土城矿15采区延伸排水系统设计.pdf

第 4期 2 0 1 4年 1 2月 水 力采 煤 与管道 运输 HYDRAUL I C COAL MI NI NG & P I P EL I NE T RANS P ORTA TI ON No． 4 De c ． 2 0 1 4 D O I ： 1 0 ． 1 4 1 8 7 ／ j ． c n k i ． c n l 3—1 1 8 5 ／ m． 2 0 1 4 ． 0 4 ． 0 1 2 土 城 矿 1 5采 区 延伸 排 水 系统 设 计 漆朝华 ( 盘 江精煤 股份 有 限公 司 土城矿 ， 贵 州 盘县 5 5 3 5 2 9) 摘要 ： 针对土城矿 1 5采 区延伸排 水 系统的设计 、 排 水设备的选 型计 算、 排 水 管路 的选 型计 算、 井下水仓容积及 断面的设 计进行全 面的介 绍。 关键词 ： 排水 系统 ； 选型计算 ； 设计 中图分类号 ： T D 7 4 4文献标志码 ： B文章编号 ： 1 0 0 6— 0 8 9 8 ( 2 0 1 4) 0 4— 0 0 4 1一 O 3 土城矿 1 5采 区设计在 +l 2 5 0 m水平附近设 水 仓 ， 井 下涌水 由水 泵 房 的水泵 加压 ， 经 管线 斜 井 两趟排水管路排 出地面。 l排水设备选型 1 ． 1 设计依据 排水 口标高 ： +1 5 4 0 m； 水泵房标高 ：+1 2 5 0 m； 垂高 ： 2 9 0 m； 斜长 ： 6 5 0 m； 倾 角 ： 2 2 。 正常涌水量 ： 3 9 9 ． 4 m ／ h ； 最大涌水量 ： 5 9 8 ． 5 m ／ h 。 该 采区井下 消 防 和洒水 量 1 0 ． 9 3 I n ／ h ， 该设 计 取 5 0 ％ ， 约 5 ． 4 6 m ／ h ； 1 ． 2水泵计算 ( 1 ) 正常涌水时水泵 的排水 能力为 ： Q 口=1 ． 2 q=1 ． 2 3 9 9 ． 4=4 7 9 ． 2 8 m ／ h ( 2 ) 最大涌水量时水泵 的排水 能力为 ： Q =1 ． 2 q =1 ． 25 9 8 ． 5=7 1 8 ． 2 m ／ h ( 3 ) 水泵扬程 H B=H p+H x ／ q 29 0 +4． 5／ 0．9：295m 式中： 为管路效率， 取 0 ． 9 ； H 为排水垂高； H 为吸水高度 ， 取 4 ． 5 i n 。 根据 以上计算流 量 、 扬程 ， 设计 1 5采 区水仓 选用 四台水泵 ， 其 中正 常涌水量 时 ， 两 台工作 ， 一 台备用 ， 一 台检修 ； 最 大涌 水 量 时 ， 三 台泵 工 作 ， 一 台泵 备 用 ， 型 号 为 ： MD 2 8 0—4 37， 扬 程 为 ： 3 0 1 m>2 9 5 m， 流量为 ： 2 8 0 m ／ h 。 1 ． 3 排水管路选择 ( 1 ) 排水管路趟数根据设计原则， 确定设置 两 趟管路 ： 一趟工作 ， 一趟备用 ； ( 2) 管材根据 土城矿 1 5采 区斜 井排水 要求 ， 确定选用热轧无缝 钢管 ； ( 3 )管径计算 排水管内径： d 。 =~ Q e ／ 9 O O z r v p 据《 机械设计手册》 为排水管径经济流速 1 ． 5—2 ． 2 m／ s ， 取 为 t ． 8 m ／ s ； 贝 0 d = ~ ／ 3 0 0 ／ 9 0 0 3 ． 1 41 ． 8 =0 ． 