核桃峪煤礦排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)模板

核桃峪煤礦排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)資料內(nèi)容僅供參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請聯(lián)系本人改正或者刪除。核桃峪煤礦123主排水泵選型計(jì)算設(shè)計(jì)一、概述本礦井采用主斜井、副立井、回風(fēng)立井綜合開拓方式,主斜井井口標(biāo)高為+922m,副立井、回風(fēng)立井井口標(biāo)高均為+1195m,副立井、回風(fēng)立井落底標(biāo)高均為+220m,主斜井與暗主斜井斜交,暗主斜井落底標(biāo)高為+206根據(jù)地質(zhì)報(bào)告,本礦井正常涌水量807m3/h,最大涌水量為1234m3/h,正常涌水量大于120m3/h,最大涌水量大于600m3/h,對照現(xiàn)行《煤礦防治水規(guī)定》,屬水文地質(zhì)條件復(fù)雜礦井。按照現(xiàn)行《煤礦防治水規(guī)定》及《煤礦安全規(guī)程》要求,本礦井應(yīng)當(dāng)在井底車場周圍設(shè)置防水閘門,或者在正常排水系統(tǒng)基礎(chǔ)上安裝配備排水能力不小于最大涌水量的潛水電泵排水系統(tǒng)。根據(jù)本礦井開拓方式,結(jié)合現(xiàn)有成熟的防水閘門產(chǎn)品參數(shù),設(shè)置防水閘門抗災(zāi)二、礦井主排水(一)設(shè)計(jì)依據(jù)地質(zhì)報(bào)告提供礦井正常涌水量807m3/h,最大涌水量為1234m3/h,考慮礦井井下灑水和黃泥灌漿析出水增加50m3/h的排水量,因此在設(shè)備選型時按正常涌水量857m(二)排水系統(tǒng)方案根據(jù)本礦井的開拓布置,礦井涌水量和排水高度等資料,設(shè)計(jì)對本礦井的排水系統(tǒng)方案進(jìn)行了比較:方案一:主排水泵房設(shè)置在初期大巷最低點(diǎn),排水管路沿副立井井筒敷設(shè),將礦井涌水排至地面副立井工業(yè)場地,在副立井工業(yè)場地設(shè)置水處理站。該方案雖然排水管路相對較短,降低了管路投資,可是由于副立井較主井井口標(biāo)高高出約273m,年排水電費(fèi)約增加560余萬元,且送往井下的灑水管路水壓大,需增加管路壁厚,管路投資增加約100萬元,綜合運(yùn)營費(fèi)用較高。方案二:主排水泵房設(shè)置在初期大巷最低點(diǎn),排水管路沿西大巷→主斜井井筒敷設(shè),將礦井涌水排至主井場地。該方案雖然排水管路較長,管路損失較大,但主井較副立井井口低273m經(jīng)上述綜合分析比較,設(shè)計(jì)推薦本礦井排水系統(tǒng)采用布置合理,綜合運(yùn)營費(fèi)用低的方案二,即主排水泵房設(shè)置在初期大巷最低點(diǎn),井下涌水由主井排出方案。(三)礦井主排水泵房排水設(shè)備1、設(shè)計(jì)依據(jù)根據(jù)確定的排水系統(tǒng)方案,本礦井主排水泵房設(shè)置在+205m水平副立井井底車場附近地質(zhì)報(bào)告提供礦井正常涌水量807m3/h,最大涌水量為1234m3/h,考慮礦井井下灑水和黃泥灌漿滲水增加水量50m3/h,因此在設(shè)備選型時按正常涌水期排水量857m3/h,最大涌水期排水量為1284m3/h計(jì)算;初期大巷最低點(diǎn)標(biāo)高+205m,主斜井井口標(biāo)高+922m,排水垂高715m,考慮礦井水處理所需要增加的15m2、排水設(shè)備方案水泵及管路的初選(1)泵應(yīng)具有的排水能力:正常涌水量Q1=1.2×857=1028.4m3最大涌水量Q2=1.2×1284=1540.8m3排水揚(yáng)程H=1.15×(717+5)=830.3m(2)排水設(shè)備初選MDS420-96系列礦用耐磨離心式排水泵,其額定揚(yáng)程應(yīng)不小于830.3m。