安徽矿业职业技术学院毕业设计说明书设计题目某煤矿主排水设备选型设计作者姓名叶德伍学号 1系部机电工程系专业矿山机电指导教师张丽芳老师2013年3月28日本次论文设计是基于煤矿流体机械选型设计，完成煤矿主排水设备水泵的型与设计。

本文根据安全和工作能力的要求，选取相应的水泵，以与对应的电动机。

并且根据煤矿需要，计算年耗电量，进行基本的生产成本算。

本文主要是煤矿用排水设备的选型，通过对以上设备的合理选型与设计，使工人的工作条件得到一定的改善，实现最大的经济效益。

选型设计中，根据《煤矿安全规程》的有关规定，在保证与时排除矿井涌水的前提下，使排水总费用最小，因而选择最优方案。

根据设计任务书所提供资料，以严格遵守《矿井安全规程》所规定的有关条款为依据，以安全可靠为根本，投入少、运行费用低为原则的设计指导思想，在煤矿生产中，单水平和两个水平开采，应根据矿井的具体情况进行具体分析，综合基建投资,施工，操作和维修管理等因素，在确定最合理的排水系统。

初步选择排水方案，进行设备选型以与相关计算，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，根据各设备外形尺寸与安装要求，并考虑其运行条件，最终确定泵房与管路的布置图。

关键词：矿井涌水; 水泵; 工况点; 设备布置;修改建议：1、目录从第1页开始2、7.4设备购置费7.5安装工程费这两部分去掉第一章、绪论 (1)1.1矿水 (4)1.2矿山排水设备的组成 (4)第二章、矿井排水系统的确定与要求 (5)2.1排水系统的要求 (5)2.2矿井排水系统的确定 (5)2.3矿井主排水系统的设计 (6)第三章、水泵的选型与台数计算 (7)3.1设备最小能力计算 (7)3.2水泵扬程 (7)3.3预选水泵的形式 (8)3.4确定水泵的级数 (8)3.5选定水泵的有关参数 (8)3.6校验水泵稳定性 (9)3.7确定水泵的台数 (9)第四章、吸、排水管道选型计算与管道的布置 (10)4.1管路敷设 (10)4.2主排水管路连接 (10)4.3管路支承梁计算 (10)4.4管径计算 (11)4.5确定管路壁厚 (11)4.6计算管路特性 (12)4.7吸、排管道的布置 (13)4.8管道特性曲线的绘制与工况点的确定 (13)第五章、水泵工作合理性校验 (14)5.1校验排水时间 (14)第六章、水泵电动机的选型计算 (15)6.1水泵电动机的选型要求 (15)6.2电动机结构型式的选择 (15)第七章、主排水经济指标的计算 (16)7.1计算水泵安装高度 (16)7.2验算电机容量 (16)7.3计算耗电量 (17)第八章、水泵房、水仓的布置尺寸确定 (20)8.1水泵房的布置与尺寸的确定 (20)8.2水仓的布置与尺寸的确定 (22)8.3水泵房的草绘绘制 (23)参考文献致 (24)致谢 (25)第一章、绪论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。

1.1矿水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，直到正常运行各环节的工作。

矿井水的来源分为地面水和地下水，地面水是江、河、湖、溪、池塘的存水与雨水、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。

矿井水中会有各种矿物质，故矿井水的密度比清水大，酸性水对排水设备的非耐酸金属零件产生腐蚀作用，减少排水设备正常使用年限。

矿水中含有的悬浮状固体颗粒进入水泵后加速金属表面的磨损。

对于矿水中的悬浮颗粒应在水泵前加以沉淀，而后再经泵排出矿井。

1.2矿山排水设备的组成矿山排水设备一般由启动设备、电动机、水泵、管路、管路附件和仪表等组成。

矿山排水设备是煤矿大型固定设备之一，为确保矿井设备安全生产，要求排水设备在矿井服务年限内，必须安全、经济、可靠、合理的工作。

选择的矿山排水设备与其布置方式必须符合《矿井安全规程》和《煤矿工业设计规范》以与国家有关的技术规定；同时，在技术合理的前提下，应尽可能提高设备的装备效率和设备本身的完好率，充分发挥设备的潜力。

第二章、矿井排水系统的确定与要求2.1排水系统的要求由于煤矿特殊的自然环境，对排水设备的要求相对于其他生产条件要严格的多。

不仅要考虑防火，防爆，通风；还要考虑水文地理条件，水的酸碱性等问题，设计选用合理的设备，充分发挥设备的生产能力，是选型设计的关键。

（1）必须有工作水泵，备用水泵和检修水泵。

（2）工作水泵的排水能力，应能在20小时内排除矿井24小时的正常涌水量；备用水泵的排水能力，应不小于工作水泵的排水能力的70%,并且工作和备用水泵的总能力，应能再20小时内排出矿井24小时的最大涌水量；检修水泵的能力，应不小于工作水泵的排水能力的25%。

