矿井水泵房的选型设计
一、 矿井简介：
王坪煤矿矿井位于大同煤田东南边缘，位于山西省朔州市怀仁县境内。为设计能力180万吨/年的大型矿井，1984年开工，1988年投产。井田面积11.4km2，截止目前为止，尚有可采煤量1.2亿吨，服务年限50年，开拓方式为平峒二水平（其中第一水平为+1170m，第二水平为+1060m），可采煤层共六层，全厚为18.77m。公司现有职工4870人。
矿井为平峒开拓，井口选在红山峪沟口，在东山村南部开凿一对进回风井，利用距平峒口约1km的措施井——红山峪斜井作排矸斜井。该矿机械化采煤程度高，机采率为93%，采煤方法使用倾斜长壁和走向长壁相结合的方式，实行采区前进、工作面后退式开采，用全部垮落法管理顶板。
王坪煤矿矿井水产生量正常为 m3/h，最大涌水量为 m3/h 排水高度为340米，
矿井工业场地内配套建有210万t/a选煤厂，采用重介选煤方法，它是靠具有动力作用的自生介质的选煤方法。
二、 设备选择计算与台数的确定 2.1、排水设备能力与台数的确定
A、主要排水设备必须有工作、备用和检修水泵。其中各种水泵的能力，应能在20小时内排出24小时的正常涌水量；备用水泵的
能力应补小于工作水泵能力的70%，并且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%。
B、水文地质条件复杂的矿井，可根据具体情况在水泵房内预
留安装一定数量水泵的位置，或另增设水泵。
C、排水管路能力应和工作、备用水泵能力相适应；配电设备能力应与水泵总能力相适应。
D、箕斗井、罐笼井和胶带输送机提升井的井底水窝，其排水泵应设置两台，一台工作，一台备用。 2.2、设备的选择与计算
1）、按正常涌水量确定排水设备所必须的排水能力 Q1=Qr/20=3800/20=190(m3/h)
H1=K(Hh+5.5)=1.3(340+5.5)=(m)
式中 Qr——矿井正常涌水量，m3/h；
K----扬程损失系数。对于竖井，K=1.1；对于斜井，K=1.20~1.35，倾角大时取小值，此处取1.3； Hh——井筒深度，m。
根据计算结果初步选用200D-43×9的水泵，该泵的流量为190 ~346m3/h，扬程为407.7~367.2米，转速为1480r/min，效率为80%，配带的电动机型号为JSQ1410-4，功率为440千瓦，电压6KV，外形尺寸长×宽×高为3853×1350×1285（mm）。 2）正常涌水量期间所需水泵的工作台数
nr= Q1/Q=190/200=0.95台) 式中 Q----一台水泵的排水能力，m3/h。 3）、最大涌水期间所需水泵台数
24Qdr/20×200=5400/4000=台
根据计算及设计规范要求，确定选用上述水泵3台，其中一台工作，一台备用，一台检修。
4）、正常涌水量期间一昼夜内水泵工作时间 Tr= Qr/ nr Q=3800/1×200=(h)
式中 nr ----正常涌水时的水泵工作台数。
5）、排水管直径 按经济流速1.75m/s，由下列公式计算 dg= =
4Q
?Vd36004?220
3.14?1.75?3600 =0.21(m) 按标准管径取dg=200mm 式中：Vd=1.5～202m/S
见附表1《常用管径dg、流速Vd与流量Q关系》 6）、排水管中实际流速
4Q Vd=? 3600?dg24?220 23600?3.14?0.2880 =
452 =
=195m/S
见附表2《一定管路直径之最大流量及流速限制表》。由附表2可知排水管实际计算水流速度满足规范要求。 7)、吸水管直径
ds=dg+25=200+25=225（mm） 8) 吸水管流速
4Q 23600?dS4?220 =3600?3.14?0.252
880 =
707 Vs=
=1.24m/s
吸水管流速一般取0.8～1.5m/s。上述计算值满足一般设计规范要求。 9）、计算管路实际所需扬程
管路进水段有进水短节一个、闸阀二个、三通一个、进水底阀一个，其等值长度之和为56.76米；
管路出水段有逆止阀三个、弯头四个、异径管一个、三通一个，其等值长度之和为139.22米
进水管扬程损失HsfHs=56.76×0.021=1.13(m) 排水管扬程损失为Haf=139.22×0.021=2.78（m） 10）、水泵总扬程为
H=Hh+Hs+Haf+Hsf=340+5.5+2.78+1.13=350.54(m)
根据计算扬程在选择水泵时应比计算值大5%~8%，即 H=350.54×1.06=372(m) 11）、计算排水管管壁厚度
δ=Pdg/(2Rk-P)+a=4×20/(2×80-7)+0.2=0.72（cm） 取8mm。
式中：P—管子内部液体压力kg/cm2，10m垂高等于一个大气压力。
RK—许用应力，对于铸铁管取200kg/cm,焊接钢管取600kg/cm，无缝钢管取800kg/cm。
a—考虑管路的腐蚀及管路制造有误差时的附加厚度，对铸铁管取0.7～0.9cm；钢管取0.1～0.2cm。
12）管路材料规格及选择 A、管路规格 管路规格见表7. B、管材选择：
（1）排水管沿竖井敷设时，应选用焊接管或无缝钢管。沿进闭井敷设的钢管所承受的2件承压在40kg/cm2以内时，一般采用焊接连接。
（2）排水管沿斜井敷设时，应根据气压力大小选择管材，一般情况，压力小于10kg/cm2时，可用铸铁管；压力大与kg/cm102时,应选用焊接钢管和无缝钢管。巷道易底鼓时，不宜采用铸铁管。
C、管路条数的确定及其敷设 （1）管路条数的确定
主排水管路必须有工作和备用的水管，其中工作水管的能力应能配合工作水管水泵在20hA，排出矿井24h的正常涌水量；工作和备用水