王武彥

摘要：淮北岱河礦業(yè)有限責(zé)任公司主排水系統(tǒng)采用分級排水方式，即Ⅲ水平涌水排至Ⅱ水平，再由Ⅱ水平排至地面。根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》以及有關(guān)規(guī)定要求，對二泵房水泵、電機(jī)、電控等進(jìn)行了設(shè)計(jì)、安裝。

關(guān)鍵詞：礦井 主排水系統(tǒng) 水泵 管路

0 引言

根據(jù)筆者所在礦技術(shù)部門提供的水文地質(zhì)資料，該礦正常涌水量為：Qz=218m3/h，最大涌水量為：Qmax=456m3/h。Ⅱ水平至地面垂直標(biāo)高為400m，排水管路的布置經(jīng)過副下山、老副井井筒。副下山高度為105m，角度為19°；Ⅰ水平平巷段長度為270m，老副井井筒高度為295m。礦水性質(zhì)：中性，礦水容重：1020kg/m3，礦井電源等級：6kV。

1 排水能力計(jì)算

根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》要求，投入工作的水泵的排水能力，能在20小時(shí)內(nèi)排完24小時(shí)的正常涌水量，工作水泵的排水量必須滿足：

QB≥24Qz/20（m3/h）

24Qz/20=24×218/20=261.6（m3/h）

故正常涌水期必須的排水能力為：QB≥261.6（m3/h）

工作水泵與備用水泵的總能力必須能在20小時(shí)內(nèi)排完24小時(shí)的最大涌水量，工作水泵與備用水泵的總排水量必須滿足：

QBmax≥24×Qmax/20（m3/h）

24×Qmax/20=24×456/20=547.2（m3/h）

故最大涌水期必須的排水能力為：

QBmax≥547.2（m3/h）。

2 水泵揚(yáng)程計(jì)算

由于排水管路的布置經(jīng)過副下山、老副井井筒，水泵揚(yáng)程可分為三段計(jì)算，即HB=HB1+HB2+HB3

考慮管路損失，水泵揚(yáng)程為：

HB=HC[1+（0.12/sina）]

HB1=105[1+（0.12/0.329）]=143.29（m）

HB2=295（1+0.12）=330.4（m）

HB3=（270+200）×0.01=4.7（m）

水泵必須揚(yáng)程為：

HB=HB1+HB2+HB3=143.29+330.4+4.7=478.4（m）

HB：水泵必須揚(yáng)程

HC：管路測地高度

HB1：二水平至一水平必須揚(yáng)程

HB2：一水平至地面必須揚(yáng)程

HB3：一水平平巷及地面水平段

3 預(yù)選水泵、確定水泵臺數(shù)

查MD280-65型水泵額定流量為Qe=280（m3/h），單級額定揚(yáng)程為65m。

①確定水泵臺數(shù)

根據(jù)QB、QBmax、Qe 參數(shù)可得：

正常涌水期需要水泵臺數(shù)：

N1=QB/Qe=261.6/280=0.94≈1（臺）

最大涌水期需要工作水泵臺數(shù)：

N1+N2=QBmax/Qe=547.2/280=1.95≈2（臺）

考慮水泵實(shí)際能力及各種損失工作泵選擇2臺，一臺備用，另外還需要一臺檢修水泵，共需MD280-65型水泵4臺。

②確定水泵級數(shù)

當(dāng)流量滿足時(shí)必須的級數(shù)為：i=HB/Hi

由特性曲線可以查出Q=QB=262m3/h時(shí)的揚(yáng)程Hi= 66（m），所需泵的級數(shù)i=HB/Hi=472.8/66=7.16≈8級。

預(yù)選水泵為MD280-65×8型泵4臺，配套電機(jī)為JS158-4（6kV.680kW）。

③校驗(yàn)水泵穩(wěn)定性

為滿足水泵工作穩(wěn)定性，應(yīng)滿足0.9H0≥Hc，查特性得Q=0時(shí)，H0=H0i×i=70×8=560（m），又Hc=395（m），所以0.9×560=504（m）大于Hc，滿足0.9H0≥Hc的要求。

H0：泵零流量時(shí)的揚(yáng)程；

Hc：測地高度；

H0i：平均單級特性上零流量時(shí)的揚(yáng)程；

i：水泵級數(shù)。

4 計(jì)算電動機(jī)容量

①必須的電動機(jī)容量

已知工況參數(shù)時(shí)

經(jīng)查電動機(jī)樣本，選礦用一般型電機(jī)功率680kW，可以滿足要求。

ρ：水密度；

Q：工況流量；

H：工況揚(yáng)程；

η：水泵工況效率；

ηc：傳動效率（取0.98）；

k：富裕系數(shù)（Q>300m3/h，取1.1）。

②計(jì)算排水時(shí)間

Tz：正常涌水期每天必須的排水時(shí)間；

Tmax：最大涌水期每天必須的排水時(shí)間。

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