矿井排水系统

矿井排水系统矿井排水的任务和要求1、任务将矿井涌水及时地排送至地面，为井下创造良好的工作环境，确保安全生产。2、要求1）可靠性要求高2）排水设备要求有较高的耐磨性和耐腐蚀性3）防爆、节能矿井排水过程：通过水泵和管路把水从涌水点排到盘区水仓，再通过盘区水仓的固定排水设备把水排到主水仓，最后由主水仓排水设备把水排到地面。1、矿水来源涌入矿井的水统称为矿水。矿水主要来源于地面水和地下水、开采工程涌水。地面水有江河湖泊水、大气降水、融雪等；地下水有含水层、断水层、老空水等。开采工程涌水有水力采煤、水砂充填等工艺产生的废水。2、涌水量绝对涌水量：单位时间内涌入矿井的水的体积量（q），单位是m3/h；最大涌水量：某一时期涌水高峰时的涌水量正常涌水量：其它时期大致相同的涌水量相对涌水量：同时期内相对于单位煤炭产量的涌水量。3、矿水性质1）温度随井深增高。2）密度比清水大。ρ=1015～1025kg/m33）化学性质矿水略带酸性，当PH5时，应采取措施：一是在排水前用石灰等碱性物质将水进行中和；一是采用耐酸泵排水，对管路进行耐酸防护处理。矿井排水系统类型单水平开采的排水系统直接排水系统分段排水系统多水平同时开采的排水系统独立排水系统集中排水系统分段排水系统(一)单水平开采的排水系统直接排水系统（a）竖井单水平开采（d）斜井单水平开采全部矿水聚集于水仓中，并用排水设备直接排至地面。排水管可沿井筒敷设或敷设在专用钻孔中，系统简单开拓量小基建费用低管理方便(一)单水平开采的排水系统分段排水系统（b）井筒中部开拓泵房和水仓（c）只开中间泵房，不开水仓优点是上、下设备互不影响，可靠性高，但开拓工程量大；不开拓中间水仓，但因要求上、下任意两台水泵都能串联工作，而使管路布置十分复杂，并且下部的排水设备可能受到全井深的水头压力。优先采用(二)多水平同时开采的排水系统1、独立排水系统当各水平涌水量都较大时，在各水平分别设置水仓、泵房和排水设备，以便将各自水平的水直接排至地面。优点是上、下水平互不干扰；缺点是设备多，管路多，投资大。(二)多水平同时开采的排水系统2.集中排水系统当上水平的涌水量较小，没有必要单独设置排水设备时，可将上水平的水下放到下水平，而后由下水平的水泵排至地面。优点是只需一套排水设备；缺点是上水平的水下放后再上排，损失了水的位能，增加了电耗。(二)多水平同时开采的排水系统3.分段排水系统将下水平的水用辅助排水设备排至上水平的水仓中，然后集中排至地面。缺点一旦上水平的排水设备发生故障，两水平都有被淹没的危险。常用于具有下山的缓倾斜煤层矿井、且涌水量较小的情况矿井排水方式矿井排水方式分为固定式、移动式和自流式。1）固定式排水方式：水泵位置长期固定的排水方式。固定式排水方式的排水设备根据其服务范围又分为主排水设备、区域排水设备和辅助排水设备。排水设备一般使用离心泵排水。固定式排水设备的要求1）主水泵房设置有工作水泵、备用水泵、检修水泵。2）工作水泵的排水能力应在20h内排出24h的正常用水量；备用水泵的能力应不小于工作水泵能力的70%，并且工作水泵和备用水泵的总排水能力应在20h内排出24h的最大用水量；检修水泵的能力应不小于工作水泵的25%。3）排水管路应当有工作和备用水管。工作排水管路的能力，应当能配合工作水泵在20h内排出矿井24h的正常涌水量。工作和备用排水管路的总能力，应当配合工作和备用水泵在20h内排出矿井24h的最大涌水量。4）主排水泵房的供电线路不得少于两条回路，每一回路都应能担负全部负荷的供电。5）工作的水泵机组必须工作可靠。6）主排水房应有预防涌水突然增加致使设备被淹的措施。7）水泵工况应在高效工作区，测试报告上应予以体现，否则应进行更换。8）《矿井防治水规定》第66条规定，水文地质类型复杂的矿井应在井底车场周围设置防水闸门，或者在正常排水系统基础上另外安设具有独立供电系统且排水能力不小于最大涌水量的潜水泵。即强排水系统，在水仓被淹没后，水泵任然能够正常工作。