矿井东翼开采时，矿井涌水量要求。西翼泵房直排加中央泵房排水能力，矿井正常涌水量时矿井排水能力2531m3/h，最大涌水量时矿井排水能力3161.5m3/h(西翼泵房开3台泵，3趟管路)。矿井总排水能力满足矿井涌水量要求，正常排水系统不需改造。考虑到矿井是水

21、文地质复杂矿井，现安装3台抗灾抢险泵，排水能力为1953m3/h,而矿井两个工作面同时生产时，最大涌水量2589m3/h，抢险潜水泵不满足煤矿安全规程第二百七十三条规定，应在原来泵房预留位置增加1台台BQ550-688/18-1600/W-S型矿用隔爆潜水电泵，在风井井筒敷设1趟377×18型环氧树脂复合钢管，则抢险潜水泵排水能力2604m3/h,满足排水要求。（二）方案二、 建西翼泵房接力排水，扩容井底主排水系统1、新建西翼泵房为了减少地面征地、缩短建设工期，12盘区投产在即，尽快解决12盘区面后涌水排放问题，确定在12盘区西翼边界、3-1辅助大巷与3-1主运大巷之间最低点建西翼排

22、水泵房，西翼块段涌水由西翼泵房排至井底水处理系统，经处理后流入井底水仓，最后中央泵房水泵排至地面水池，最后由地面水泵通过外排管路排入七一水库。泵房标高+630.4m，井底标高+660m，排水高度30m。根据涌水量及排水高度，确定西翼泵房安装5台MD500-57×3型多级耐磨离心泵，其中工作2台、备用2台、检修1台。根据泵房内安装水泵台数，确定在3-1煤回风大巷敷设3趟325×12无缝钢管至井底水处理站，其中2趟工作、1趟备用。正常涌水量泵房2台水泵对2趟管路排水能力1000m3/h>826×1.2=991.2m3/h，最大涌水量时3台水泵对3趟排水管路排水能

23、力1500m3/h>1240×1.2=1488m3/h。泵房排水能力满足矿井排水要求。考虑现井底水处理站能力无法处理矿井两个工作面生产时矿井涌水，可在西翼泵房附近建1套井下水处理系统，处理能力按960m3/h，矿井涌水经过处理后流入西翼水仓，由西翼泵房排至井底水仓。矿井14和17两个盘区工作面同时生产时，预计涌水量会加大，泵房预留满足正常涌水量1500m3/h，最大涌水量2100m3/h时的排水能力，西翼泵房再预留3个泵位。西翼泵房排水监控系统采用PLC完成数据采集与控制功能，能根据水害危险在地面控制进行操控。在水泵的出口管路安装有压力传感器，在出水管路上安装电动闸阀与流量传感

24、器。水泵井下控制台设于西翼变电所内，通过PLC系统控制。压力、水位、电机温度、动静态绝缘监测保护等参数，均接入地面PLC，通过地面集控系统能够在地面调度室检测水泵开停情况及操作水泵开停。2、西翼水仓西翼水仓采用内外仓布置形式，煤矿安全规程规定，水仓的有效容量应能容纳8h的正常涌水量，即：V=8QZ=8×826=6608m3。考虑矿井受水威胁严重，水仓容量预留一定富裕系数，确定水仓容量取9000 m3。半圆拱断面，支护厚度150mm，净宽4000mm，墙高1500mm，铺底200mm，水仓净断面12.2m²，掘进断面14.5 m²。3、西翼变电所根据西翼泵房内排水设

25、备，同时考虑矿井14、17盘区开拓，确定建西翼变电所，变电所与泵房联合布置，变电所内安装PJG-10Y高压真空配电装置15台，其中进线2台、联络1台、供盘区掘进工作面4台、供水泵电源开关3台、供变电所内矿用防爆移变2台、备用3台，安装高压防爆软启动箱3台（一拖二），安装2台KBSG-315/10 10/1.2kV 315kVA矿用隔爆型干式变压器、7台KBZ矿用隔爆智能型自动馈电开关(分开关设有选择性漏电保护装置，总开关设有后备漏电保护装置)、2台ZBZ-4/1140M 1140/133V 4kVA矿用隔爆照明变压器综合装置。根据设备布置确定变电所长度45m,半圆拱断面，净宽4.2m，墙高1.

