1、摘 要本设计的主要内容是了解矿井排水设备发展及应用情况，明确所设计的大饭铺矿的矿井概况、井田开拓方式，对矿井排水设备常用的水泵的类型、工作原理、结构和型号进行分析。根据设计依据确定排水系统方案，选择水泵、管路及管路附件等设备的类型和具体型号，确定水泵工况点，选择电动机，以及对各方案水泵装置效率的进行比较，排除不合理的方案，最后再对方案进行经济核算以确定方案的合理性。根据矿井设计规范、煤矿安全规程、所选择的水泵、管路及管路附件等设备的规格，确定水泵房、吸水井、水仓、管子道间尺寸。进行水泵、管路及管路附件等设备布置，绘制水泵房设备布置图。在设计过程中，根据矿井安全生产的政策、法规，结合煤炭行业发展
2、现状，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来进行综合设计。关键词：排水系统；水泵；工况点IAbstract The main content of this design is familiar with mine drainage equipment application, clear the design of large Fanpu mine mine survey mine exploitation, mine drainage equipment commonly used pump type, working principle, structure and
3、 types of analysis. Drainage scheme is determined according to the design basis, pumps, piping and pipe accessories equipment type and the specific types of selection, determine the pump operating point, motor selection, and on the efficiency of the pump device compared to exclude unreasonable schem
4、e, then the other case in economic accounting to determine the plan of rationality. According to the code for design of mine, coal mine safety regulations, the choice of pumps, piping and pipe accessories equipment specifications to determine the pump room, ceiling wells, sump, pipe size. Pump, pipi
5、ng and piping accessories and other equipment layout, drawing the layout of the pump room equipment. In the design process, according to the mine safety production policies, laws and regulations, combined with development status of coal industry, in order to secure fundamental to invest less, low op
6、erating cost as the principle of the design of the guiding ideology to carry out comprehensive design.Keywords: drainage system; pump; working condition pointI目录1绪 论11.1排水设备的现状及发展11.2矿井概述11.3矿水来源及涌水量31.4 设计的指导思想32 矿井排水系统确定42.1 设计的原始资料42.2排水系统方案42.2.1 单水平开采排水方案42.2.2 多水平同时开采排水方案63 排水设备选型计算83.1水泵的选型83
7、.1.1 水泵必须排水能力83.1.2水泵所需扬程的估算83.1.3 初选水泵83.1.4水泵的台数93.2管路的选择103.2.1 管路趟数及泵房内管路布置形式113.2.2管材的选择113.2.3 排水管内径123.2.4吸水管径143.3 水泵工况点的确定及校验153.3.1管路系统153.3.2 估算管路长度153.3.3 管路阻力系数R的计算153.3.4 管路特性方程193.3.5 绘制管路特性曲线并确定工况点193.4 经济指标概算263.4.1 设备初期总投资263.4.2设备运行费用273.4.3 年排水费294 主水泵房布置304.1 一般规定314.2 主水泵房尺寸及布置
8、设计314.2.1 水泵外形及安装尺寸324.2.2 泵房长度334.2.3 泵房宽度334.2.4 泵房高度344.3 水泵基础的近似计算344.4 水仓及吸水井尺寸设计354.5水管布置及管子道间尺寸的设计374.5.1吸水管尺寸设计374.5.2出水管布置384.5.3泵房防水门的确定384.5.4管子道和管子间385 矿井排水设备的运行管理395.1水泵的使用和维护405.1.1泵的操作使用405.1.2泵的维护和保养405.2水泵的性能测定415.2.1测定原理和方法415.3水泵的经济运行425.3.1影响水泵经济运行的因素425.3.2节能措施436 结论45致谢47参考文献48