2 4 2 m =242mi l l 根据上述数据 ， 确定选取 内径为 2 5 4 mm的热 扎无缝钢管 ( 1 0寸管 )， 做主排水管 。 ( 4 ) 吸水管 内径 d l =√ Q e ／ 9 O O z -v ~ | 式 中： 为 吸 水 管 内 水 的 流 速 ， 一 般 为 0 ． 8～ 1 ． 5 m ／ s ， 取 1 ． 2 m／ s ； 则 ： d =, ／ 3 0 0 ／ ( 9 0 03 ． 1 41 ． 2) = 0． 2 97m =297mm 据《 五金手册》 确定选用内径为 3 0 4 ． 8 m m的 热扎无缝钢管 ( 1 2寸管 ) 做 吸水管 。 1 ． 4管壁厚度 的选择 因 1 5采区条件恶劣、 巷道变形等因素， 故选 取 1 0 ram厚 的热 扎无缝钢管 。外 径 为 2 6 4 mm， 壁 厚 为 1 0 m m， 内径 为 2 5 4 mm 的无 缝 钢 管 ( 1 0寸 管 ) 为 排 水 管 ； 选 用 外 径 为 3 1 4 ． 8 m m， 壁 厚 为 1 0 mm， 内径 为 3 0 4 ． 8 mm 的无 缝 钢管 ( 1 2寸 管 ) 为吸水管 。 1 ． 5排水管流速计算 。 = Q ／ ( 9 0 07 rd ) =3 0 0 ／ ( 9 0 03 ． 1 4 0． 2 5 4 )=1 ． 6 5 m／ s 符合 。 =1 ． 5— 2 ． 2 m ／ s 的要求。 1 ． 6 吸水管流速计算 = Q ／ ( 9 0 0仃d ) =3 0 0 ／ ( 9 0 03 ． 1 4 0 ． 3 0 8 4 、=1 ． 1 2 m／ s 41 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 4年 1 2月 水力采 煤 与管道 运输 第 4期 符合 t} = 0 ． 8 —1 ． 5 m ／ s 的要求。 1 ． 7水泵工作点确定 根据上述给定的 3个 点 ( 如 表 1 ) ， 画 出管 路 特 性 曲线 与所 选 MD 2 8 0—4 3 X 7耐 磨 型水 泵 特 性 曲线 ， 按 同一 比例画 Q —H图在同一坐标上 ， 其 交 点 即为 水 泵 的工 作 点 ， 该 点 给 出 了流 量 Q= 2 8 0 m ／ h ， 扬程 = 3 0 1 m， 效率 = 7 7 ％， 允许 吸上 真 空 度 =4 ． 7 m。性 能 曲 线 图 如 图 1所 示 。 表 1 MD 2 8 0— 4 37型 水泵 性能 表 O- 43 ~7 4 8 O r ／ m n I 一 ■ i 青 、 一 ／ ：I- ， l r L 一 ， 一 一 一 一 一 ， 一 | 一 ， ．一 一 ， 0 5 0 1 O0 1 5 0 2 00 2 5 O 3 0 0 35 0 4 0 0 ‘ I I口 mi H I J q U s) 图 1 性能曲线图 1 ． 8校验计算 1 ． 8 ． 1 排水时间 ( 1 ) 正常涌水 时水泵 每天工作 时间 T u=2 4 q ／ Z q = 2 4 X 3 0 0 ／ ( 2 X 2 8 0)=1 2 ． 8 h <20h 该工作时 间满 足要求 。 ( 2) 最 大涌水时水泵每天工作时 间 =2 4 q 。 ／ Z X Q =2 44 5 o ／ ( 22 8 0)= l 9． 2h 4 ． 5 in 该数据满 足要求 。 1 ． 8 ． 4 经济性 ND 2 8 0—4 37离 心泵 的效率 为 P=7 7 ％ 7 5 ％ ≥( 0 ． 