26、8m。4、井底主排水系统扩容矿井两个盘区生产时，西翼涌水通过西翼泵房排至中央泵房，后由中央泵房直排地面时，矿井涌水量按正常涌水量1726m3/h，最大涌水量2589m3/h。现主排水系统正常排水能力1270m3/h，最大排水能力1905m3/h,已不满足矿井排水要求，应对井底主排水系统进行扩容。考虑到矿井为水文地质复杂矿井，现井下安装3台抗灾抢险泵，排水能力为1953m3/h,而矿井两个工作面同时生产时，最大涌水量达到2589m3/h，抢险潜水泵不满足煤矿安全规程第二百七十三条规定，可将正常排水系统的1台BQ550-688/18-1600/W-S型矿用隔爆潜水电泵作为抢险水泵使用，则抢险潜水泵

27、排水能力2604m3/h,满足排水要求。中央泵房内安设5台BQ550-688/18-1600/W-S型矿用隔爆潜水电泵和3趟D377×18型环氧树脂复合钢管，划拨1台水泵1趟管路作为抢险排水系统使用后，则正常排水系统排水泵有4台、排水管路2趟。根据矿井涌水量按正常涌水量1726m3/h，最大涌水量2589m3/h，对矿井主排水系统扩容，扩容泵房布置在主变电所与3-1回风大巷之间，现排水泵房东侧，沿现中央泵房通道方向向南施工10m为扩容泵房通道，再向西平行大巷方向施工扩容泵房，泵房长度按45m，宽度5.4m。扩容泵房内安装MD50057×12水泵6台，则主排水系统共有排水泵1

28、0台，其中5台工作、3台备用、2台检修。根据扩容泵房水泵台数，确定在矿井风井井筒内敷设4趟325×12无缝钢管，主排水系统共敷设排水管路6趟，其中4趟工作、2趟备用，正常涌水量泵房4台水泵对4趟管路排水能力2135m3/h>1726×1.2=2071.2m3/h，最大涌水量时6台水泵对6趟排水管路排水能力3270m3/h>2589×1.2=3107m3/h，矿井主排水扩容后满足矿井排水要求。扩容泵房排水监控系统采用PLC完成数据采集与控制功能，能根据水害危险在地面控制进行操控。在水泵的出口管路安装有压力传感器，在出水管路上安装电动闸阀与流量传感器。水泵

29、井下控制台设于西翼变电所内，通过PLC系统控制。压力、水位、电机温度、动静态绝缘监测保护等参数，均接入地面PLC，通过地面集控系统能够在地面调度室检测水泵开停情况及操作水泵开停。5、井底水仓扩容根据煤矿安全规程第二百八十条规定，正常涌水量大于1000m3/h的矿井，主要水仓有效容量计算公式为：V=2（Q+3000）=2×（1726+3000）=9452m3式中：V主要水仓的有效容积，m3；Q矿井正常涌水量，1726m3/h现井底水仓容量8159 m3，不满足煤矿安全规程要求，需要对井底水仓进行扩容。根据井底车场处巷道布置、兼顾扩容泵房布置和原有水仓位置，确定在井底车车场避难硐室门口向

30、西40m处开门口，按6°下山施工水仓清理斜巷58，转向东与3-1回风大巷平行施工水仓，水仓距3-1煤回风大巷净距离20m，水仓为半圆拱断面，支护厚度150mm，净宽4000mm，墙高1500mm，铺底200mm，水仓净断面12.2m²，掘进断面14.5 m²，长度200m，容量2000m。则井底水仓总容量为10159m3>9452m3满足煤矿安全规程规定。6、扩容泵房变电所矿井现主变电所已经无安装扩容泵房设备供电设备空间，必须新建一变电所，根据井底车场内巷道布置，变电所应与泵房就近布置，确定变电所布置在扩容泵房西侧，蓄电池电机车修理间与主变电所通道之间，与井