(3)排水管路初選D=(4×420/3.14×1.8×3600)1/2=0.287m取DN=0.30m即DN300mm排水管路選用D325型復(fù)合鋼管,吸水管路選用D377型復(fù)合鋼管。(4)排水系統(tǒng)阻力系數(shù)排水管阻力損失:式中:－－速度壓頭系數(shù),1;－－直管阻力系數(shù),－－彎管阻力系數(shù),0.76～1.0;－－閘閥阻力系數(shù),0.25～0.5;－－逆止閥阻力系數(shù),5～14;－－管子焊縫阻力系數(shù),0.03;－－彎管數(shù)量,個;－－閘閥數(shù)量,個;－－逆止閥數(shù)量,個;－－管子焊縫數(shù)量,個;－－水與管壁的阻力系數(shù);－－排水管路總長度,m;－－排水管流速,m/s;舊管時:吸水管路及局部水頭損失之和:式中:－－直管阻力系數(shù),－－彎管阻力系數(shù),0.76～1.0;－－濾水器阻力系數(shù),2～3;－－偏心異徑管阻力系數(shù),0.16～0.36;－－彎管數(shù)量,個;－－水與管壁的阻力系數(shù);－－吸水管路總長度,m;－－吸水管流速,m/s;舊管時:排水系統(tǒng)阻力系數(shù)則排水系統(tǒng)Q-H特性曲線方程為H=722+8.407×10-4Q23、水泵及管路的計(jì)算機(jī)優(yōu)化根據(jù)礦井排水系統(tǒng)和參數(shù),經(jīng)我院經(jīng)過部級鑒定的《礦井排水設(shè)備選型優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算程序》設(shè)計(jì)計(jì)算,選出了適合本礦井主排水泵房的3個排水設(shè)備方案,其技術(shù)經(jīng)濟(jì)參數(shù)詳見表7-3-1從方案表中能夠看出,方案三所選排水系統(tǒng)設(shè)備,排水能力大,但水泵運(yùn)行工況效率低,年電耗高,基建投資多,年綜合營運(yùn)費(fèi)用也較高,故設(shè)計(jì)不予推薦;方案二所選排水系統(tǒng)設(shè)備,雖然電動機(jī)容量較小,但水泵臺數(shù)多,年電耗較高,基建投資也較多,因水泵運(yùn)行工況效率低、綜合營運(yùn)費(fèi)用也較高,設(shè)計(jì)也不予推薦;方案一所選排水系統(tǒng)設(shè)備,基建投資低,水泵運(yùn)行工況點(diǎn)效率高,年電耗少,年綜合運(yùn)行費(fèi)用最低。故設(shè)計(jì)推薦方案一作為本礦井主排水設(shè)備方案。礦井主排水設(shè)備選型方案比較表表7-3-1內(nèi)容單位技術(shù)參數(shù)方案一方案二方案三設(shè)計(jì)依據(jù)礦井正常涌量m3/h857礦井最大涌量m3/h1284排水垂高m732排水設(shè)備水泵型號MDS420-96×9MD360-92×9MD420-96×9(原PJ200系列)水泵臺數(shù)臺787電機(jī)型號YB2系列4極YB2系列4極YB2系列4極電機(jī)參數(shù)10kV,1600kW10kV,1250kW10kV,1600kW排水管路4-D325×215-D