【采矿课件】第五章矿井排水设备

第五章矿井排水设备•第一节矿井涌水量及排水系统•第二节井下排水设备布置及离心式•水泵的结构•第三节离心式水泵的运转、维修与•常见故障处理§5-1矿井涌水量及排水系统一、矿井涌水量矿水：涌入矿井的水。矿井自然涌水来自地表水和地下水。矿井涌水量的大小受矿区地质，水文地质，地形特征，气候条件，地面和地下积水以及开采方法等因素的影响，因此各矿涌水量可能不一致，同一个矿井在不同季节也不一样，雨季和融雪期出现高峰，高峰期间的涌水量称最大涌水量；正常时间的涌水量称正常涌水量。矿井涌水除自然涌水外，对于水砂充填矿井、黄泥灌浆灭火和水采矿井，还应包括充填废水，灌浆及水采用水。水穿过岩层并沿巷道水沟流动时，溶解各种矿物质，所以矿水重度比清水大。另外矿水的物理、化学性质对排水设备影响很大，如水中含泥砂量大，就会加速水泵零件的磨损。如果水呈酸性就会对排水设备加速腐蚀，根据情况可临时加入石灰中和，或采用耐酸的排水设备。目前我国煤矿使用的水泵有离心式、往复式及喷射式（射水泵），其中最常用的是离心式。二、矿井排水系统（一）排水设备分类（1）作用：把不断涌入井下的矿水排送至地面（2）排水设备的组成:水泵机组、电气设备、管道及其附件、设置水泵机组的泵房和蓄集矿水的水仓.（3）分类固定式主排水设备:①排水设备必须在20小时内排除一昼夜的涌水，以保留备用时间；②排水设备应有备用量以保证事故时接替使用和检修，同时还必须满足排除最大涌水的需要；③主排水设备的泵房应有防止突然被涌水淹没的措施；④排水设备应在尽可能高的效率下工作。固定安装在泵房内辅助排水设备:用于掘进或巷道被淹没时排水，其安装地点随工作面的推移或淹没水位下降而移动.（二）排水系统矿井排水系统可分为：集中排水系统和分段排水系统。集中排水系统1集中排水系统竖井单水平开采时可采用图(a)的所示集中排水系统。将全部矿水，借自重由水沟引至井底车场主水仓，再由主排水设备排至地面。(a)(b)多水平开采，如果上水平的涌水量不大将上水平的涌水量放到下水平的水仓中再由主排水设备排至地面。如图（b）斜井集中排水时，除沿副井井筒敷设管道外，还可以通过钻孔设排水管直接将水排至地面的办法。2分段系统深井单水平开采时，若水泵的杨程不足以直接把水至地面，可在井筒中部开拓泵房和水仓，把水先排至中间水仓，再排至地面，如图所示。斜井集中排水分段系统对多水平开采的矿井可在各水平分别设置主排水设备，将各水平的涌水分别排至地面，如图(a)所示。也可将下水平的涌水用辅助水泵排至上水平。而后再由上水平的主水泵将水排至地面。如图(b)所示。(a)(b)多水平分段排水系统§5-2井下排水设备布置及离心式水泵结构按《煤矿安全规程》规定，井下主要排水设备（包括水泵、水管和配电设备），应符合下列要求：1水泵必须有工作、备用和检修的水泵；工作水泵的能力，应能在20小时内排出矿井24小时的正常涌水量（包括充填水及其它用水）；备用水泵的能力应不小于工作水泵能力的70%；工作和备用水泵的总能力，应能在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能力的25％；水文地质条件复杂的矿井，可在主泵房内预留安装一定数量水泵的位置。一井下排水设备的设置2水管必须有工作和备用的水管。工作水管的能力应能配合工作水泵在20小时内排出矿井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。3泵房设置为保证安全，《煤矿安全规程》规定：主要泵房至少有两个出口，一个出口用斜巷通到井筒，并应高出泵房7米以上；另一个出口通到井底车场，在此出口的通路内，应设置容易关闭的既能防水又能防火的密闭门。泵房和水仓的连接通道，应设置可靠的控制闸门。