目录摘要绪论1.矿山排水设备的组成2．矿山排水系统的要求3．设计的指导思想4．有关的方针政策5. 设计原始资料的估似第一章.设计必备的原始资料和设计任务1.1设计原始资料1.2设计任务第二章.初选排水系统第三章.设备选型3.1定水泵参数、选择水泵型号和台数3.2选择水管3.3水泵装置的工况3.4筛选方案、校验计算第四章. 确定泵房、水仓和管子道尺寸并绘制泵房布置图4.1估算泵房尺寸4.2经济计算4.3确定泵房、水仓和管子道尺寸第五章.论述水泵注水方式及底阀泄漏与防治5.1水泵的注水方式5.2水泵底阀产生泄漏的原因5.3消除和防止水锤破坏作用的措施5.4水泵底阀堵塞的防治参考文献矿井主排水设备选型设计摘要：认真分析题目要求，根据矿井安全生产的政策，法规，应用历史设计经验，结合煤炭行业发展现状，确定以严格遵守《矿井安全规程》和《煤矿工业设计规范》所规定的有关条款为依据，以安全可靠为根本，以投入少、运行费用低为原则的设计指导思想。

根据设计任务书所提供资料，拟估矿井条件，确定矿井对排水系统的具体要求：通过多种渠道掌握给排水行业最新信息，初步选择排水方案并对设备选型，进行相关计算，确定设备工况；校验水泵的稳定工作条件、经济运行条件，排除不合理方案。

对所剩方案进行经济核算，以吨水百米费用和初期投入为指标筛选出最终方案。

选择系统配套附件，根据各设备外形尺寸及安装要求，并考虑其运行条件，最终确定泵房及管路的布置图。

最后对水泵的充水方式及底阀泄漏与防治进行专题论述。

关键字：矿山设备排水排水选型设计绪论在矿井建设和生产过程中，从各种渠道来的水源源不断地涌入矿井，如果不及时排除，必将影响煤矿的安全生产。

因此，必须设置水泵，把涌入矿井的水及时从井下排至地面。

另外，由于煤矿地质条件复杂，有可能遭到突然大量涌水而淹没矿井，这时需要排水设备抢险排水，以尽快恢复矿井生产。

总之，矿井排水始终伴随着煤矿建设好生产，直至矿井报废，才能完成它的历史使命。

因此，矿井排水是煤矿建设和生产中不可缺少的一部分，它对保证矿井正常生产起着非常重要的作用。

在煤矿地下开采过程中，由于地层含水的涌出，雨雪和江河水的渗透，水砂充填和水力采煤的井下供水，使得大量的水昼夜不停的汇集于井下。

这些水给矿井的正常生产带来了很大的危险，为保证矿井的正常生产必须随时将涌入矿井的水排出，这项任务是由矿井排水设备来完成的。

1.矿山排水设备的组成矿山排水设备一般由水泵、电动机、启动设备、管路、管路附件和仪表组成。

2. 矿山排水系统2.1 矿水在煤矿开采过程中，随时有矿水涌入矿井，矿井水来自大气降水，地表水，地下水，这些水通过各种途径涌入矿井。

涌入矿井的水统称为矿水。

单位时间涌入矿井水仓的矿水总量称为矿井涌水量。

由于涌水量受地质构造、地理特征气候条件、地面积水和开采方法等多种因素的影响，因此各矿涌水量极不相同。

一个矿在不同季节涌水量也是变化的，通常在雨季和涌水期出现涌水高峰，此期间的涌水量称为最大涌水量，其他时间的涌水量变化不大，一年内持续时间较长，此期间的涌水量称为正常涌水量。

为了比较各矿涌水量的大小，常用在同一时间内，相对于单位煤炭产量的涌水量作为比较的参数，称为含水系数，用K表示，则K=24q/T式中：q---矿井涌水量，m3 /hT---同一期内煤炭日产量。