9、附录A48附录5251绪 论1.1排水设备的现状及发展国外排水设备的发展较先进，矿井排水高扬程水泵采用双电机拖动，在国外为了提高矿井排水设备运行的经济性，必须对水泵的使用期和管道的清理周期进行优化。矿井排水设备是矿山企业主要的用电设备之一，节能工艺的运用方针，要求在排水设备的设计和使用阶段，都进行能耗估算。加拿大提出了数字化矿山的概念，建立综合信息基础框架，减小排水设备的自动控制和监测的误差，建立起了水资源管理信息系统。他们在采区工作面水文地质探测，地下水动态监测，水害预测，应急堵截水方面和矿井水综合治理方面均有成熟的技术可以让我们借鉴。在许多发达国家里，矿井水资源管理己进入了系统化管理阶段。
10、集中了规范化、统计化、实时化和运筹化管理水资源质量及水环境的优点，运用了系统论、信息论、控制论和计算机技术，建立起了水资源管理信息系统。他们在采区工作面水文地质探测，地下水动态观测，水害预测，应急堵截水方面和矿井水综合治理方面均有成熟的技术可以让我们借鉴。虽然这些国家没有将排水设备的自动化单独进行研究，但他们将这一方面的内容列入了矿山整体水资源管理的规划之中，将所有的控制信息包括水泵的运行都集中给中心控制室，进行统一控制。在我国，国内的工程技术人员在优化排水方案，改造排水设备，合理布置巷道，排水设备选型等方面也也做了大量的工作，不仅在节能方面取得明显成果，而且同时也提高了矿井的防灾抗灾能力，保
11、证了矿井的安全生产，在排水系统的控制方面一些人员把模糊控制，规则控制，神经网络方法等智能化控制理论运用到矿井排水系统设计当中，实现对排水系统的实时控制，自动检测系统的运行状况，自动采集数据，故障报警，事故分析以及多台水泵软启动的自动切换及断电等，提高了资料的准确性，控制的可靠性及效率。1.2矿井概述大饭铺矿井位于内蒙古自治区鄂尔多斯市准格尔旗薛家湾镇西南约13km处，地处准格尔煤田南部的龙王沟详查区南部，行政区划隶属于准格尔旗薛家湾镇。矿井设计可采储量为171.36Mt，矿井服务年限为51a。大饭铺矿为减少井筒工程量和压煤量，以及井下巷道初期工程量，将主、副井场地和风井场地分开布置。主斜井由井
12、田南部向北布置，井口标高+1155.0m，倾角16，斜长1070m，井底标高+860.0m，主斜井与大巷通过井底煤仓连接；井筒内装备1.4m宽胶带输送机担负全矿井煤炭提升任务、装备架空乘人器担负胶带检修和零星下井人员的运送，井底采用平巷矿车清理。副斜井位于主斜井西侧，由南向北布置，井口标高+1155.0m，井底车场标高+860.0m，倾角23，斜长755m，装备一台2JK-3.5/20E型单滚筒提升绞车，担负矿井的人员、设备及材料的升降。回风立井场地位于工业场地北端，落底在副井井底车场的北侧，井口标高+1184.00m，垂深326m，装备梯子间，担负全矿井的回风任务。大巷沿铁路煤柱南北向布置，
13、主要大巷为胶带输送机、辅助运输和回风大巷，矿井采用中央并列式通风系统。主斜井担负全矿井煤炭提升任务，并兼作进风和矿井安全出口。井口标高+1155.0m，井筒净宽5.2m，净高4.05m，净断面积18.15m2，倾角16，井筒全长1070m。井筒内一侧布置一组架空人车器（猴车），另一侧装备一条带宽1400mm、运输能力1500t/h的胶带输送机。井筒内敷设1趟消防水管和1趟压风管以及通讯电缆等，设有台阶及扶手。副斜井担负全矿井人员、设备及材料的提升运输任务，并兼作进风井和矿井安全出口。井口标高+1155.0m，井底车场标高+860.0m，井筒净宽5.0m，净高4.1m，净断面积17.82m2，倾
14、角23，井筒全长755m。井筒内铺设30kg/m、900mm轨距双轨，敷设3趟排水管路、1趟消防洒水管路以及动力、通信电缆等，并预留动力、通信电缆位置各两根。井筒内设有台阶及扶手。井筒直径5.5m，井筒断面23.7m2，倾角90，垂深326m，担负全矿井的回风；敷设1趟灌浆管路；设置梯子间用于安全通道。本煤田降水量少，煤层直接充水含水层补给区面积小，地形起伏大，沟谷纵横且切割深，无良好的汇水地形。地质构造总体为向西倾斜，具波状起伏的单斜，对地下水的富集、储存不利。煤层直接充水含水层的补给量极小，富水性弱，水文地质条件简单。区内寒武、奥陶系岩溶裂隙水富水性好，水压大，但富水性极不均一，其沿溶洞、
15、溶隙运动。其补给来源主要为黄河水，其次为大气降水补给。排泄方式沿溶洞、溶隙等向南、向西运动，或者少量的开采排泄。根据上述内容和开采模式，设计矿井正常涌水量为220m3/h，最大涌水量370m3/h。矿井正常涌水量为220m3/h，所需水仓容量为：Q0=2208=1760m3。设计水仓净断面11.58m2，内、外水仓长度及水仓入口长度总和为220m，水仓有效容积2316m3，满足规程要求。水仓清理按人工清理设计，水仓内设有轨道系统，水仓入口处运输煤泥为有轨系统。1.3矿水来源及涌水量在矿井建设和生产过程中，涌入矿井的水流称为矿水。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。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