（一）工作原理离心式水泵的组成：主要由叶轮（水轮）1，叶片2，轴3，螺旋状泵壳4组成。离心式水泵的工作原理：二离心式水泵的工作原理及结构关于主水仓，必须有主仓和副仓，当一个水仓清理时，另一个水仓能正常使用。水仓的容积，应按《煤矿安全规程》第280条的规定设计、开拓。1—叶轮；2—叶片；3—轴；4—外壳；5—吸水管；6—滤水器底阀；7—排水管；8—注水漏斗；9—闸板阀离心式水泵的结构示意如图5-6所示，分固定部分和转动部分。固定部分主要由进水段、中间段、出水段、轴承体、填料箱和导向器等部分组成。进水段、中间段和出水段由拉紧螺栓连接在一起。转动部分主要由叶轮、平衡盘、轴、联轴器等部件组成。各主要部件的结构和作用如下。(二)离心式水泵的结构1、叶轮主要由前轮盘、后轮盘和轮叶组成。见图5-72、导水和返水圈导水和返水圈在水泵的中段上，见图5-83、进水段作用是把吸水管进来的水流引入第一级叶轮的入口。4、中间段导水和返水圈、密封环均在中间段上。泵的级数越多，中间段的数目也越多。6、填料箱作用是防止压力水漏出而影响水泵的正常运转。水泵的进水段同样设有填料箱，其作用是防止空气进入水泵。7、平衡盘作用是平衡水泵运转时的轴向力。8、轴和轴承体泵的各级叶轮，平衡盘及联轴器都固定在一根轴上，由轴承体支撑，并由电动机带动旋转。5、出水段D型泵的出水段，其流道呈螺壳形。出水段的作用是将最后一级叶轮出来的水流收集起来，形成总流，并使它缓缓流向排水管.图5-6离心式水泵结构示意图1叶轮2导水和返水圈3进水段4中间段5出水段6填料箱7平衡盘8轴和轴承体9联轴器1图5-7离心式水泵叶轮1叶轮入口2叶片3前轮盘4叶轮出口5后轮盘图5-8导水和返水圈1返导叶2导叶水泵水轮机图§5-3离心式水泵的运转、维修与常见故障的分析(1)转动联轴节，看其是否灵活，联轴节的间隙是否合乎规定、检查各部螺栓有无松动、是否齐全等。(2)润滑油质量是否合乎要求，油量是否适当，油环转动是否灵活正确。一水泵的运转1、水泵起动前的检查与准备工作(3)填料压盖的松紧程度是否合适，真空表和压力表管上的旋钮要关闭，指针调在零位。（4）检查吸水管路是否正常，底阀没入吸水深度。（5）检查闸阀和逆止阀开闭是否灵活，开泵前要将闸阀全闭，以降低起动电流。（6）检查电源电压是否正常，接地线是否良好。（7）向泵和吸水管中灌引水，同时打开放气阀，直到放气阀不冒气而完全冒水为止，再关上放气阀和放水阀。（1）起动后当电动机达到正常转速时，再慢慢打开调节闸阀，同时应将压力表和真空表的旋钮打开。此时要注意观察仪表的读数，电流表和真空表的读数应逐渐增加，而压力表的读数应逐渐减小，然后再增大。为了避免水泵发热，在关闭调节闸阀时的运转不能超过3分钟。2．水泵的起动(1)运转平稳，无震动现象。(2)声音正常，无异响、杂音。(3)负荷正常，电流表指针不剧烈摆动。(4)流量、扬程正常，压力表、真空表指针的摆动很小。(5)温升正常，轴承温度最高不超过75℃，电动机温度不超过额定温升，填料箱与泵壳不得烫手。(6)填料完好，以每分钟渗水10一20滴为准。(7)注意水井水位变化，水泵不得在泵内无水情况下运行，不得在汽蚀和闸阀闭死情况下运行。（2）在起动几分钟后，须检查水泵轴承、填料箱和电动机的温升。当某一部件温升很高时，应停泵查明原因。如果温升的现象未能得到迅速处理时，必须开动备用水泵。3．运转中注意的事项(1)慢慢关闭调节闸阀，使水泵进入空转状态。(2)关闭真空表与压力表的旋钮。(3)切断电源，停止电动机运行。(4)长期停泵应将水泵内的水放掉，以防锈蚀或冻裂。4、停泵做好维护工作，保证水泵正常运转，应按照说明书要求，按时拆修水泵，制定大、中、小修的期限和内容，每年最大涌水期到来之前，要全面检修一次。日常的维护工作，做到”勤、查、精、听、看”。二水泵的维护与检查(1)勤：勤看、勤听、勤摸、勤修、勤联系。