325×184-D325×21正常涌水期工況水泵工作臺數(shù)臺343排水管工作趟數(shù)343流量m3/h413.81343390.6揚(yáng)程m865.96837.5855.89效率%77.6277.574.68吸程m7.35.816.48軸功率kW1282.4010501243.6日排水時間h/d16.5514.9917.55最大涌水期工況水泵工作臺數(shù)臺454排水管工作趟數(shù)454流量m3/h413.81343390.6揚(yáng)程m865.96837.5855.89效率%77.6277.574.68吸程m7.35.816.48軸功率kW1282.4010501243.6日排水時間h/d18.6117.9719.72年電耗kWh/a2922.9×1042920.7×1043005.0×104噸水百米電耗kWh/(t·hm)0.39740.40500.4167基建投資萬元1794.51968.71794.5綜合營運(yùn)費(fèi)用萬元/a2058.82087.12108.1注:電價(jià)按0.6元/度?；ㄍ顿Y僅作為方案比選使用。(1)排水管路壁厚按下式計(jì)算:式中:δ－－排水管路管壁計(jì)算厚度,cm;P－－管路最大工作壓力,設(shè)計(jì)取為9.5MPa;DW－－管路管材外徑,cm;ψ－－管路焊縫系數(shù),無縫鋼管取1;[σ]－－管材需用應(yīng)力,MPa;本公式已計(jì)入管材的制造誤差及腐蝕附加厚度。代入各參數(shù)后:則排水管路壁厚選擇為21mm。排水管路選用2趟D325×21型聚乙烯復(fù)合鋼管(基材為無縫鋼管),分段選擇壁厚。排水管路由+205m水平主排水泵房→管子道→主斜井井筒敷設(shè)至地面。正常涌水期3泵3管運(yùn)行,最大涌水期4泵4管運(yùn)行。(2)選定方案的設(shè)備及運(yùn)行工況經(jīng)計(jì)算機(jī)優(yōu)化,并結(jié)合前期可研設(shè)計(jì)時專家的評審建議,本礦井主排水系統(tǒng)設(shè)備選用MDS420-96×9型礦用耐磨離心式主排水泵7臺,每臺水泵配套1臺YB2系列4極10kV1600kW礦用隔爆電動機(jī)。正常涌水期3臺工作,3臺備用,1臺檢修,最大涌水期4臺水泵工作。鑒于本礦井的涌水水質(zhì)較差,考慮到延長排水管路的使用壽命,減小管路維護(hù)工作量,主排水管路選用4趟D325礦用聚乙烯復(fù)合鋼管(基材為無縫鋼管),分段選擇壁厚。排水管路經(jīng)管子道、主斜井井筒敷設(shè)至地面。正常涌水期3泵3管運(yùn)行,最大涌水期4泵4管運(yùn)行。礦井排水設(shè)備運(yùn)行特性曲線詳見圖7-3-1礦井排水系統(tǒng)布置詳見圖7-3-2。礦井排水設(shè)備運(yùn)行工況詳見表7-3-2。水泵運(yùn)行工況點(diǎn)參數(shù)表表7-3-參數(shù)管路運(yùn)行方式流量Q(m3/h)揚(yáng)程H1(m)效率η(%)計(jì)算軸功率Nφ(kW)理論最大吸水高度Hs(m)日排水時間t(h/d)正常涌水期新管3泵3管497846.4277.231513.057.0113.79舊管413.81865.9677.621282.317.3216.55最大涌水期新管4泵4管497846.4277.231513.057.0115.5舊管413.81865.9677.621282.317.3218.61備注新管指管路未淤積時,舊管指管路淤積后。水泵運(yùn)行時,日排水時間均＜20h,排水能力滿足要求;水泵所需軸功率(計(jì)算軸功率)均小于所配電動機(jī)容量1600kW,所選電動機(jī)容量滿足水泵要求。