9）配电设备的能力应当与工作、备用和检修水泵的能力相匹配，能够保证全部水泵同时运转。2）移动式排水方式水泵随工作面的移动或水位的变化而移动的排水方式。为矿井的局部服务，如掘进工作面、局部淹井等。一般使用潜水泵、风泵进行排水。移动式排水设备的要求a、水泵应适应流量变化不大的需要，有较好的吸水性能，以保证把水排干。b、在垂直泵轴平面上的外形尺寸应较小，以适应在横断面较小的巷道中工作。c、应能移动方便、迅速。3）自流式排水方式涌水点标高高于主排水口位置时采取的排水方式。如巷道上山时利用水沟排水。排水设施矿井排水设施主要包括：排水设备（水泵、供电设备、管路及其附件等）、水仓、水泵房、管子道等。水仓水仓分主水泵房水仓、盘区水仓和临时水仓。作用：一是储存集中矿水，二是沉淀矿水。主水仓要求至少有一个主一个副水仓，以便清理时轮换使用。正常涌水量在1000m3/h以下时，主水仓容量应能容纳8h的正常涌水量。正常涌水量大于1000m3/h的矿井，主水仓容量按下式计算：V=2（Q+3000）式中：V—主要水仓有效容量；Q—矿井每小时正常涌水量。盘区水仓有效容量应当能容纳4h的盘区正常涌水量。临时水仓作用是沉淀和储存集中临时出水点的矿水。水泵房水泵房分主水泵房和盘区水泵房。水泵房要求设在同水平标高较低的位置。主泵房一般都设置在副井井底车场的附近。原因如下：1.运输巷道的坡度都向井底车场倾斜，便于流向水仓2.运输方便3.节约材料，参加了排水工作可靠性4.改善工作环境5.减少电耗。水泵房水泵房位置图管子道管子道：专门用于安装排水管路的通道。通常指由主排水泵硐室至副井井筒敷设排水管的一段通道。管子道：倾斜25º--30º铺管道（管墩、管卡固定）有人行台阶和运输轨道矿井排水设备的组成及要求1、组成水泵、电机及电控设备、管路及附件、监测仪表等。2、水泵煤矿常用水泵有离心泵、潜水泵、泥浆泵、耐酸泵、风泵等。离心式水泵的结构（以D型泵为例）D型泵的构造Ｄ型泵是单吸、多级离心泵。它可输送水温低于８0℃的清水或物理性能类似于水的液体。其流量范围和扬程范围大。目前矿井主排水泵多采用D型泵。D型水泵经多年的发展已形成系列，其结构形式基本相同，只是尺寸大小不同。1、D型泵的构造（1）叶轮：将电动机输入的机械能传递给水，使水的压力能和动能得到提高。铸成一个整体转动部分1、D型泵的构造转动部分（1）叶轮叶片后弯叶片出口安装角15°~40°常选用20°~30°叶片数目一般5~12•低比转数6~8片•中比转数6片•高比转数5~6片1、D型泵的构造转动部分（2）泵轴材料传递扭矩和支承套装在它上面的其它转动部件。45号钢锻造加工作用轴套防止泵轴锈蚀1、D型泵的构造转动部分（3）平衡盘平衡水泵的轴向推力。产生轴向推力的原因：(1)由于作用在叶轮前，后轮盘上的压力不平衡；(2)由于叶轮内水流动量发生变化；(3)由于大小口环磨损严重，泄漏量增加，使叶轮前后轮盘上的压力分布规律发生变化1、D型泵的构造转动部分（3）平衡盘危害由于轴向推力的存在会使高速旋转的叶轮与泵壳接触，造成破坏性的磨损；过量的轴向窜动，会使轴承发热，增大电动机的负荷；会使互相对正的叶轮出水口与导水圈的导叶进口发生偏移，产生冲击和涡流，降低水泵的效率，严重时会使水泵无法工作固定部分进水段出水段中间段吸水口，水平出水口，垂直向上1、D型泵的构造固定部分1、D型泵的构造中间段固定部分1、D型泵的构造出水段轴承部分1、D型泵的构造单列向心滚柱轴承为了防止水进入轴承，泵轴两侧采用“Ｏ”型耐油橡胶密封圈和挡水圈。水泵的密封1、D型泵的构造水泵各段之间的静止结合面采用纸垫密封。转动部分与固定部分之间的间隙是靠密封环及填料来密封的。