| 彝安礦排水設(shè)計
一、設(shè)計基礎(chǔ)資料
1、根據(jù)《彝安煤礦勘探地質(zhì)報告》，對礦井涌水量預(yù)測最大涌水量為464m3/h，正常為涌水量294m3/h。
2、礦井一水平標高+910m，3#井筒標高+1158m。
二、排水方式
礦井排水系統(tǒng)經(jīng)3#主井采用一級排至地面。
三、水泵排水能力計算
1、按“煤礦安全規(guī)程”規(guī)定：20小時排完24小時的正常涌水量，則每小時排水量為：
QB=24Qr/20=24×294/20=352.8（m3/h）
式中：QB—正常涌水時，每小時應(yīng)排出的水量，m3/h；
Qr—正常涌水量，m3/ h。
2、按“煤礦安全規(guī)程”規(guī)定：20小時排完24小時的最大涌水量，則每小時排水量為：
QB′=24Qrm/20=24×464/20=556.8（m3/h）
式中：Qrm—最大涌水量，m3/ h。
3、水泵揚程計算
HB=KB（HP+HX）=1.3×（248+5）
=329（m）
式中：KB—管路損失系數(shù)，取1.3；
HP—水泵排水垂高， m；
HX—水泵吸水垂高，取5m。
4、預(yù)選水泵型號規(guī)格
初選水泵MD500，故水泵級數(shù)：i=HB/Hi=329/57=5.78，故i取6
初選MD-500-57*6型水泵，排水量500m3/h，揚程342m，n=1480r/min，ηB=80%；功率680kW，電壓10KV。
5、校驗水泵的穩(wěn)定性
HSY≦0.9H0 即HSY =248+5=253m, H0=6*57=342m, HSY=253m≦0.9H0=0.9*342=308m。所選水泵工作具有穩(wěn)定性。
6、水泵臺數(shù)計算
?。?）正常涌水量時，所需工作水泵臺數(shù)
n1=QB/Qe=352.8/500=0.71（臺），取n1=1臺；
式中： Qe—預(yù)選水泵排水量，m3/h。
?。?）備用水泵臺數(shù)
n2≥0.7 n1= 1×0.7＝0.7（臺），同時n1+ n2=Q//Qe=556.8/360=1.55；故備用水泵取1臺。
?。?）檢修水泵臺數(shù)
n3≥0.25 n1= 0.31（臺），檢修水泵n3＝1臺。
?。?）水泵總臺數(shù)：n= n1+ n2+ n3=1+1+1=3（臺）
根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定：主排水泵必須有工作、備用和檢修的水泵。工作水泵的能力，應(yīng)在20h內(nèi)排出礦井24h的正常涌水量。備用水泵的能力不小于工作水泵能力的70%。并且工作和備用水泵的總能力應(yīng)在20h內(nèi)排出礦井24h的最大涌水量。檢修水泵的能力應(yīng)不小于工作水泵能力的25%。水倉應(yīng)能容納8h的正常涌水量。故選擇3臺水泵，由于礦井的涌水量是預(yù)測出的，可能未來有所增加，水泵房應(yīng)預(yù)留安裝空間，其型號規(guī)格及配套電機等技術(shù)參數(shù)詳見表6-3-1。
表6-3-1 彝安煤礦主排水設(shè)備表
水泵型號 流量
（m3/h） 揚程
（m） 轉(zhuǎn)速
(r/min) 電動機型號 功率
（kW） 電壓
（V）
MD 500-57*6 500 342 1480 680 10000
四、管道計算與選擇
1、排水管內(nèi)徑計算
dp＝＝=√4*500/3600*3.14*1.8=0.329m
式中：dp—排水管直徑，mm；
Qp—預(yù)選水泵排水量正常時1臺運轉(zhuǎn)，m3/h；
Vj—經(jīng)濟流速1.5～2.2m/s，取1.8m/s。
排水管選用無縫鋼管Φ351×6，外徑351mm，壁厚10mm，內(nèi)徑331mm。
管壁厚度驗算：
δ=1/｛1+2p/（2.3*〖R-6.5*106〗-p｝*｛pd/2.3*〖（R-6.5*106）-p〗+c｝=0.0086m
2、吸水管內(nèi)徑計算
dx= dx’ +25mm＝329＋25＝354mm
吸水管選用無縫鋼管Φ377，外徑377mm，壁8mm，內(nèi)徑361mm。
