式中：
c)水管材质:对于敷设在深度不超过200m竖井内的排水 管多采用焊接钢管,深度超过200m时多用无缝钢管;对于敷 设在斜井内的排水管路,可按承压的变化,由下向上分段采 用无缝钢管、焊接钢管和铸铁管。 对于D450-60 水泵，
z 0 .4 p 0 .5 d p 1 C 1 .3 p z
1.1.1方案一 直接排水系统 直接排水系统是指井下的涌水通过排水设备直接排到地面。如单 水平开采的矿井，在开采第一水平时，就采用直接排水系统。 图（a）是竖井单水平开采时的直接排水系统。图（b）是竖井多 水平开采时，各水平的涌水分别由本水平的排水设备直排地面。 图（c）是竖井两个水平同时开采时，若上水平涌水量较小，经 技术经济比较后，可将上水平的涌水通过管路自流到下一水平的 水仓中，然后两个水平的涌水由下水平排水设备直排地面。图 （d）是斜井单水平开采时，若地质条件比较稳定、又无大的断 层，经技术经济比较后，可采用钻孔下排水管的方法将水直排地 面。若地质条件较复杂或井较深，可采用沿斜井井筒敷设排水管 路的方法，将水直排地面。 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，便 于管理，而且上、下水平的排水设备互不影响。（图1.1）。
m /h m /h
3
3
； ； m /h
3
Q B — 工作水泵的排水能力， Q — 工作水泵和备用水泵的 Q B — 检修水泵的排水能力，
； m /h
3
排水能力， m /h
3
1.2—《煤矿安全规程》规定的排水设备能 H c (1
0 . 1 ~ 0 . 12 sin
图1.1
1.1.2 方案二 分段排水系统 分段排水系统，是指井下的涌水通过几段排水设备转排到地面。 一般适用于矿井较深，又受排水设备能力所限制的矿井排水。另 外，多水平同时开采同时开采时，为减少井筒内管路敷设的趟数， 也常采用分段排水系统。 图（a）是竖井单水平开采时，由于井深已超过水泵可能产生的扬 程时，可在井筒中部开拓泵房和水仓（相当于两个水平分段排水 系统）将水经两段排水设备排至地面。此图也可表示为竖井多水 平开采时的分段排水系统。图（b）是斜井两个水平同时开采时 的分段排水系统。 采用中继排水，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。（图1.2）。
b)其管路系统布置如图
图3-4（a）
1）图3-4（a）是 三台泵两趟管路的 布置方式。一台水 泵工作时，可通过 其中任一趟管路排 水，另一趟管路备 用；两台水泵同时 工作时，可分别通 过一趟管路排水。
2.6.2若工况效率η m3 =0.76，管路效率 η g3=HC/Hm3=320/328=0.98, 则装置效率为： η z3=η m3η dη g3η c
由此可选定 D500-57型水泵3台，排水管路选 YB-231-70-φ299×8 管 两趟，吸 水管规格为 YB-231-70-φ325×8 =0.8×0.92×0.98×0.98 =0.7(ηz≥0.6)
E1 QH c 10
g
3
与装置输入的能量
3
E 2 QH /
d c 10
之比， 其比值用 z 表示，且 g

Hc H
则装置效率为
z g d c
式中 —水泵工况点效率，81%； g —管道效率，98%； d —电机效率，92%； c —传动效率，98%。 其他符号意义同前所述。
图1.2
根据上述的有关规定,本着尽量减少水 泵数量的原则,幵且考虑基建、维护、运行 成本的简易程度，选用方案一作为本设计 的排水方法.
