矿山排水设计.doc

第一章 排水方案的拟定1.1 排水方式地下矿排水，在有条件的地方应尽量采用自流排水自流排水有投资省，经营费用少，管理简朴和生产可靠等明显长处，因而在地形条件容许的状况下，虽然在自流排水的投资明显高于机械排水时，但考虑到常年经营费的节省和生产的以便可靠，也应优先采用自流排水1.2 地下矿山排水系统分类 1.2.1 直接排水系统（见图1.1）和接力排水系统（见图1.2）图1.1 直接排水系统示意图注释：a-单个水平直接排水系统； b-多种水平直接排水系统；c-有泄水管（孔）的直接排水系统；d-设有辅助排水设施的直接排水系统 直接排水又分为单水平直接排水和多水平直接排水系统设计中排水系统的方式，可通过技术经济比较拟定 在一般涌水量及各阶段水量较均衡的状况下，设计在开采初期因同步工作阶段数不多，一般采用下部水平一段直接排水的方案，而将上部阶段的涌水引入该水平当开采日久，阶段向下延伸，排水水平下降时，才考虑分段接力排水与一般直接排水的方案比较 直接排水系统的某些特点：1) 系统简朴；2) 开拓量小；3) 管路敷设容易；4) 基建投资低；5) 便于管理；6) 上下水平排水设备互不影响图1.2 接力排水系统示意图接力排水系统的缺陷： 上水平排水设备故障停机后，两个水平均存在被水沉没的也许。

1.2.2 集中排水系统和分区排水系统 集中排水系统见图1.3分区排水系统是在矿井（区）内的各个分区由几种排水系统分别排出涌水图1.3 集中排水系统示意图集中排水和分区排水系统比较见表2表1.1 集中排水和分区排水系统比较排水系统长处缺陷合用条件集中排水基建投资少经营费用较低管理较简朴对水量大，矿床规模大的矿山要预先开掘较大的巷道及水沟涌水量不大矿区范畴小的矿井接力排水排水独立性强疏干排水效果好1.分散，管理不便2.工程量有时较大矿床规模大，水量大，走向长，井筒个数多，或矿区内水文地质、水质变化大的矿山 个别状况下，如涌水量小的浅部矿体，距井底车场较远，设计可以采用小井或大钻孔做排水管将水直接排至地表 设计中，分区或集中排水方案应根据矿山具体地质，水文地质条件、开拓和开车顺序等，通过多方案比较后拟定 一般状况下都采用集中排水，矿井较深、水量较大时，采用接力排水矿井水文地质复杂、涌水量大时，初期的主排水泵站不适宜设在最低水平1.3 矿井排水系统的选择 1.3.1 系统方案选择内容和原则 地下矿排水系统涉及两方面的内容： 就平面而论，有集中排水和分区排水之分若矿区范畴不大，一般采用集中排水；若矿区范畴很大，井筒数目较多，可以考虑分区排水，各分区自成系统。

就立面而论，有一段排水和分段排水之分若矿井开采水平数不多，且下水平涌水量不小于上水平涌水量时，一般采用一段排水，即将泵房建在最下水平，一次将水排至地表，若矿井较深，开采水平数较多，则状况比较复杂，一般应通过技术经济比较来拟定排水系统 采用一段排水，系统简朴，开拓工程量少，基建投资和管理费用低；但上一水平的水要流到下一水平再排出，则增长了电耗在一般状况下，若上部水平涌水量很大，下部水平涌水量很小，宜采用分段排水（主排水泵站一般建立在涌水量最大的水平）；反之，宜采用一般排水当采用一段排水时，应按照节能的原则，尽量运用上部水平涌水的位能在技术经济合理的前提下，排水系统应尽量简化 1.3.2 矿井排水系统的选择概况开采中段一共分为三部分，第一中段标高为150m，第二中段标高为125m，第三中段标高为100m并且预测将来矿坑开采至最低水平即150m时正常涌水量1000 m3/d，最大涌水量1500 m3/d并且由前面的原始资料可知，三个水平面的涌水量是由上而下成倍增长，因此可以采用前面所列出的排水方式中的有泄水管（孔）的直接排水系统，第一、第二水平面可以设立泄水管（泄水孔）通至第三水平面，中央泵房置于第三水平面处，再通过主斜井将水排出地面。

1.4 矿井排水系统设计方案（如下图1.4）图2-1 矿井排水系统图第二章 排水设备的选择计算2.1 排水设备选择的一般原则（1）在雨季长涌水量大的矿井中，井下主排水设备应由同类型三台泵构成，其中任意一台泵的排水能力，必须在20h内排出一昼夜的正常涌水量（涉及充填水及其她用水）；两台同步工作时，能在20h内排出一昼夜的最大涌水量当井下正常涌水量需要两台或多于两台同类型水泵才干排出时，备用水泵的能力应不少于正常工作水泵能力的50%；检修水泵可视具体状况设立1-2台当井下最大涌水量超过正常涌水量一倍以上时，水泵台数除至少应有一台备用外，其他水泵应能在20h内排除一昼夜最大涌水量2）在雨季短的地区，正常涌水量不不小于50 m3/h，并且最大涌水量不不小于100 m3/h的矿井，主排水设备可以安设两台同类型水泵，而其中任意一台都能在20h内排出矿井24h的正常涌水量 （3）对涌水量大、水文地质条件复杂、有忽然涌水也许的矿山，应根据状况增设水泵，或在主排水泵房内预留安装水泵的位置必要时，应辅之以其她防治水措施，如预先疏干或局部堵水等，综合治理；或选择防淹的潜水泵排水2. 2 按正常涌水量和排水高度初选水泵 2.2.1 按正常涌水量拟定排水设备所必须的排水能力排水设备所必须的排水能力可以根据此公式进行计算： （2-1）式中：Q -正常涌水期排水设备所必须的排水能力，m3/h； Qzh-矿井正常涌水量，m3/d。