從計算知：排水管路可選用Φ351*10型無縫鋼管，吸水管選用Φ377*8型無縫鋼管。
3、管路特性計算：
管路特性方程H=Hsy+ARQ2
式中A---管內(nèi)徑變化而引起阻力損失變化的系統(tǒng)。對于新管A=1，對于管內(nèi)掛垢時，A=1.7。
R=8*｛Σξx/d4X +λxLx/ d5x +(Σξp+1)/ d4p+λpLp/ d5p｝/П2g
式中λx、λp----吸排水管的沿程阻力系統(tǒng)，查表得
λx=0.0258 λp=0.0263
dx、 dp ---- 吸、排水管內(nèi)徑 dx=0.35m dp=0.325m
Lx ----吸水管長度數(shù) Lx=10m
Lp----排水管實際長度
Lp=(1158-910)/sin180+30+15=848m
吸水管 名稱 數(shù)量 ξx
無底閘 1 3
90彎頭 1 0.206
漸縮管 1 0.1
排水管 名稱 數(shù)量 Σξp
閘閥 3 0.5*3
90彎頭 7 0.206*7
逆止閥 1 7.5
三通 2 2.0*2
斜彎 2 1.0*2
Σξx、Σξp----吸、排水管上局部阻力損失之和。
Σξx=3+0.206+0.1=3.306
Σξp=0.5*3+0.206*7+7.5+2.0*2+1.0*2=16.44
R=8*｛3.306/0.354 +0.0258*10/ 0.355 +(16.44+1)/ 0.3254+0.0263*848/ 0.3255｝/3.142*9.8
=661s2/m5=5.1*10-5h2/m5
新管特性為
H1=Hsy+ARQ2 =253+5.1*10-5* Q2
掛垢管特性為
H2=Hsy+ARQ2 =253+1.7*5.1*10-5* Q2=253+8.7*10-5Q2
根據(jù)流量范圍，選擇7個流量值，分別計算其楊程：
Q m3/h 0 100 200 300 400 500 600
H 1 m 253 254 255 258 261 266 271
H2 m 253 254 256 261 267 275 284
MD500-57單級水泵性能曲線
利用上表數(shù)據(jù)，所選水泵特性曲線上，畫上管路特性曲線1、2，即得到水泵工作初期和管子掛垢后的工況點M1、M2，各工況參數(shù)為：
M1 QM1=660m3/h HM1=275.5m ηM1=73%
M2 QM2=630m3/h HM2=287.5m ηM2=75%
礦井主排水系統(tǒng)圖詳見礦井排水系統(tǒng)圖。
五、水泵性能校驗
1、正常涌水量時的排水時間：
初期：TZ=24Qr/n1Q1=7056/(1×500)=14.1（h）＜20h；
符合《煤礦安全規(guī)程》要求。
式中：n1Q1～n1臺水泵運行時的排水量(m3/h)。
2、最大涌水量時的排水時間
初期：TM=24Qrm/n′Q1=11136/(2×500)=11.1（h）＜20h；
基本符合《煤礦安全規(guī)程》要求。
3、排水管內(nèi)的實際流速
VP=nQ1/900πdp2=500/(900×3.14×0.352)=1.44（m/s）
符合要求。
六、電動機容量校驗
1、水泵的軸功率
NSB＝＝=500*316*1050/102*3600*0.9
?。?02（kW）
式中：r0－礦井水重度，取1050kg/m2。
2、電動機容量
Pd＝==1.15*502/0.9＝640（kW）
選用電動機合格。
七、水倉容積在確定
根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，水倉應(yīng)能容納8h的正常涌水量。彝安煤礦正常涌水量為7056m3/d。因此，其水倉容積為：
V=Qr/3=7056/3=2352（m3）；取2500m3。
彝安煤礦水倉設(shè)主、副兩個水倉，容積2500m3。其中一個清理時，另一個能保證正常使用。
八、水泵電控
選擇10KV高壓電抗啟動器，3臺。
型號：QBRG-50/10K，DKBG-1000/10
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