為了節(jié)約能源,設(shè)計(jì)選用ZPB-G型高壓氣液兩用射流裝置,使水泵實(shí)現(xiàn)無底閥運(yùn)行。射流泵接井下壓縮空氣管路作為備用能源。設(shè)計(jì)選用MZ941H-100型礦用電動隔爆閘閥,實(shí)現(xiàn)水泵房自動化控制;選用JD745X-100型多功能水泵控制閥,減小水垂對排水系統(tǒng)的沖擊。泵房內(nèi)設(shè)置起重梁,配置手動單軌小車和環(huán)鏈?zhǔn)掷J,以便于設(shè)備安裝和維修。根據(jù)本礦井開拓方式及井下輔助運(yùn)輸無軌化的特點(diǎn),傳統(tǒng)的人工挖掘,清倉絞車清運(yùn)水倉淤泥方法,效率低、勞動強(qiáng)度大,不適合本礦井高產(chǎn)高效的要求,同時煤泥(含有水)運(yùn)輸也不方便,還影響井下環(huán)境。為此,設(shè)計(jì)考慮選用國內(nèi)近幾年開發(fā)的ZQ-ⅢY型水倉自動清挖系統(tǒng)1套,用于井下水倉清理。該系統(tǒng)含有淤泥攪拌設(shè)備、MQB-Ⅱ型泥漿抽排泵、脫水設(shè)備、濃縮設(shè)備及裝車系統(tǒng),能將水倉淤積的煤泥轉(zhuǎn)化為煤餅,裝載到井下無軌膠輪車上,運(yùn)到地面,操作方便,使用可靠,己在多對礦井中成功應(yīng)用,反應(yīng)較好。ZQ-ⅢY型水倉自動清挖系統(tǒng)總裝機(jī)容量約35kW。

(四)礦井主排水設(shè)備的供配電與控制根據(jù)現(xiàn)行《礦山電力設(shè)計(jì)規(guī)范》、《煤礦安全規(guī)程》要求,井下主排水泵為一級負(fù)荷,主排水泵電機(jī)由井下中央變電所一對一供電,10kV高壓電源線路采用MYJV-10kV3×70煤礦用交聯(lián)聚乙烯電力電纜。井下主排水泵電機(jī),采用高壓軟起動。同時,在水泵房設(shè)有就地操作箱。主排水泵供電系統(tǒng)圖詳見附圖C1361G1-261·2-1為了實(shí)現(xiàn)礦井井下主排水自動化,設(shè)計(jì)有自動化排水系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用防爆PLC控制,能根據(jù)井下水倉水位自動起停水泵,工作泵故障時,備用水泵自動投入?，F(xiàn)場控制器采用S7系列PLC,完成數(shù)據(jù)采集與控制功能。并配置工業(yè)智能圖形工作站,作為數(shù)據(jù)顯示和操作監(jiān)控設(shè)備。系統(tǒng)控制點(diǎn)設(shè)于井下中央變電所中,為二合一控制站,即井下排水三遙系統(tǒng)和中央變電所三遙系統(tǒng)共用硬件平臺。1、操作方式:系統(tǒng)控制具有自動、半自動和手動檢修3種工作方式。2、程控功能:PLC主要實(shí)現(xiàn)主排水系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、動態(tài)顯示及主排水泵自動啟停、自動倒換等順序控制功能。3、監(jiān)控功能:具有故障自診斷、流量、壓力、設(shè)備運(yùn)行工況和在線設(shè)備性能等參數(shù)、控制系統(tǒng)狀態(tài)、高、低壓配電及MCC系統(tǒng)等的連續(xù)實(shí)時顯示以及報(bào)表打印、數(shù)據(jù)存儲功能。4、水泵監(jiān)控系統(tǒng)與井下控制網(wǎng)聯(lián)網(wǎng),實(shí)現(xiàn)在礦調(diào)度室進(jìn)行三遙。