（3）水文地质条件复杂的矿井，可根据具体情况，在主要泵房内预留安装一定数量水泵的位置，以便增设水泵。

（4）正常涌水量≤50m3/h,且最大涌水量≤100m3/h的矿井，可选用2台水泵，其中一台工作，一台备用。

（5）主要排水设备必须有工作和备用的水管，其中工作水管的能力配合工作水泵在20小时内排除矿井24小时的正常涌水量；工作和备用水管的总能力，应能配合工作和备用水泵在20小时内排出矿井24小时的最大涌水量。

2.2矿井排水系统的确定本矿井采用主、副立井、回风立井综合开拓方式，主井井口标高为+792m，副井、回风井井口标高均为+522m，大巷最低点标高为+530m。

根据地质报告，本矿井正常涌水量450m3/h，最大涌水量为800m3/h，因为正常涌水量大于120m3/h，最大涌水量大于600m3/h，对照现行《煤矿防治水规定》，属水文地质条件复杂矿井。

按照现行《煤矿防治水规定》与《煤矿安全规程》要求，本矿井应当在正常排水系统基础上安装配备排水能力不小于最大涌水量的潜排水系统。

根据本矿井开拓方式，结合现有产品参数，设置防水闸门抗灾暂无合适的设备，因此设计在正常排水系统基础上配备潜水电泵抗灾排水系统。

2.3井主排水系统的设计1.设计依据地质报告提供矿井正常涌水量450m3/h，最大涌水量为800m3/h，考虑矿井井下洒水和黄泥灌浆析出水增加50m3/h的排水量，因此在设备选型时按正常涌水量500m3/h，最大涌水量为850m3/h计算；矿井水处理所需要增加15m扬程。

2.排水系统方案根据本矿井的布置，矿井涌水量和排水高度等资料，设计对本矿井的排水系统方案，主排水泵房设置在大巷最低点，排水管路沿副井井筒敷设，将矿井涌水排至地面工业场地，在工业场地设置水处理站。

该方案排水管路相对较短，降低了管路投资。

经上述综合分析比较，设计推荐本矿井排水系统采用布置合理，综合运营费用低的，即主排水泵房设置在大巷最低点，井下涌水由副井排出方案。

3.矿井主排设备系统方案的确定根据上述内容确定的排水系统方案，本矿井采用集中性排水系统，主排水泵房设置在水平副井井底车场附近的大巷最低点，排水管路经管子道、沿副井井筒敷设至地面。

地质报告提供矿井正常涌水量450m3/h，最大涌水量为800m3/h，考虑矿井井下洒水和黄泥灌浆渗水增加水量50m3/h，因此在设备选型时按正常涌水期排水量500m3/h，最大涌水期排水量为850m3/h计算；大巷最低点标高+205m，副井井口标高+522m，排水垂高530m，考虑矿井水处理所需要增加的15m扬程后，排水总垂高为545m，排水管路敷设长度约610m。

第三章、水泵的选型与台数计算选择水泵的型式和台数应符合《煤矿安全规程》和《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。

3.1设备最小能力计算正常涌水量时，确定工作水泵必须的排水能力Q 1=1.2×500=600m 3/h最大涌水量时，工作水泵+备用水泵必须的排水能力Q 2=1.2×850=1020m 3/h式中：z Q ——矿井正常涌水量， m 3/hmax Q ——矿井最大涌水量， m 3/h3.2水泵扬程矿井排水垂直高度：Hc=井深+井底车场与最低吸水面标高差+出口高出井口高度=522m+5m+3m=530m水泵扬程：H B ≥g ηCH =530/0.9=589m式中：H c ——矿井排水垂直高度，m ；g η——管道效率：管路敷设角度为900的管道效率取0.9；H B ——水泵必须的扬程，m 。

表3.1 管道效率管路敷设角度（°） 90° >30° 30°～20°<20°管道效率 0.90～0.89 0.83～0.80 0.80～0.77 0.77～0.743.3预选水泵的形式在水泵样本中，挑选能满足B Q 和B H 的水泵，最好是一台水泵就能达到所需要的要求能力。

在满足要求的各种水泵中，优先选择工作可靠、性能良好、体积小、重量轻而且价格低的产品。

当矿井水的PH 值小于5时，应采用耐酸水泵。

根据计算选用MD450-60×10系列矿用多级离心泵。

3.4确定水泵的级数若采用分段水泵，当流量能满足要求时，水泵必须的级数为：由9.860589i i ===H H B ，故选择水泵级数为10级。

式中：B H ——水泵必须的扬程，m ；i H ——水泵单级额定扬程，m ；i ——水泵的级数。

3.5选定水泵的有关参数由水泵样本中可得到其主要技术参数：（1） 额定工况点流量Q e =450m 3/h ，（2） 额定工况点单级扬程为e H =300m ，（3） 额定工况点效率80%，（4） 额定工况点允许吸上真空高度se H =6.5m ，（5） 水泵零流量时扬程m 3500=H 。

3.6校验水泵稳定性c 0m 315.90H H ≥=，满足水泵稳定条件。

式中：0H --水泵零流量时扬程，m ；c H --矿井排水垂直高度，m 。

3.7确定水泵的台数1n--工作水泵台数2n--备用水泵台数3n--检修水泵台数n--水泵总台数(1)、正常涌水量时：N= n1+ n2+ n3式中，工作水泵台数n1= Q1/Qb, 且n1≥1，当n1不为整数时，其小数应进位到整数。