8 5—0 ． 9) =( 0 ． 8 5—0 ． 9 ) 77％=65％ ～72％ 所选 泵的工作点 位于 工业利 用 区内 ， 故符 合 经 济要求 。 1 ． 8 ． 5 稳定性 因 =2 1 3+4 ． 5=2 1 7 ． 5 m， 而 H o：2 9 0 m， 则 H =2 1 7 ． 5<0 ． 9 H0=0 ． 9 X 2 9 0=2 6 1 ， 故 满 足水泵稳定性要求 。 1 ． 8 ． 6电动机容量的计算 N d =K( r q 日 ) ／ ( 3 6 0 0 X 1 0 0 0 X叼 l 叼 。 ) 式 中： Q 为工作 点 的流 量 ， 为 2 8 0 m ／ h ； H 为工 作点 的扬程 ， 为 2 9 0 m； K为为备 用系数 ， 取 1 ； r 为 水 的压 力 ， 取 1 0 2 0 0 P a ； 。 为工 作 点 的效 率 ， 取 0 ． 7 7 ； 为传动效率 ， 取 1 。 则 Ⅳ d=1 X 1 0 2 0 02 8 02 9 o ／ ( 3 6 0 0 X 1 0 0 0 X 0 ． 7 7 X 1 )=2 9 8． 7 9k W 根据计算 电机 的功率 、 所选 水泵 转速 和实 际 使 用经 验 ， 确 定选 用 防爆 型 电机 ， 该 电机 的额 定 功 率 为 3 5 5 k W ， 转 速 V= 1 4 8 0 r ／ rai n ，电 压 6 0 0 0 V， c 0 s =0 ． 9 ( 电机 与水泵配套 ) 。 1 ． 8 ． 7 水泵 电耗 ( 1 ) 水泵工况点参数 为 ： 流量 2 8 0 m ／ h、 扬程 3 0 1 m、 效率 0 ． 7 7。 ( 2 ) 消耗的功率 P=2 8 0 X 3 0 1 X 1 O 3 O ／ ( 1 0 20 ． 7 70 ． 9 1 5 X 3 6 0 0)=3 3 5 ． 5 4 k W ( 3 ) 所需 的电耗为 = 3 3 5 ．5 4 1 0 0 ／ (2 8 0 X 3 0 1) = 0． 40k Wh 经上述计算 ， 设计 所选 水泵 的 电耗 小 于对水 Ⅶ● 。广． 扣● 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 4年 1 2月 漆朝华 ： 土城矿 1 5采 区延伸排水 系统设计 第4期 泵的规定值 0 ． 5 k W h， 满足节能要 求。 2 水仓容积及断面 的确定 2 ． 1 水仓容 积 根据设计规范 ， 水仓容积 为 ： V=8 Q m =83 9 9 ． 4：3 1 9 5 ． 2 m 2 ． 2水仓断面及 支护 型式 根据巷道 围岩 情 况 ， 水 仓 采用 喷浆 支 护 ， 净 断面积 S为 1 3 ． 3 1 m ， 掘进断面积 1 4 ． 2 5 m 。 2 ． 3 水仓长 度 水 仓长度 ： L=V ／ S=3 1 9 5 ． 2 ／ 1 3 ． 3 1=2 4 0 m 1 5采 区设 置 两 个 水 仓 ， 一 个 主 水 仓 ， 长 度 2 4 5 m， 容量 3 2 6 1 m。 ； 一个 副水仓 ， 长度 1 0 6 m， 容 量 1 4 1 1 m。 。主 、 副水 仓总容 量 4 6 7 2 m 。水仓进 口处应 设 置 蓖 子 ， 并 对其 中 的 淤 泥进 行 及 时 清 理 ， 每 年雨 季前 必须 清 理一 次 ， 空容量 必 须经 常 保 持在总容量 的 5 0 ％以上 。 