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矿井排水系统设计技术统一口径.doc
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矿井排水系统设计技术统一口径.doc
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矿井排水系统设计技术统一口径
一、设计原则和依据
1、遵循《煤矿安全规程》、《煤矿井下排水泵站与排水管路设计规》、《煤
炭工业矿井设计规》和《煤炭工业小型矿井设计规》以与其它有关规定;
2、选用取得《煤矿矿用产品安全标志证书》的高效节能产品,安全可靠,技
术先进,经济合理;
3、采矿的矿井最大涌水量 Q
m
和正常涌水量 Q
z
、矿井水 PH 值、敷设排水管
路井筒的井口和井底标高 H
1
、H
2
以与井筒坡度、矿井瓦斯等级。
二、排水泵站的能力确定
1、最小排水能力计算
(1)、正常涌水量时工作水泵最小排水能力:Q
1
=24Q
z
/20=1
。
2Q
z
(2)、最大涌水量时工作水泵最小排水能力:Q
2
=24Q
m
/20=1
。
2Q
m
2、水泵扬程估算
H =K(H
p
+H
x
)
式中, H
p
为排水高度,且 H
p
= H
1
- H
2
,
H
x
为吸水高度, 估算一般取 H
x
=5m,
K 为管路损失系数,与井筒坡度有关:
立井: K=1.1~1.15,
斜井:当 α<20
。
.
时, K=1.3~1.35,
α=20
.
~30
。
时, K=1.3~1.25,
α>30
。
时, K=1.25~1.2.
3、 确定水泵台数
根据计算的 Q
1
、Q
2
、H,查水泵样本选择水泵,并根据拟选水泵的主要技术
参数,初步预计水泵的流量 Q
b
(一般为额定流量),按《煤矿安全规程》第
278 条相关规定,分别计算出水泵站內工作水泵、备用水泵、检修水泵台数。
水泵站內水泵总台数 N 按下面两种情况计算。
(1)、正常涌水量时:N= n
1
+ n
2
+ n
3
式中
,
工作水泵台数 n
1
= Q
1
/Q
b
, 且 n
1
≥1,当 n
1
不为整数时
,
其小数应进位到
1 / 11
整数。
备用水泵台数 n
2
=0
。
7 n
1
,且 n
2
≥1,当 n
2
不为整数时,其小数应进位到
整数。
检修水泵台数 n
3
=0
。
25 n
1
,且 n
3
≥1,当 n
3
不为整数时
,
其小数应进位到
整数。
(2)、最大涌水量时,水泵工作台数 n
4
= Q
2
/Q
b
,
当 n
4
≤ n
1
+ n
2
时,则 N= n
1
+ n
2
+ n
3
,
当 n
4
≥ n
1
+ n
2
时,则 N= n
4
+ n
3
。
(3)、水文地质条件复杂、有突水危险的矿井,应根据情况增设水泵,或预
留安装水泵位置。
(4)、当矿井水 PH≤5 时,应选耐酸泵。
三、排水管路计算和管路布置
1、管路布置原则
(1)、根据《煤矿安全规程》第 278 条规定,井下排水管路应设工作管路
和备用管路。工作管路应能在 20h 排出矿井 24h 正常涌水量,工作管路和备用
管路应能在 20h 內排出矿井 24h 最大涌水量。
(2)、根据《煤矿井下排水泵站与排水管路设计规》要求,每台水泵均能
经两条管路排水,排水管路在泵站內宜作环形布置。
(3)、管路和水泵的匹配,宜一管一泵;如果水泵需要并联工作,一趟管
路宜并联 2 台水泵,即一管二泵,最多不宜超过一管三泵;有时为了控制管水
的流速,1 台水泵也可并联二趟管路运行。
(4)、水文地质条件复杂、有突水危险的矿井,视情况在井筒与管子道预
留安装排水管位置。
2、管径计算
(1)、选择排水干管管径时,应根据矿井涌水量大小和矿井规模与服务年
限,进行技术经济比较,确定合理的流速和管径。
(2)、管径计算
d
p
=(Q/900πV )
1/2
(m),
式中: Q—流经管流量(m
3
/h)。一管一泵时 Q=Q
b
,一管二泵时 Q=2Q
b
,
2 / 11
余类推
V—管內水流速度,一般排水管內 V=1
。
5~2
。
2 m/s
,
当 d
p
>200 mm
时,可适当增大,但不宜超过 2
。
5 m/s
。
3、管壁厚度计算,介绍两种方法:
(1)、根据原煤炭工业部联合编写小组编写的《矿井提升、通风、排水、压
风设备设计手册》中所推荐的公式计算:
δ=1/1+2p/[230(k
z
-0.65)–p] {[pd
p
/230(k
z
-0.65)-P]+c} ( mm )
(公式一)
式中: d
p
—d
p
排水管外径 (mm)
p—计算管段部最大工作压力 (kg/cm
2
)
k
z
—管材许用应力 (kg/mm
2
),且 k
z
=0
。
25σ
B
σ
B
—管材抗拉强度 (kg/mm
2
),当不知钢号时,无缝钢管取 k
z
=8~10
kg/mm
2
,焊接钢管取 k
z
=6 kg/mm
2
。
C—附加厚度,一般取 C=1 mm。
(2)、根据《煤矿井下排水泵站与排水管路设计规》(送审稿)中推荐的公
式计算:
δ=δ
’
+c
δ
’
= pD
w
/[2.3×(Rφ- 6.4)+p] (公式二)
式中: p—计算管段的最大工作压力 (MPa)
D
w
—排水管外径 (cm )
R—管材许用应力(MPa),
10
#
钢: R=85, 15
#
钢: R=95, 20
#
钢: R=100
φ—管子焊缝系数。 无缝钢管取 1;
螺旋焊接钢管:双面焊,全部探伤取 1.
; 螺旋焊接钢管:双面焊,不探伤取 0.7.
C—计入制造负偏差和腐蚀的附加厚度:
无缝钢管: C=0.15(δ
’
+1) (cm)
说明: 管壁厚度计算公式较多,煤炭系统比较公认的为四大件设计手册中所推
荐的公式,即(公式一)。因此
,
在《煤矿井下排水泵站与排水管路设计规》未批
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