1）密封环2）填料装置2、水泵的型号意义字母意义字母意义D分段式多级泵KD中开式多级泵DG分段式多级锅炉给水泵QJ井用潜水泵DL立轴多级泵S单级双吸式离心泵DS首级用双吸叶轮的分段式多级泵M耐磨泵F耐腐蚀泵WB微型离心泵JC长轴深井泵WG高扬程横轴污水泵部分离心泵型号中某些汉语拼音字母通常所代表的意义(1)D型水泵的流量和扬程范围较大，适合于矿山排水，并有清水泵、耐磨泵和耐酸泵；(2)效率高，是我国设计制造的多级离心式水泵中，效率最高的一种水泵；(3)采用单列向心滚柱轴承，减少了水泵的静阻力矩，提高了机械效率；同时，此轴承还可以满足运转时泵轴的轴向窜动；(4)通向吸水侧填料箱的水封管在进水段内部，不裸露在外边；3、D型水泵的特点及性能离心泵组件及各部分作用1、离心泵组件主要由电动机、离心泵、吸水管、排水管、各类阀、仪表等组成。2、各部分作用⑴离心泵——将机械能转变成液体的动能和压力能⑵底阀——装于吸水管底部，由单向阀和过滤器组成，单向阀防止吸水管水倒流漏出，过滤器防止杂质被吸入泵中。⑶逆止阀——防止水倒灌入泵内，造成冲击。⑷真空表——测定吸水管入口压力⑸压力表——测定排水管出口压力⑹漏斗——水泵启动前灌满水。⑺调节阀——位于逆止阀下面，排水管路上，作用是调节水泵的流量和扬程和起动时关闭以降低起动电流。⑻放水阀——检修时放掉排水管中的水。⑼旁通管——在水泵二次起动时将排水管中的水引入泵内，其次可以防止停止运转后排水管中的压力水冲向泵内，起缓冲作用。⑽放气栓——位于泵体上方，以排出泵内空气。离心泵组件及各部分作用水泵启动前，先用水注满泵腔和吸水管。电机启动后，通过轴带动叶轮旋转，位于叶轮中的水在离心力的作用下被甩向叶轮周围压向泵壳，通过排水管排至地面。离心式水泵工作原理注意：离心泵绝对不能在泵腔内未灌满水就启动。灌水方法：由漏斗处人工灌水由旁通管引水用射流泵引水用真空泵引水离心式水泵启动前引水1）真空泵启动原理水泵启动前，开动真空泵抽出水泵内的空气，由于泵体上下口均已被水封住，致使泵内空气越来越稀薄，形成负压，吸水池的水在大气压作用下进入吸水管和泵体内，直至灌满泵体，此时关闭真空泵，开动水泵即可正常工作。2）射流泵启动原理射流泵由吸水管、喷嘴、混合室组成。当排水管引来的高压水由喷嘴高速射出时，不断喷流的水带走了吸水室的空气及与吸水室相连通的泵体内的空气，泵体内产生负压，吸水池的水在大气压作用下进入吸水管和泵体内，直至灌满泵体，此时关闭射流泵，开动水泵即可正常工作。离心式水泵的工作参数1、流量水泵在单位时间内所排出水的体积，称为水泵的流量，用符号Q表示，单位m3/s,m3/h。2、扬程单位重量的水通过水泵后所获得的能量，称为水泵的扬程，用符号H表示，单位为m。1）.吸水扬程(吸水高度)泵轴线到吸水井水面之间的垂直高度，称为吸水扬程，用符号HX表示，单位为m。2）排水扬程（排水高度）泵轴线到排水管出口处之间的垂直高度，称为排水扬程。3）实际扬程（测地高度）从吸水井水面到排水管出口中心线间的垂直高度，称为实际扬程。4)总扬程总扬程H为实际扬程、损失扬程和在水在管路中以速度v流动时所需的（速度水头）扬程之和，称为水泵的总扬程2、扬程1000pxQHXP电动机传给水泵轴的功率，即水泵的轴功率（输入功率）水泵实际传递给水的功率，即水泵的有效功率（输出功率）用符号表示。3、功率2）水泵的有效功率1）水泵的轴功率水泵在单位时间内所做的功的大小叫做水泵的功率。ZXZPPPQH10004、效率：水泵的有效功率与轴功率之比，叫做水泵的效率，用符号表示。5、转速水泵轴每分钟的转速，叫做水泵的转速。离心式水泵的工作参数6、允许吸上真空度或汽蚀余量在保证水泵不发生汽蚀的情况下，水泵吸水口处所允许的真空度，叫做水泵的允许吸上真空度。用符号Hs表示。水泵吸水口处单位重量的水超出水的汽化压力的富余能量，叫做水泵的汽蚀余量。离心式水泵的工作参数泵在运转中，若其过流部分的局部区域（通常是叶轮叶片进口稍后的某处）因为某种原因，抽送液体的绝对压力降低到当时温度下的液体汽化压力时，液体便在该处开始汽化，产生大量蒸汽，形成气泡，当含有大量气泡的液体向前经叶轮内的高压区时，气泡周围的高压液体致使气泡急剧地缩小以至破