目录摘要绪论1.矿水的来源及性质2．新形势下对排水系统的要求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。

绪论⑴对排水系统的要求在矿井建设和生产过程中，随时都有各种来源的水涌入矿井。

只有极少数例外的矿井是干燥。

将涌入矿井的水排出，只是和矿水斗争的一方面，另一方面是采取有效措施，减少涌入矿井的水量。

特别是防止突然涌水的袭击，对保证矿井生产有重要意义。

矿井排水设备不仅要排除各时期涌入矿井的矿水，而且在遭到突然涌水的袭击有可能淹没矿井的情况下，还要抢险排水。

在恢复被淹没的矿井时，首要的工作就是排水。

排水设备始终伴随着矿井建设和生产而工作，直至矿井寿命截止才完成它的使命。

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

为了使排水设备能在安全、可靠和经济的状况下工作，必须做好确定排水方案，选择排水设备，进行布置设计，施工试运转，直到正常运行各环节的工作。

⑵矿水在矿井建设和生产过程中，涌入矿井的水流称为矿水。

①矿水来源矿井水的来源分为地面水和地下水，地面水是江、河、湖、溪、池塘的存水及雨水、融雪和山洪等，如果有巨大裂缝与井下沟通时，就会造成水灾。

地下水包括含水层水、断层水和老空水。

地下水在开采过程中不断涌出。

②涌水量矿水可以用单位时间涌入矿井内的体积来度量，称为绝对涌水量。

一般用“q”表示，其单位为m3/h。

涌水量的大小与该矿区的地理位置、地形、水文地质及气候等条件有关；同一矿井在一年四季中涌水量也是不同的，如春季融雪或雨季里涌水量大些，其他季节则变化不大，因此前者称最大涌水量，而后者称为正常涌水量。

为了对比不同矿井涌水量的大小，通常还采用同一时期内，相对于单位煤炭产量（以吨计）的涌水量作为比较参数，称它为相对涌水量，或称为含水系数。

若以K表示相对涌水量，则K=24q/T （m3/t）式中q——绝对涌水量，m3/h；T——同期内煤炭日产量，t。

⑶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，水平标高；⑵正常涌水量，最大涌水量；⑶正常涌水期按天，最大涌水期天；⑷矿水中性，矿水密度；⑸服务年限年；⑹矿年产量万吨；⑺矿井电压。

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论述水泵注水方式及底阀泄漏与防治。

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+16.3m，水平标高-270m，正常涌水量7.5m3/min，最大涌水量8.34m3/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。

否则，只能采用两套独立的水泵机组串联工作。

在后者情况下必须调整好两台水泵的工况。

无论哪一种情况都必须增加在高压下工作水泵的外壳强度和填函密封的能力。

图（c ）设置中间水泵房，但不设置中间水仓，上下水泵间隔串联工作，该方案操作程序复杂，而且处于下部的水泵仍有受到全部水柱压力的可能，唯一的优点就是不需要中间设仓。

图（d ）采用分段排水，在井筒中部设置一套排水系统，可有效降低主排水设备的扬程，从而降低主排水设备的规模。

缺点是当一套排水设备发生故障是，会影响整个矿井的排水，而且设备数量较多，井筒中的管路复杂，不利于安装和维护。

根据原始资料并依据《矿井安全规程》和《煤矿工业设计规范》，本着尽量减少水泵数量的原则,并且考虑基建、维护、运行成本的简易程度，选用图（a ）的方案作为本设计的排水方法.第三章 设备型选一.确定水泵参数、选择水泵型号和台数：选择水泵的型式和台数应符合《矿井安全规程》和《煤矿工业设计规范》的规定。

若有两种或两种以上符合要求时，应选其中尺寸小，效率高的水泵，而且水泵的台数应尽可能少。

只有在不得已的情况下，才采用两台水泵并联排水。

1． 水泵必须的排水量依据《矿井安全规程》，水泵必须的排水量应为：h m qQ /2.13≥ (1)由于该矿井h m m q z /450m in /5.733==，h m m q /0.500min /34.833max ==，所以该煤矿所选工作水泵组的工作能力应为：zB q Q 2.1≥工作水泵组和备用水泵组的总工作能力：maxmax 2.1q Q B ≥备用水泵的工作能力：取二者较大值：/h m 3783'=B Q检修泵组的工作能力：Q 0.25B "⨯=B Q式中：hm Q h m Q h m Q h m Q h m q h m q B B B B z /..........;/;////3"3'3max 33max 3检修水泵的排水能力，排水能力，工作水泵和备用水泵的组的总工作能力，工作水泵组和备用水泵；工作水泵的排水能力，；最大涌水量，；正常涌水量，2． 估算水泵必须的扬程：gX P gg B lH H H H ηη++==/ (2)式中：B B B Q Q Q -≥max 'ZB q Q 2.17.0'⨯≥。

一般取较大者为宜时，取 当；，取　＝；当，取 ；对于斜井，当倾角＝　管路效率，对于竖井取；取　管子高出井筒的深度，　；　＝吸水高度，取；度泵排水高度暂取井筒高　；　＝排水高度。

　)(74.0~77.02077.0~8.030~208.0~83.03095.0~9.0)(1)(5)()(︒<=︒︒=︒>=++αηαηαηηg g g g X X P X P g g m l l m H H m H m l H H H H3． 预选水泵根据以上参数，参照《泵产品样本》可初步确定该矿井所需水泵的型号为： 200D-65,250D-60其详细资料如下：表3－１参照《泵产品样本》可知D280-65×5,D300-65×5的参数如表3－2所示。

表3－2以上两种泵的性能曲线如图3－1所示：4．稳定性效验为保证水泵稳定工作：0.9H 0≥H C ，其中Ho=io H i ⨯表3－35. 确定泵的台数由于该矿3/z q m h >，所以需要设置 水泵，各水泵的排水量如表3-4所示：表3－4 水泵的排水量由表3－5可知，所需水泵的台数为：表3－5 各种水泵的台数式中：n n n '''和、分别为工作、备用和检修水泵的台数。

m Q ——水泵的额定流量 )/(3h m 。

二、选择水管根据《煤矿安全规程》的要求和水泵工作台数，设置两趟管道，一趟工作，一趟备用。

1. 排水管选择计算（1） 根据《矿井安全规程》相关规定，计算排水管管径时，经济流速m/s 2.2~1.5V p =；则排水管管径根据公式 m V Q d pm p 0188.0=计算可得：表2－1式中 p d ——排水管计算内径，m 。

（2） 管壁厚度的计算根据表3-1取各水泵外径如下表所示：表2－2（3） 排水管壁厚的验算自标准GB/T 17395-1998查得外径为245mm 的无缝钢管管壁厚度中有8、10、12、14、16、18mm 等等。

取壁厚δ＝8mm 试算，此时mm d p 22982245=⨯-=，所需壁厚：0.51)p d Cδ=+ (5) 可以满足要求，排水管采用 此为方案一。

自标准GB/T 17395-1998查得外径为273mm 的无缝钢管管壁厚度中有8、10、12、14、16、18mm 等等。

取壁厚δ＝8mm 试算，此时mm d p 25782273=⨯-=，所需壁厚：0.51)p d Cδ=+ (5) 可以满足要求，排水管采用 此为方案二。

自标准GB/T 17395-1998查得外径为 的无缝钢管管壁厚度中有8、10、12、14、16、18mm 等等。

取壁厚δ＝8mm 试算，此时mm d p 28382299=⨯-=，所需壁厚：0.51)p d Cδ=+ (5) 可以满足要求，排水管采用 此为方案三。