矿水在穿过岩层和沿坑道流动过程中，溶入了各种物质，因此矿水的密度比一般清水大，约为1015~1025kg/ m3。

由于矿水中悬浮状固体颗粒容易磨损水泵零件，因此必须经过沉淀池和水仓沉淀后再由水泵排出。

由于溶解在水中的物质不同，矿水有酸性，中性和碱性之分，当矿水中氢离子浓度的PH值等于7时为中性水，PH<7时为酸性水，PH>7时为碱性水，酸性矿水对金属有腐蚀作用，因此当矿水的PH<5时应根据情况加石灰中和或采用耐酸的排水设备。

根据统计，每开采1t煤要排出2~7t矿水，甚至多达30~40t。

矿山排水设备的电动机功率小的几千瓦，大的几百千瓦或上千瓦，因此保证矿山排水设备运转的可靠性（安全性）与经济性（高效率低能耗）。

具有重要的意义。

2.2 排水系统对于巷道低于地面的矿井，涌入矿井中的水需要排水设备将水排到地面。

目前我国大多数矿井采用这种方法。

根据开采水平以及各水平涌水量大小的不同，矿井排水课采用不同的排水系统。

竖井单水平开采时，可采用直接排水系统将井下全部涌水集中于底车场的水仓内，并用排水设备将其排到地面。

两个或多个水平同时开采时，可有多种方案供选用，就两个水平而言有三种方案。

（1）直接排水系统，如个水平涌水量都很大，各水平分别设置水仓，泵房和排水装置，将个水平的水直接排到地面。

此方案的优点：上下水平互不干扰。

缺点：井筒内管路多。

（2）集中排水系统，当水平的涌水量较小时，可将上水平的水下放到下水平而后由下水平的排水装置直接拍到地面。

此方案的优点：只需一套排水设备。

缺点：上水平的水下放后在上提损失了位能，增加了电耗。

（3）分段排水系统。

若下水平的水量较小或井过深，则可将下水平的水排至上水平的水仓内，然后集中一起排至地面。

采用哪一种方案，要经过技术好经济的综合比较后才能确定。

2.3 水仓用来专门储存矿水的巷道叫水仓，水仓有两个主要作用，一是储存集中矿水排水设备可以将水从水仓排至地面。

为了防止断电或排水设备发生故障被迫停止运行时淹没巷道，主泵房的水仓应有足够大的容积，必须能容纳8h正常的涌水量。

二是沉淀矿水，因在从采掘工作面到水仓的流动过程中，矿水夹带有大量悬浮物和固体颗粒，为防止排水系统阻塞和减轻排水设备磨损，在水仓中要进行沉淀，根据颗粒沉降理论，为了达到能把大部分细微颗粒沉淀于仓底水在水仓中流动的速度必须小于0.005m/s，而且流动时间要大于6h，因此水仓巷道长不得小于100m。

未了在清理水仓沉淀物的同时，又能保证排水设备正常工作，水仓至少要有一个主水仓和一个副水仓，以便清理时轮换使用，水仓可以布置在水泵房的一侧，也可以布置在水泵房的两侧，在水泵房一侧的布置方式适用于单翼开采，矿水从一侧流入水仓，在水泵房的两侧的布置方式适用于双翼开采，矿水从两侧流入水仓。

由于矿水中固体颗粒的沉淀，水仓容量逐渐减少，为了保证水仓的容水能力容纳涌水高峰的全部矿水，每次雨季到来前，必须彻底清理一次主泵房的水仓。

为了便于清扫水仓的淤泥，水仓和分水井靠管路连接，管路上装有闸阀，关闭时可以清扫水仓。

为了便于运输水仓底板一般都敷设轨道。

2.4 水泵房水泵房是转为安装水泵，电机等设备而放置的硐室，大多数主水泵房布置在井底车场附近，其原因如下：（1） 运输巷道的坡度都向井底车场倾斜，便于矿水沿排水沟流向水仓。

（2） 排水设备运输方便。

（3） 由于靠近井筒，缩短了管路长度，不仅节约管材，而且减少了管路水 头损失，同时增加了排水工作的可靠性。

（4） 在井底车场附近，通风条件好，改善了泵与电机的工作环境。

（5） 水泵房以中央变电所为邻，供电线路短，减少了供电损耗，这对耗电 量很多，运转时间又长的排水设备而言，具有不容忽视的经济意义。

水泵房排水设备的布置方式主要取决于泵和管路的多少，通常情况下，应尽量减少泵房断面，水泵在水泵房内顺着水泵房长度方向轴向排列，泵房轮廓尺寸应根据安装设备的最大外形，通道宽度和检修条件等确定。

