金河煤矿井下排水系统设计.doc

金河煤矿井下排水系统设计
井下排水
开采一采区时在+1240m水平设水泵房和主、副水仓,。
1、设计依据
由于矿井现已有3台MD155-67×5型离心式水泵,因此,设计以一采区排水量验算现有水泵能否满足一采区排水要求。
1)矿井涌水量
(1)根据前述预测,一采区开采时,正常涌水量为65m3/h,最大涌水量为161m3/h。
(2)井下生产用水量:防尘洒水用水量预计为 10m3/h;灌浆防灭火用水量预计为30 m3/h;
(3)设计一采区开采时涌出量:正常排水量为:65+10+30=105(m3/h);最大排水量为:161+10+30=201(m3/h);
2)排水垂高:,水泵房标高1240m,。
2、排水设备的选型计算
1)排水设备排水能力
(1)正常涌水量时工作水泵的最小排水能力
=126(m3/h)
式中:
Qr---矿井正常涌水量,105m3/h。
(2)最大涌水量时工作水泵的最小排水能力
=241(m3/h)
式中:
Qrm---矿井最大涌水量,201m3/h。
(3)计算水泵所需扬程
HB=Hp+H吸++1=+5+×21+1=(m)
式中:
Hp——排水高度,;
H吸——吸水高度,5m;
hw——吸、排水管管路损失扬程,经计算hw=21m;
——管路於积系数;
1——排水口富裕高度,取1m。
2)水泵选型
根据上述计算,设计利用矿井现有的MD155-67×5(P)型水泵3台,正常涌水时1台工作,1台备用,1台检修,最大涌水时2台工作,配套防爆电动机Y355M1-2,功率为220kW。水泵的性能参数见表7-2-5。
表7-2-5 MD150-67×5(P)型多级水泵技术参数表
型号
流量
(m3/h)
总扬程
(m)
转速(r/min)
电机功率
(kW)
电机电压
(kV)
效率
%
必须汽蚀余量(m)
MD155-67×5(P)
155
335
2950
220
10
77

3)管路直径计算
(1)排水管直径计算
=(m)
式中:Q额——所选水泵的额定流量,155m3/h;
V排——最有利管径的流速,;
经计算选择φ219×7mm的无缝钢管,外径219mm,壁厚7mm。
吸水管直径:D吸=D排+25=205+25=230mm
经计算选择φ273×8mm的无缝钢管, 外径273,壁厚8mm。
(2)管路流速计算
①排水管流速计算
=
式中:D排——排水管内径,。
吸水管流速计算
=
式中:D吸——吸水管内径,。
(3)排水管壁厚计算
=,取7mm
式中:
P——管子内部水的压力kgf/cm2,;
Dg——管子内径cm,;
Rk——许用应力,kgf/cm2,对无缝钢管为800 kgf/cm2;
a——考虑管路受腐蚀及管路制造误差时的附加厚度,cm,-;;
选用φ219×7无缝钢管能满足排水要求。
4)管路扬程损失计算
=11m
式中:
λ——水与管壁摩擦阻力系数,查表λ=;
d排——排水管直径,d排=;
v排——排水管流速,v排=;
g——重力加速度,g= m/s2;
Lj——管路计算长度,等于实际长度加底阀、逆止阀、闸阀、弯头、异形管、三通等附件的等值长度,m;管路计算长度见表7-2-6。
根据排水系统,管路附件有2个90度弯头,3个闸阀,1个逆止阀, 2个单流三通,2个120度弯头,1个异形管接。
表7-2-6 管路计算长度表
5)确定水泵行动参数
(1)建立管网阻力特性方程式
根据排水系统运行理论,管网阻力特性方程式如下:
式中:
H——排水泵所需扬程,m;
Hs——水泵吸水管吸水面与排水管出水口高差,m;HS=+5=;
R——排水系统管道阻力系数;
Q——水泵额定流量,m3/h,Q=155m3/h;
①管路淤积时
排水系统管道阻力系数按下式计算;
=
式中:符号意义同前。
管网阻力特性方程式为:
②管路不淤积时
排水系统管道阻力系数:
管网阻力特性方程式为:
(2)作管网阻力特性曲线
根据及方程式,在MD155-67×5(P)型水泵的性能