31、底大巷平行布置，距离3-1煤回风大巷净岩柱20m处，变电所内安装PJG-10Y高压真空配电装置7台，其中进线2台、联络1台、供水泵电源开关3台、备用1台，安装高压防爆软启动箱3台（一拖二），5台KBZ矿用隔爆智能型自动馈电开关(分开关设有选择性漏电保护装置，总开关设有后备漏电保护装置)，变电所高、低压电源都来自井下主变电所。根据设备布置确定变电所长度20m,半圆拱断面，净宽4.2m，墙高1.8m。三、方案比较根据以上确定的两个矿井排水系统改造方案，下面根据建设投资费用及其它优缺点进行比选，见矿井排水系统改造方案比选表（见下表）矿井排水系统排水改造方案比较表方案一方案二西翼泵房投 资排水设备：6

32、96.6万元供配电及自控系统设备：650.5万元，水处理设备：130万元设备安装费：168.6万元矿建工程投资：2307万元合计：3952.7万元排水设备：572.1万元供配电及自控系统设备：495.5万元水处理设备：130万元；设备安装费：137万元矿建工程投资：1917万元合计：3251.6万元井底主排水泵房改造投资潜水泵：178万元启动柜及电缆：36管路：60万元安装费：37万元合计：311万元排水设备：521.6万元供配电及自控系统设备：209.2万元设备安装费：178万元矿建工程投资：578.3万元合计：1487.1万元优点1、相对接力排水投资费用低。2、现矿井主排水系统基本不用改造

33、，对矿井生产影响小。3、矿井排水系统灵活，排水能力大；4、设备运行效率高。5、设备投入少，管理简单。1、水泵功率小，启动容易，对电网冲击小。2、不需要征地，不需要外协工作。3、西翼泵房设备功率小，线损低。4、不需要打钻孔，施工工期短。缺点1、水泵功率大，起动时对电网冲击相对大；2、矿井需提前征地，做外协工作；3、施工工期长。4、高扬程水泵，国内运用少。1、相对直排水系统，投资费用高；2、排水系统单一，排水系统不灵活；3、在井底车场建泵房、变电所，施工会对周围巷道影响；4、水泵运行效率低。5、排水系统能力小。6、设备投入多，管理较复杂。经以上方案比较，方案一设备投资费用低，设备投入少，管理简单，

34、相对接力排水灵活，排水能力大，虽有施工工期长等不利因素，综合考虑确定方案一为主导方案。六、西翼泵房排水设备选型方案根据确定的西翼块段正常涌水量826m3/h，最大涌水量1240m3/h。对西翼泵房排水设备选型，同时充分国内现用矿用排水泵质量及运行可靠型，结合集团公司以往常用排水泵，考虑西翼泵房排水设备选型方案如下：（一）方案一 1、选型依据正常涌水量826m3/h，最大涌水量1240m3/h泵房标高：ha=+630.4m出水标高：hb=+1277.31m垂高：H=hbha=646.91m排水方式：钻孔直排地面，地面接f450×32PE排至七一水库。2、初选水泵1）泵房最小排水能力的确

35、定正常涌水量时，工作水泵最小排水能力：式中：QB正常涌水量时，工作水泵最小排水能力，m3/h；Q正泵房担负的矿井正常涌水量，826m3/h。最大涌水量时，工作水泵最小排水能力：式中：QBm最大涌水量时，工作水泵最小排水能力，m3/h；Q大泵房担负的矿井最大涌水量，1240m3/h。2）水泵扬程的估算式中：HB水泵扬程估算值，m；H排水高度， m；S吸水高度， 5.5m；hg管道效率，取0.8。3）水泵型号选择及台数的确定根据计算的QB=991.2m3/h、QBm=1488m3/h及HB=815m，初选排水设备为MD600-70×12型水泵。其技术数据如下： Q1=600m3/h H1

36、840m P1=2000kW n1=1480rad/min4）水泵台数的确定工作水泵台数：，取工作水泵2台。式中：n1工作水泵的台数，台；QB正常涌水量时，工作水泵最小排水能力，991.2m3/h；QH所选水泵额定流量，600m3/h。备用水泵台数：，备用水泵2台。检修水泵台数：，取检修水泵1台。确定泵房内MD600-70×12水泵台数为5台，其中工作2台，备用2台，检修1台。3、排水管路选择1）排水管路数的选择根据泵房内水泵的型号及台数，确定敷设三路排水管，2路工作，1路备用，主排水系统图如下。 排水系统图2）排水管路的选择排水管内径 式中：dp排水管内径，mm；QH所选水泵额定流