一般泵房的长、宽、高由下述公式确定。

2.4. 1水泵房长度L=nL0+L1(n+1)式中 n---水泵台数L0---水泵机组（泵和电动机）的基础长度m;L1---水泵机组的净空距离，一般为1.5~2.m; 在矿井的涌水量有增加的可能时，应考虑泵房的长度有增加的可能，井筒内 也应考虑有相应的管道安装位置。

2.4.2水泵房的宽度m b b b B j b 21++= （22）式中:b—水泵基础宽，一般可按水泵底座外形尺寸在其长度和宽度方向上每j边增加0.1～0.2m；—水泵基础边到有轨一侧墙壁之间的距离，以通过最宽设备为原则， b1一般可选取1.5～2.0m；—泵基础边到吸水井一侧墙壁之间的距离，一般可选取0.8～1.0m。

b22.4.3水泵房的高度水泵房的高度应满足检修时起重的要求，根据具体情况确定，一般为3.0~4.5m,或根据水泵叶轮直径确定：在D≥350mm时取4.5m，并应设有能承受起重质量为3-5t的工字梁；在d<350mm时取3m可不设起重梁。

水泵基础的长和宽应比水泵底座最大外形尺寸每约大200-300m，大型水泵基础应高于泵房地板200m.3.设计的指导思想排水系统的选择、设备的选型，以选出的整个系统在整个矿井服务期限内均能按有关规定的要求排除矿井涌水为原则，尽可能做到安全可靠，投资少，运行费用低，自动化程度高，维护方便。

排水系统是煤矿生产的重要环节，排水泵属煤矿大型固定设备，独立性强，备用系数大。

它的稳定运行与否将直接影响到矿井的安全。

煤矿排水的电耗占原煤生产电耗的10%~30%，涌水量大的矿井可达60%（改造指南）。

全国国有重点煤矿吨煤排水电耗6.7~7.5kw.h。

在世界能源日益紧张的今天，我国部分地区也出现了“电荒”、“油荒”的现象，节能省电在排水系统选型中变得尤为重要。

为了改善煤矿生产条件，提高设备运行的安全性、稳定性，设计过程中还要注重科技发展新成果的合理应用。

第一章设计必备的原始资料和设计任务1.1设计的原始资料⑴竖井开拓，井口标高+42.50m ，水平标高-155.00 ；⑵正常涌水量4.8 m3/min，最大涌水量7.5 m3/min；⑶正常涌水期按300天，最大涌水期65 天；⑷矿水中性，矿水密度1020kg/m3；⑸服务年限40年；⑹矿年产量120万吨；1.2 设计任务⑴确定合理的排水系统。

⑵选择排水设备。

⑶经济指标概算。

⑷绘制水泵房布置图。

⑸论述水泵安装方式及运行故障与防治。

第二章初步考虑排水系统设计原始资料：某矿井，年产量120万吨，竖井开拓，井口标高+42.50m，水平标高-155.00m，正常涌水量4.80m3/min，最大涌水量7.50m3/min，矿水中性，矿水密度1020kg/m3，最大涌水期按65天计算，服务年限为40年。

由设计原始资料可知，该矿井的排水系统应采用单水平开采的系统。

单水平开采系统有以下几种，如图1—1所示：图1—1所示的（e）为斜井开拓的排水系统，故排除此方案。

图（a）、（b）、（c）、（d）的开拓方式均是竖井开拓。

由此，可供选择的排水系统有以四种：图（a）采用直接排水方式在开采水平设水泵房，将矿井涌水集中到水仓排至地面，这种排水系统的水平和泵房数量少，系统简单可靠，基建投资和运行费用少，维护工作量要减少一半以上，需用的人员也少。

图（b）设置在同一水泵房内的两台水泵直接串联时，若其正常工作的转向是相反的，而且有功率足够大的两端出轴的电动机同时拖动两台串联工作的水泵。