五、抗災(zāi)潛水電泵排水系統(tǒng)(一)概述本礦井正常涌水量807m3/h,最大涌水量為1234m3/h,對照現(xiàn)行(二)設(shè)計(jì)依據(jù)本礦井回風(fēng)立井井口標(biāo)高為+1195m,井底車場主排水泵房水倉附近的標(biāo)高為+205m,排水垂高990m。在主排水泵房水倉附近設(shè)置潛水電泵硐室,潛水電泵硐室標(biāo)高為+205m,排水管路沿西回風(fēng)大巷轉(zhuǎn)回風(fēng)石門至回風(fēng)立井井底,由回風(fēng)立井井筒敷設(shè)至地面,井下水排出后礦井最大涌水量1234m3/h,總排水高度993m,排水管路(三)抗災(zāi)潛水電泵選型1、抗災(zāi)潛水電泵選型根據(jù)排水能力要求、估算水泵揚(yáng)程,本礦井抗災(zāi)潛水電泵排水系統(tǒng)選用3臺BQ550-1105/13-2500/W-S型,額定流量550m3/h,額定揚(yáng)程1105m的礦用隔爆臥式潛水電泵,當(dāng)井下突水或涌水量增大時,3臺水泵同時工作,每臺2、排水管路選擇排水管路直徑:,取D=0.30m,公稱直徑為DN300mm式中:—設(shè)計(jì)排水管流速,m/s。結(jié)合所選水泵臺數(shù)、水泵揚(yáng)程,排水管路選用3趟外徑為D325mm的聚乙烯復(fù)合鋼管(基材為無縫鋼管),分段選擇壁厚。當(dāng)井下突水或涌水量增大時,3趟管路同時工作。排水管路由臥式潛水泵硐室→管子道→回風(fēng)大巷→回風(fēng)石門→回風(fēng)立井3、管路阻力系數(shù)計(jì)算(1)排水系統(tǒng)阻力系數(shù)①排水管路中阻力損失按下式計(jì)算:式中:—速度壓頭系數(shù),取=1;—直管阻力系數(shù),—水與管壁的阻力系數(shù),對于DN300mm管路,=0.027;—排水管路總長度,本礦井抗災(zāi)排水系統(tǒng)為1880m;—排水管路公稱直徑,本礦井抗災(zāi)排管路管徑為0.30m;—彎管阻力系數(shù),0.76～1.0;—彎管數(shù)量,個,本礦井抗災(zāi)排水管路系統(tǒng)為2個;—閘閥阻力系數(shù),0.25～0.5;—閘閥數(shù)量,個,本礦井抗災(zāi)排水管路系統(tǒng)為2個;—逆止閥阻力系數(shù),5～14;—排水管流速,m/s;則,抗災(zāi)排水泵排水管路阻力損失:抗災(zāi)排水管路舊管(淤積)時阻力損失:②吸水管路及局部水頭損失之和,因潛水泵無吸水管,故可不考慮。③排水系統(tǒng)阻力系數(shù)新管(管路未淤積)時:舊管(管路未淤積)時:則排水系統(tǒng)新管(管路未淤積時)阻力特性方程為:H=Ht+RQ2=993+1.970×10-4Q2舊管(管路未淤積時)阻力特性方程為:H=Ht+R’Q2=993+3.345×10-4Q2式中:Ht—吸水面至排水口幾何高差,m;本排水系統(tǒng)Ht=993m。4、水泵運(yùn)行工況按新管(管路未淤積時)阻力特性方程和舊管(管路未淤積時)阻力特性方程,在BQ550-1105/13型水泵特性曲線上繪出管路阻力特性曲線,得出水泵運(yùn)行工況點(diǎn)。礦井抗災(zāi)排水設(shè)備運(yùn)行工況點(diǎn)詳見表7-3-3抗災(zāi)水泵運(yùn)行工況點(diǎn)參數(shù)表表7-3-3參數(shù)管路運(yùn)行方式流量Q(m3/h)揚(yáng)程H1(m)效率η(%)計(jì)算軸功率Nφ(kW)日排水時間t(h/d)新管3泵3管593106179.3220416.65舊管559109879.5214517.66備注新管指管路未淤積時,舊管指管路淤積后。礦井抗災(zāi)潛水電泵運(yùn)行特