则： 2.2.2 按最大涌水量拟定排水设备所必须的排水能力 （2-2）式中：Qmax′-最大涌水期排水设备所必须的排水能力，m3/h； Qmax -矿井正常涌水量，m3/d根据式（2-2）算得排水设备所必须的排水能力为： 2.2.3 按排水高度估算排水设备所需的扬程排水设备所需的扬程可根据式（2-3）来进行计算： （2-3）式中：H′-排水设备所需要的扬程，m； HX -吸水高度，一般取HX=4～5m；（取5m）； HP -排水高度，可取与配水巷连接处水仓底板至排水管出口中心的高差，m K -扬程损失系数对于竖井，K=1.08～1.1，井筒深时取小值，井筒浅时取大值；对于斜井，K=1.1～1.25，倾角大时取小值，倾角小时取大值； 根据原始资料，HP=200m，K取大值，K=1.25故排水设备所需的扬程为：2.3 预选水泵的型号和级数 水泵的型号规格应根据Q、H和水质状况选择水泵的选型重要设计工作介质、工作介质特性、扬程、流量、环境温度等数据，合适的水泵不仅工作平稳，寿命长，且能为顾客最大限度的节省成本。

如下是水泵选型的原则：水泵选型要达到的目的是在满足系统需要的水量,扬程的前提下，力求高效节能为实现这一点，水泵选型应根据下列原则： （1）务求所选水泵的额定流量,扬程与装置实际需要的流量,扬程相近这样一是减少扬程的挥霍，二是使泵在等于或接近额定工况下使用，提高水泵的运营效率 （2）所选水泵效率要高，如尽量选用大泵，由于大泵比小泵效率高 （3）除了考虑水泵自身参数外，应充足考虑到泵联合工作时的情形，尽量使水泵在联合工作时多种情形都保持高效从泵类产品样本中选用水泵，最佳是一台水泵就能达到所规定的排水能力在满足规定的各型水泵中，优先选择高效率、大流量、工作可靠、性能良好，体积小，质量小并且价格便宜的产品当矿水的pH值不不小于5时，应选用耐酸泵所选水泵应使之能满足水仓泵房在配备上的需要 若采用多级水泵，其级数为：式中：Hi-所选水泵的单级额定扬程，m 若求出的级数介于两整数之间，取偏上的整数固然满足规定，但取偏小整数有时也能达到规定这时究竟偏上还是偏下，应通过技术经济比较后才干拟定根据排水所需泵的规定，可以选择型号为MD85-45(SL)的水泵，该泵的额定流量是Qb=85m3/h，单级扬程是45m。

于是该泵的级数为：i=256.25÷45=5.6944，取6级下图为MD85-45(SL)型泵单级性能曲线图图2.1 MD85-45(SL)型泵性能曲线图表2.1 MD85-45(SL)型泵单级性能表水泵型号流量(m3/h)扬程(m)转速(r/min)轴功率(kw)电动机功率(kw)必需汽蚀余量(m)效率（%）泵质量(kg)255851001029078295024.2528.9430.35373.24.25.263727019935585100153135117295036.3843.446.53553.24.25.263727022445585100204180156295048.557.8760.7753.24.25.263727025055585100255225195295060.6372.3475.86903.24.25.263727027565585100306270234295072.7586.8191.041103.24.25.263727030075585100357315273295084.88101.3106.21323.24.25.263727032685585100408360312295097.0115.7121.41323.24.25.2637270351955851004594053512950109.1130.2136.61603.24.25.2637270376 2.4 拟定所需水泵台数按照《煤矿安全规程》中第278条有关规定，分别计算出水泵站内工作水泵、备用水泵、检修水泵的台数。

水泵站内水泵台数N按下面两种状况计算1） 正常涌水量时：N=n1+n2+n3式中：工作水泵台数n1=Q1/Qb，n1=55/85=0.65，取一台 备用水泵台数n2=0.7n1，n2=0.7×0.65=0.46，取一台 检修水泵台数n3=0.25n1，n3=0.25×0.26=0.12，取一台因此正常涌水量时所需水泵数为3台2） 最大涌水量时，水泵工作台数n4=Q2/Qb，n4=80/85=0.94，取一台N=1+1+1=3，也是三台 2.5效验水泵稳定性为保证水泵工作的稳定性，应满足: Hp+Hx=（200+5）m≤0.9 H0=270m即：205m≤270m通过稳定性校验。