第二章 水泵的选型及台数计算
2.1初选水泵的型号和台数 选择水泵的型式和台数应符合《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。只有在丌得已 的情况下，才采用两台水泵幵联排水。
280 (1 . 5 ~ 2 . 2 )
0 . 212 ~ 0 . 257 m
对于D500-57水泵，额定流量为5003 m3/h
450 (1 . 5 ~ 2 . 2 )
d p 0 . 0188
b）.壁厚度的计算： 壁厚可按如下公式计算：
z 0 .4 p 0 .5 d p 1 C 1 .3 p z
)
式中
Hc—排水高度，Hc=473.3 m; α —干管倾斜敷设时的倾角。
2.1.2.初选水泵型号
参照《泵产品样本》,因为矿水呈中性，所以选择D型泵， 依计算的工作水泵能力Qe可选择泵的型号为: 泵 D450-60 的级数为： i=HB/Hi=5.6～5.9 取i=6 泵 D500-53 的级数为： i=HB/Hi=5.9～6.2 取i=6 则水泵的型号为：D450-60和D500-53 其详细资料如下：
对于D500-57水泵，
z 0 .4 p 0 .5 d p 1 C 1 .3 p z
表2.4 热轧无缝钢管 （YB231-70）（mm）
外径 32 壁厚 2.5～8.0 外径 76 壁厚 3.0～19.0 外径 152 壁厚 4.5～36.0 外径 377 壁厚 9.0～75.0
表2.1
型号 级
数 (m3/h) (L/ s)
离心泵参数：
转速 功率P(KW)
n (r/m in) 轴功率 Pa 电 动 机 功 率
流量
扬 程
H (m)
效 率
％
泵 必需 重 汽蚀 (kg) 余量 (NPS H)r
(m)
D450- 6 60
450
125
360
1480
558.5
680
79
4.9
739 0
第三章 排水管道选型计算及管道的布置
3.1排水管选择计算
a）.计算根据《规范》第2－138条,管径常按经济流速Vp=1.5～2.2m/s计算:
d p 0 . 0188
Qe Vp
m
式中 dp————排水管内径(计算),m. 对于D450-60水泵，额定流量为 450m3/h
d p 0 . 0188
目录
第一章 矿井排水系统的确定 第二章 水泵的选型及台数计算 第三章 排水管道选型计算及管道的布置 第四章 吸水管道选型计算及管道的布置
第五章 管道特性曲线的绘制及工况点的确定
第六章 水泵工作合理性校验 第七章 水泵电动机的选型计算
第八章 主排水经济指标的计算
第九章 水泵房、水仓的布置尺寸确定
为确保排水设备经济运行，对竖井其装置效率， z 0 . 6
对斜井其装置效率， z 0 . 5
根据式(3-17)，在合理工况中，分别计算出装置效率， 选出装置效率较高的泵和管路系统作为优选排水设备，从 而确定水泵型号、台数、管路系统及其布置方式。
2.6.1若电机效率η d=0.92, 工况效率η m1=0.78，管路 效率 η g1=HC/Hm1=320/330=0.97， 则装置效率为： η z1=η m1η dη g1η c =0.78×0.92×0.97×0.98 =0.68(η z≥0.6)
38
42 45 50
2.5～8.0
2.5～10.0 2.5～10.0 2.5～10.0
83
89 95 102
3.5～24.0
3.5～24.0 3.5～24.0 3.5～28.0
159
168 180 194
4.5～36.0
5.0～45.0 5.0～45.0 5.0～45.0
402
426 459 (465)
8.0～75.0
8.0～75.0 8.0～75.0
560
600 630
9.0～25.0
9.0～25.0 9.0～25.0
壁 厚 系 列
2.5
3.0
3.5
4.0
4.5
5.0
5.5
6
7
7.5
8
3.5
9
9.5
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
22
24
25
26
28
29
30
34
35
36
38
40
42
第一章 矿井排水系统的确定
1.1分析本矿井特点： 本矿年产量 90万吨，采用竖井开拓，井口标高 +50.00m，水平标高-265.00，正常涌水量4.5m3/min，最大 涌水量7.2m3/min，矿水中性，矿水密度1020kg/ m3，最大 涌水期按60天计算，服务年限30年。 由此，可供选择的排水系统有以下两种：
6.0～50.0 7.0～50.0 7.0～50.0
480
500 530 (550)
9.0～75.0
9.0～75.0 9.0～25.0 9.0～25.0
68
70 73
3.0～16.0
3.0～16.0 3.0～19.0
133
140 146
4.0～32.0
4.5～36.0 4.5～36.0
299
325 351
表2.2 D450-60 8型离心泵参数：
型号 级 数 流量 (m3/h) (L/ s) 扬 程 H (m) (r/m in) 转速 n 功率P(KW) 轴功率 Pa 电 动 机 功 率 效 率 ％ 必需 汽蚀 余量 (NPS H)r (m) D50057 6 500 139 399 1480 671 850 81 5 Y500 3-4 （IP 23/6 kv） 泵重 (kg)