37、量，600m3/h；V排水管经济流速，一般取1.52.2m/s，本设计取2m/s。排水管路壁厚：=0.5d。式中：d排水管内径，325mm；R2管材许用压力，选用无缝钢管，R2=80 MPa；P管内水压力，P=rgh=9.81×103×646.91=6297137Pa6.297MPa；d附加厚度，钢管为12mm，取1mm。参照无缝钢管的型号，排水管选用内径为325mm，壁厚18mm无缝钢管，即f377´18无缝钢管。3）排水管路流速验算式中：Vp排水管路流速，m/s；dp所选排水管内径，0.341m；Q1所选水泵额定流量，600m3/h。排水管路流速为1.82m/

38、s，在经济流速1.52.2m/s范围内，排水管路选择合理。4、吸水管路选择（1）吸水管路dx=dP+25=341+25=366mm式中：dx吸水管内径，mm；dp所选排水管内径，341mm。吸水管选用f426´10无缝钢管。（2）吸水管路流速验算式中：Vx吸水管路流速，m/s；dp所选吸水管内径，0.406m；Q1所选水泵额定流量，600m3/h。吸水管路流速为1.288m/s，。5、工作水泵的验算1）吸水管阻力损失计算吸水管附件等值长度管道内径为406mm吸水管附件等值长度：弯管等值长度为4m、底阀等值长度为50m、异径管等值长度为16m，弯管、底阀、异径管各为一件。=1×

39、;4+1×50+1×16=70m吸水管等值长度LxLx=+S=70+5.5=75.5m式中：Lx吸水管等值长度，m；吸水管附件等值长度，70mm；S吸水高度，水仓底板至水泵中心高度，5.5m。吸水管阻力损失式中：Hafx 吸水管阻力损失，m；1.7管道淤积的阻力系数；损失系数，0.0253；Lx吸水管等值长度，75.5m；dx吸水管内径，406mm；Vx吸水管路流速，1.288m/s。2）排水管阻力损失计算排水管附件等值长度管道内径为341mm排水管附件等值长度：闸阀为3.4m、弯头为3.4m、单流三通为27.1m、直流三通为13.6m，闸阀、弯头、单流三通、直流三通各2件

40、；异径管为13.6m，逆止阀弯管为190m，异径管、逆止阀各一件。则有：=2×3.4+2×3.4+2×27.1+2×13.6+1×190+1×13.6=298.6m排水管等值长度LpLp= H+L=646.91+298.6+60=1005.51m式中：LP排水管等值长度，m；H直排水高度，646.91m；排水管附件等值长度，298.6mm；L排水管在泵房内长度，60m。直排水管阻力损失式中：Hafp 排水管阻力损失，m；1.7管道淤积的阻力系数；损失系数，0.0255；Lp直排水管等值长度，1005.51m；dp排水管内径，341mm

41、；Vp排水管路流速，1.82m/s。地面排水管阻力损失式中：Hafp 排水管阻力损失，m；1.7管道淤积的阻力系数；损失系数，0.0255；Lp地面排水管等值长度（地面至七一水库13km），13000m；dp排水管内径，386mm；Vp排水管路流速，1.42m/s。3）管道的总损失Haf=HafX+Hafp1+Hafp2-Hcf=0.676+21.58+15033=139.3m式中：Haf 管路阻力总损失，m；Hafp1 排水管阻力损失，21.58m；Hafp2 排水管阻力损失，150m；Hafx 吸水管阻力损失，0.7m；Hc 新风井地面与七一水库的高差，33m；4）管道的阻力系数及管道特性

42、方程管道的阻力系数式中：R 管路阻力系数；Haf 管路阻力总损失，139.3m；Q 水泵额定流量，600m3/s。管道特性方程Hm=(H+S)+RQ2=646.91+5.5+3.87×10-4Q2式中：H排水高度，646.91m；S吸水高度， 5.5m；R 管路阻力系数,3.87×10-4。5）水泵工况点的确定取不同的Q值得出相应的H值，在MD600-70×12型水泵特性曲线上，如图所示，绘出管道特性曲线，得水泵工况点：Qm=630.45m3/h Hm=811.47m m=80.5% n=1480r/min特性曲线图6、验算水泵1）正常涌水量时的排水时间T正=15