3 主要水泵房 、 通道布置及 安全 出 口 主要水泵房和通 道 均布置 在 岩层 中 ， 安全 出 口为管子道和井底车场 ， 管子道的出口应高出泵 房底板 7 m； 主要水泵房底板标高应高于井底车 场底板标高 0 ． 5 m。泵房应给增加的水泵预留空 间 。 4 结语 通过土 城矿 l 5采 区延 伸 排 水 系统 的设 计 ， 确定 了排水设 备 、 水 仓 的 容积 ， 有利 于对 煤矿 排 水系统的能效情况进行存储 、 分析 ， 和合理有效 的应用 ， 实现节能降耗和增效 ， 提高现代化管理 水平及能力 。 作者 简 介 ： 漆朝华( 1 9 8 0 一) ， 男， 重庆市江津区人 ， 工程师， 从事机 电技 术 管理 工作 。 E一 -ma i l ： t c k q c h @ 1 2 6． c o rn 收稿 日期 ： 2 0 1 4—1 1—2 0 《 水 力 采 煤 与 管道 运 输 》 期刊投稿须知 为进一 步 提高 编辑 工作 现代 化 水平 ， 《 水 力 采煤与管道运输》自2 0 1 4年 3月 1 0日开始启用 网络采编办公平 台， 投稿方式改为网上投稿。网 址 ： h t t p ： ／ ／ s l c m． c b p t ． c n k i ． n e t I 、 稿件 要求 ( 1 ) 来稿 应有 创新 ； 立 论科 学 ， 主题 明确 ， 推 理严谨 ； 词语 准 确 ， 句子 精 练 ， 使 用标 准 简化 字 ； 遵从 国家法定 计 量单 位 、 数 字用 法 、 标 点符 号 及 其他标准 。 ( 2 ) 本刊 只刊登 首发稿 。本 刊编辑 部对来 稿 有文字修改权 ， 对所发稿有版权。 ( 3 ) 排版要求 ： 请参考我刊” 征稿简则” 。 2 、 网络投稿 程序 ( 1 ) 作者注册 ； ( 2 ) 查看投稿须知； ( 3 ) 查看 版权 协议 ； ( 4) 填 写 稿 件 信 息 ； ( 5 ) 填 写 作 者信 息； ( 6 ) 上传稿件 ( w o r d 2 0 0 3及 以下版本 ) 和附 件 。 3 、 注意事项 ( 1 )带 的 内容为必添项 。 ( 2 )每篇 文 章都 需 要 有投 稿 作 者 和通 讯 作 者 ， 可 以由同一人担任 。 ( 3 )要把所有 的署名作 者一 一填 写 ， 并标 记 通讯作者 。 4 、 稿 件流程 ( 1 ) 作者上传 的稿件成功后 ， 作者会接到系 统 自动发送 的收稿通 知 ； ( 2 ) 稿件经审查合格后， 作者会收到编辑部 发的稿件接受通知； ( 3 ) 作者按 照编辑部 的通 知到编辑 部递 交有 关材料 ； ( 4 ) 专家外 审 ； ( 5 ) 外审通过的稿件编修； ( 6 ) 稿件定 文发表 。 ( 7 ) 稿件一经刊出， 即付稿酬。期刊出版后， 还将 向国内外 文献 检索 机构报 送并 上 网 ， 届 时不 再 向各位作者 另付酬 。 ( 8) 稿件 刊 出后 半个 月 左右 ， 期 刊会 寄送 到 第一作者所 在单位 ( 假期顺 延 ) 。 ( 9 ) 若作 者投稿 1 0 0天后未收 到本刊 编辑部 的任何通知 ， 可 自行处理稿件， 并通知编辑部， 请 勿一稿多投。如不拟刊用 ， 不退原稿 ， 请 自留底 稿 。来稿如 涉及保密事项 ， 概 由作者本人负责 。 4 3 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m