寸草塔矿排水系统及设备选型设计.doc

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。IAbstractThis 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 techno

3、logy 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 l

4、ayout, 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

5、types 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 require

6、d 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 pointI目录1

7、绪论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15

8、2.5.1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3

9、23.3.2 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

10、一个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

11、计的目的和意义（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

12、有煤屑，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

13、及泵站的安全状况，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

14、排水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

15、对的主导地位，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，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。