43、.7220h2）最大涌水量时的排水时间T大=15.7220h3）电动机功率N=K×式中：N轴水泵轴功率，kW；Qm水泵在工况点处流量，630.45m3/h；Hm水泵在工况点处扬程，811.47m；hm水泵在工况点处效率，80.5%；g矿井水比重，1.02×103;电电机效率，96%。7、结论经计算，确定矿井西翼泵房排水设备选型如下：1）排水设备：MD600-70×12型水泵五台；其中：2台工作，2台备用，1台检修。配用YB710S2 -4型防爆电动机，功率2000kW，电压10kV，转速1488r/min。2）排水管选用f377×18无缝钢管三趟，其中：

44、2趟工作，1趟备用；吸水管选用f426×10无缝钢管。（二）方案二 1、选型依据正常涌水量Q正=826m3/h，最大涌水量Q大=1240m3/h排水高度：泵房标高：ha=+630.4m出水标高：hb=+1277.31m垂高：H=hbha=646.91m排水方式：钻孔直排。2、初选水泵1）泵房最小排水能力正常涌水量时，工作水泵最小排水能力：式中：QB正常涌水量时，工作水泵最小排水能力，m3/h；Q正泵房担负的矿井正常涌水量，826m3/h。最大涌水量时，工作水泵最小排水能力：式中：QBm最大涌水量时，工作水泵最小排水能力，m3/h；Q大泵房担负的矿井最大涌水量，1240m3/h。2）水

45、泵扬程的估算式中：HB水泵扬程估算值，m；H排水高度，646.91m；S吸水高度， 5.5m；hg管道效率， 0.8。3）水泵型号选择及台数的确定根据计算的QB=991.2m3/h、QBm=1488m3/h及HB=815m，初选排水设备为MD420-96×9型水泵。其技术数据如下： Q1=420m3/h H1838.3m P1=1600kW n1=1480rad/min4）水泵台数的确定工作水泵台数，取工作水泵3台。式中：n1工作水泵的台数，台；QB正常涌水量时，工作水泵最小排水能力，991.2m3/h；QH所选水泵额定流量，420m3/h。备用水泵台数，取备用水泵2台。检修水泵台数

46、，取检修水泵1台。确定泵房内MD420-96×9水泵台数为6台，其中工作3台，备用2台，检修1台。3、排水管路选择1）排水管路数的选择根据泵房内水泵的型号及台数，确定敷设3趟排水管，2趟工作，1趟备用，主排水系统图如下。 排水系统图2）排水管路的选择排水管内径的选择（两台泵共用一趟管路） 式中：dp排水管内径，mm；QH所选水泵额定流量，420m3/h；V排水管经济流速，2m/s。排水管路壁厚的确定：=0.5d。式中：d排水管内径，386mm；R2管材许用压力，选用无缝钢管，R2=80 MPa；P管内水压力，P=rgh=9.81×103×641.91=62971P

47、a6.2971MPa；d附加厚度，钢管为12mm，取1mm。排水管路选用f426´18无缝钢管。（3）排水管路流速验算式中：Vp排水管路流速，m/s；dp所选排水管内径， m；Q1所选水泵额定流量，2×420m3/h。4、吸水管路选择（1）吸水管路内径式中：dx吸水管内径，mm；QH所选水泵额定流量，420m3/h；V经济流速，1.5m/s。吸水管选用 f377´10无缝钢管。（2）吸水管路流速式中：Vx吸水管路流速，m/s；dp所选吸水管内径，0.357m；Q1所选水泵额定流量，420m3/h。5、工作水泵的验算1）吸水管阻力损失计算吸水管附件等值长度管道内径为

48、357mm吸水管附件等值长度：弯管等值长度为3.4m、底阀等值长度为45m、异径管等值长度为13.6m，弯管、底阀、异径管各为一件。=1×3.4+1×45+1×13.6=62m吸水管等值长度LxLx=+S=62+5.5=67.5m式中：Lx吸水管等值长度，m；吸水管附件等值长度，67.5mm；S吸水高度，水仓底板至水泵中心高度，5.5m。吸水管阻力损失式中：Hafx 吸水管阻力损失，m；1.7管道淤积的阻力系数；损失系数，0.0257；Lx吸水管等值长度，67.5m；dx吸水管内径，357mm；Vx吸水管路流速，1.16m/s。2）排水管阻力损失计算排水管附件等值