(2)查：查各部螺栓、销子；查油质、油量；查各轴承温度；查安全设备和电气设备；查闸阀、逆止阀、回水管和密封好坏。(3)精：精通业务、精神集中、精益求精。(4)听：听取上一班的交接情况，听机器运转声音。(5)看：看水位高低；看仪表；看油圈。维护的最终要求，是使主排水设备符合完好标准。对一般的排水泵，也要求达到相应的完好标准。三水泵常见故障分析故障现象故障原因排除方法起动不起来，或起动负荷太大1.水轮与导向器之间的径向间隙太小，产生很大阻力2.填料压盖太紧3.起动时，没有关闭闸阀1.解体检查其间隙是否符合标准，然后进行修理2.将填料压盖松一点3.关闭闸阀后，重新起动运转过程中消耗功率过大1.转动部分与固定部分有刮卡碰撞现象，阻力太大2.泵内吸入泥沙及其他杂质3.泵轴弯曲4.流量增加1.检查填料装置、轴承、密封环、水轮、导向器、平衡盘进行修理与调整2.拆卸清洗3.把轴拆出进行校直及修理4.适当关闭出水闸阀水泵不上水、压力表指针剧烈地摆动1.起动前未灌引水或未灌满引水2.吸水口没有浸在水中3.吸水管、吸水侧填料或真空表连接处漏气1.停泵重新灌引水2.降低吸水口使之浸入水中3.进行紧固，换垫和填料，重新安装真空表起动前引水灌不满底阀未关闭，或吸水部分漏水关闭底阀，修理漏水部分压力表虽有压力，但排水管不出水•排水管阻力太大•水泵转向不对•叶轮流道填满1.检修排水管或适当缩短排水管2.检查电动机相位是否接错3.清洗叶轮流量不够1.吸水部分的滤水网堵塞2.出水阀门开得不够3.排水管路漏水4.有杂物混入叶轮并堵塞5.吸水部分浸水深度不够1.清洗滤水网2.适当开启闸阀3.堵住漏水处或更换水管4.清洗叶轮5.降低吸水部分安装高度填料过热1.填料压得太紧2.填料函体内冷却水进不去3.轴表面有损伤4.填料质量太差•适当放松填料•松弛填料，或检查水封管有无堵塞•修理轴表面损伤处•进行更换水泵不上水真空表指示高度真空1.滤水器堵塞、底阀动作不灵活2.吸水高度太高1.修理滤水器，检修底阀2.适当降低吸水高度一般不超过5～6米填料函漏水过多•填料磨损•填料压得太紧•主轴弯曲或有摆动•填料缠法错误•通入填料函体内的冷却水不清洁，轴磨损1.更换填料2.补加一层填料或拧紧填料压盖3.校直或更换轴4.重新缠填料5.换清洁的冷却水，并修理轴的磨损处轴承过热•轴承磨损或松动•油量不足，油质不良或不干净轴承装配不良•泵轴弯曲，或联轴器不正•若带有油环的轴承，可能是油环带不上油•压力润滑油中油循环不良1.检修或更换轴承2.加油或换油3.重新装配4.校正泵轴、找正联轴器5.检查修理油环（6）检查循环系统是否严密，油压是否正常有噪音且不上水1.吸水管阻力太大2.吸水侧有空气渗入3.水温过高1.检修吸水管底阀及滤水网2.检查吸水管有无漏气并修理3.降低水温，或降低吸水高度振动1.地脚螺栓松动2.管路支架不牢固3.基础不坚固4.水泵或电动机的转子不平衡5.联轴器结合不良6.轴承磨损7.轴有弯曲或转动部分有摩擦8.转动部分零件松弛或破裂1.拧紧地脚螺栓2.检查并加强管路支架3.加固基础4.检查水泵与电动机的中心是否一致并找平衡5.消除联轴器安装的缺陷6.修理或更换轴承7.换轴消除摩擦（8）消除松动现象或更换破裂零件1、对主排水设备的要求是什么？2、按《煤矿安全规程》规定，井下主要排水设备（包括水泵、3、水管和配电设备）应符合什么要求？4、试分析启动水泵后有噪音，但不上水的原因及排除方法。5、试分析启动水泵后压力表有压力但排水管不出水时原因及排除方法。6、试分析水泵启动不起来，或启动负荷过大的原因及排除方法。7、试分析水泵启动后，水泵不上水、压力表指针剧烈摆动的原因及排除方法。8、离心式轴向水泵的轴向推力是怎样产生的？如何平衡？9、提高排水设备经济运行的措施有哪些？本章作业