矿井涌水量及排水设备能力核算

1矿井涌水量及排水设备能力核算根据《贵州省贵州省瓮安县泰丰煤矿资源/储量核实报告》，开采+500m以上时，按矿井正常涌水量112m3/h和矿井最大涌水量245m3/h考虑设计。自试运转以来，矿井涌水量不断增加，到2010年11月后至今，涌水平缓中渐减小。矿井初期采用一级排水，在井底车场设置水仓及泵房，由井底水泵排到地面。井底水仓至地面排水垂高为208.7m。根据《煤矿安全规程》第278条规定，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20h内排出矿井24h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20h内排出矿井24h最大涌水量。一、安全专篇设计1、矿井涌水量正常涌水量112m3/h，最大涌水量Q=245m3/h。2、主排水泵选用200MD-43×6型离心水泵1台(矿上已有设备),该水泵工况点参数为：流量Qm=185m3/h，扬程Hm=282m，电压10KV，功率315kw，效率ηm＝0.69；150D-30×9型离心水泵2台(矿上已有1台,另新增加1台)，该水泵工况点参数为：流量Qm=155m3/h，扬程Hm=270m，电压10KV，功率200kw，效率ηm＝0.73；其中：正常涌水量时，一台泵工作，一台泵备用,一台泵检修；最大涌水量时，二台泵工作，一台泵备用。3、主排水管路选用一趟D219×6的焊接钢管作主排水管，选用一趟D194×5.5的焊接钢管作备用排水管。二、验算1、矿井涌水量该煤矿整合前正常生产多年，目前开采面积为144500m2，开采最低水平为+900m，据调查该矿涌水量主要受大气降水补给，季节变化较明显，据该矿排2水量观测资料，枯水期平均涌水量为13.64m3/h，丰水期平均涌水量为30.97m3/h。经该矿以往排水量观测资料分析统计，其涌水量随开采面积和水位降深的平方根成正比性关系，故本次采用矿井涌水量比拟法预算。公式为：Q=Q0式中：Q：全部开采至500m标高时矿井涌水量（即预测涌水量）（m3/h）；F：最大开采面积，为2143190m2S：最大水位降低值，至开采最低标高500m，取值300m；Q0：该矿现有矿井涌水量，贫水期12.40m3/h，丰水期23.82m3/h；F0：该矿现有开采面积，为144500m2；S0：该矿现有水位降低值，150m；比拟法矿坑涌水量计算结果：故正常涌水量Q=123.2m3/h最大涌水量Q=245m3/h设计按正常涌水量123.2m3/h，最大涌水量Q=318.5m3/h。根据上述预算结果，矿井开采至最低标高+500米标高时预测矿井正常涌水量123.2m3/h，最大涌水量Q=318.5m3/h。2、排水系统方案选择结果论述1）工作水泵必须的排水能力QB=24×Qr/20=24×123.2/20＝147.84(m3/h)2）工作和备用水泵必须的排水能力QBm=24×Qrm/20=24×318.5/20＝382.2(m3/h)3）水泵扬程HB=（Hp+H吸）/ηg=(208.7+4)/0.80=265.9(m)式中：Hp—排水高度；3H吸—吸水高度，4m；ηg—管道效率，取0.80。3、主要水泵型号选择及台数根据QBm、HB和QB值及《煤矿安全规程》第278条规定，矿井必须有工作、备用和检修的水泵。工作水泵的能力，应能在20h内排出矿井24h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20h内排出矿井24h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%。根据QBm和HB值，选用200MD-43×6型离心水泵1台(矿上已有设备),该水泵工况点参数为：流量Qm=185m3/h，扬程Hm=282m，电压10KV，功率315kw，效率ηm＝0.69；150D-30×9型离心水泵2台(矿上已有1台,另新增加1台)，该水泵工况点参数为：流量Qm=155m3/h，扬程Hm=270m，电压10KV，功率200kw，效率ηm＝0.73；其中：正常涌水量时，一台泵工作，一台泵备用,一台泵检修；最大涌水量时，二台泵工作，一台泵备用。4、校验计算1）正常涌水时有n=1台泵同时工作，其昼夜排水时间Tn=MrnQQ24=24×123.2/(1×155)=19.1h≤20h2）最大涌水时有n=2台泵同时工作，其昼夜排水时间Tm=MmrnQQ24=24×318.5/[1×(155+×280)]=17.6h≤20h3）排水管内实际流速时Vp=2900pMdQ=123.2/(900×3.14×0.1942)=1.16m/s在经济流速范围内，证明是经济流速，满足要求。4）电机功率检验43600102103QHKN=1.12×85.03600102102701553=150.2（KW）选用配套的200KW的防爆电机满足要求。5、排水管路趟数、规格选择排水管径：○1排水管趟数的确定根据设计规范要求，排水都设置两趟管路，一趟工作，一趟备用,本矿因水泵不同,所以两趟排水管的管径不一样。○2管径计算最大一台水泵排水管:d=[4Q/（3600πV）]1/2=[4×280／(3600×3.14×2.4)]1/2=0.203(m)式中：d——排水管内径（m）Q——通过管路的流量m3/hV——管中流速，取经济流速2.4m/s根据以上计算,选用D219mm的焊接钢管作排水管。另一趟排水管:d=[4Q/（3600πV）]1/2=[4×155／(3600×3.14×2.4)]1/2=0.151(m)根据以上计算,选用D194mm的焊接钢管作排水管根据计算结果及《煤矿安全规程》第278条规定，必须有工作和备用的水5管。工作水管的能力应能配合工作水泵在20h内排出矿井24h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20h内排出矿井24h最大涌水量。设计在暗斜井安设一趟D194mm的焊接钢管和一趟D219mm的焊接钢管作为排水管路。排水管沿主斜井敷设，其高度不低于1.6m，采用在扁钢制成的支撑上放置，管道节间采用法兰盘联接。工作水管和备用水管均从井底水泵房铺设至井口，再经地面水沟流入污水处理池，每趟水管长度约为650m。因此，在重新计算矿井涌水量的基础上，现安装的排水泵及排水管满足设计要求。