49、长度管道内径为390mm排水管附件等值长度：闸阀为4m、弯头为4m、单流三通为32m、直流三通为16m，闸阀、弯头、单流三通、直流三通各2件；异径管为13.6m，逆止阀弯管为190m，异径管、逆止阀各一件。则有：=2×4+2×4+2×32+2×16+1×190+1×13.6=315.6m排水管等值长度LpLp= H+L=646.91+315.6+60=1022.51m式中：LP排水管等值长度，m；H直排水管路长，646.91m；排水管附件等值长度，315.6mm；L排水管在泵房内长度，60m。排水管阻力损失式中：Hafp1 排水管阻力

50、损失，m；1.7管道淤积的阻力系数；损失系数，0.025；Lp直排水管等值长度，1022.51m；dp排水管内径，386mm；Vp排水管路流速，1.95m/s。地面排水管阻力损失式中：Hafp 排水管阻力损失，m；1.7管道淤积的阻力系数；损失系数，0.025；Lp地面排水管等值长度，13000m；dp排水管内径，386mm；Vp排水管路流速，1.99m/s。3）管道的总损失Haf=HafX+Hafp1+Hafp2-Hc式中：Haf 管路阻力总损失，m；Hafp1 排水管阻力损失，22.72m；Hafp2 排水管阻力损失，288.9m；Hafx 吸水管阻力损失，0.657m；Hc 新风井地面与

51、七一水库的高差，33m；代入数据有：Haf=0.657+22.72+288.933=279.28m4）管道的阻力系数及管道特性方程管道的阻力系数式中：R 管路阻力系数；Haf 管路阻力总损失，279.28m；Q 水泵额定流量，2×420m3/s。管道特性方程Hm=(H+S)+RQ2=646.91+5.5+3.96×10-4Q2式中：H排水高度，646.91m；S吸水高度，水仓底板至水泵中心高度，初选5.5m；R 管路阻力系数,3.96×10-4。5）水泵工况点的确定取不同的Q值得出相应的H值，在MD420-96×9型水泵特性曲线上，如图所示，绘出管道特性

52、曲线，得单台水泵的工况点：Qm=382.3m3/h Hm=884.39m m=73.6% n=1480r/min特性曲线图6、验算水泵1）正常涌水量时的排水时间T正=17.2820h2）最大涌水量时的排水时间T大=15.5620h3）电动机功率N=K×式中：N轴水泵轴功率，kW；Qm水泵在工况点处流量，382.3m3s；Hm水泵在工况点处扬程，884.39m；hm水泵在工况点处效率，73.6%；g矿井水比重，1.02×103;电电机效率，96%。7、结论经计算，确定矿井排水设备选型如下：1）排水设备：MD420-96×9型水泵七台；其中：3台工作，3台备用，1台检

53、修。配用YB710M2 -4型防爆电动机，功率P=1600kW，电压U10kV，转速n=1488r/min。2）排水管选用无缝钢管f426×20三路，其中：2路工作，1路备用；吸水管选用无缝钢管f377×10。（三）方案比较 方案比较：水泵选型方案优缺点比较见下表。水泵选型方案比较表 优缺点方案优 点缺 点方案一1、水泵台数少，操作维护简单。2、管路细，投资低。3、泵房工程量少，节省投资。1、单台水泵电机功率大，启动对电网冲击大。2、此型号水泵在集团公司未使用过，无替换可能。方案二1、管路粗，排水能力大。2、电机功率小，单机启动，对电网冲击小。3、此型号集团公司使用过，技术成熟。1、泵房内水泵水量多，操作维护较复杂。2、管路粗，投资大。3、泵房工程量大，投资较大、建设工期长。经过以上分析，方案一排水设备投入少、操作维护简单等优点、虽在集团公司内无此型号水泵，但考虑到水泵中主要是高压电机占大部分，在集团公司内可能调拨。所以确定选择方案一为主导方案。七、西翼泵房水仓布置方案根据井下巷道位置关系，结合水泵选型方案，对西翼泵房水仓的布置提出两个方案，具体如下：方案一：泵房布置在3-1辅助大巷与3-1主运大巷之间，水仓在3-1主运、回风大巷底下穿过。外仓466m，内仓