淄礦集團(tuán)巴彥高勒礦井排水系統(tǒng)設(shè)計(版)辯析

1、內(nèi)蒙古黃陶勒蓋煤炭有限責(zé)任公司巴彥高勒礦井排水系統(tǒng)改造方案設(shè)計內(nèi)蒙古黃陶勒蓋煤炭有限責(zé)任公司巴彥高勒礦井排水系統(tǒng)改造方案設(shè)計工程代號：工程規(guī)模：院長：總工程師：F1371000 萬 t /a副院長：淄博礦業(yè)集團(tuán)設(shè)計院有限責(zé)任公司二。一五年十一月設(shè)計編制人員名單專業(yè)姓名職稱及職務(wù)簽字職責(zé)機電徐正江工程師設(shè)計檢查機電嚴(yán)斌工程師機電張永安高級工程師采礦楊文華工程師采礦孟壯工程師采礦鄭方1鋼工程師采礦顏村副所長工程師所審機電李慶明所長工程師采礦丁亞軍副院長高級工程師院審采礦李繼強總工程師高級工程師錄-1-一、礦井概況-1-二、礦井水文地質(zhì)-2-三、礦井中央泵房排水能力-3-四、礦井排水系統(tǒng)改造必要性-

2、4-五、排水系統(tǒng)改造方案-4-四、西翼直排泵房水泵選型-10-五、西翼泵房鉆孔排水位置選址與選型錯誤！未定義書簽。六、西翼泵房水處理站選型錯誤！未定義書簽。七、水倉容量及斷面的確定錯誤！未定義書簽。八、泵房水倉布置方案-23-一、礦井概況內(nèi)蒙古黃陶勒蓋煤炭有限責(zé)任公司是由山東淄博礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司和烏審旗世林化工有限責(zé)任公司共同出資組建的股份公司，山東淄博礦業(yè)集團(tuán)占60%殳份，世林公司占40%殳份，礦井生產(chǎn)能力1000萬t/a。礦井采用立井開拓，前期在井田東部邊界附近工業(yè)廣場內(nèi)布置主立井、副立井和回風(fēng)立井，井底水平+660mfi主立井垂深612m井筒直徑8.2m,凈斷面52.8m：裝備二對3

3、6t箕斗，承擔(dān)礦井的煤炭提升及部分進(jìn)風(fēng)任務(wù)；副立井井口到井底車場垂深611m井筒直徑9.0m,凈斷面63.6m2,裝備一對一寬一窄罐籠、交通罐和玻璃鋼梯子間，主要擔(dān)負(fù)礦井的什石、材料、設(shè)備運輸和上下人員等輔助運輸任務(wù)，為礦井的主要進(jìn)風(fēng)井兼安全出口；回風(fēng)立井垂深611m,井筒直徑7.0m,凈斷面38.5m2,裝備玻璃鋼梯子間，為專用回風(fēng)井兼安全出口，服務(wù)于一、二、五分區(qū)，即11、21、31、12、22、32、15、25、35盤區(qū)。后期在井田中部增設(shè)一回風(fēng)立井，主要服務(wù)于三、四分區(qū)，即13、23、33、14、24、34盤區(qū)。全井田共劃分三個水平，第一水平設(shè)在主采煤層3-1煤層中，開采2-1、2-2

4、中和3-1煤，第二水平設(shè)在4-1煤層中，開采4-1和4-1下兩層煤，第三水平設(shè)在5-1煤層中，開采4-2上、4-2中、4-2下、5-1和5-2五層煤。井田平面上分為5個區(qū)，東西大巷以北為2個區(qū)，大巷以南為2個區(qū)，北部大巷以東區(qū)域為1個區(qū)，全井田共分為15個盤區(qū)，編號分別為：一水平11、12、13、14、15盤區(qū)，二水平21、22、23、24、23盤區(qū)，三水平31、32、33、34、35盤區(qū)。盤區(qū)編號的兩位數(shù)第1位為水平號，第2位為水平盤區(qū)號，如12盤區(qū)：是第一水平的二盤區(qū)。首采區(qū)為11盤區(qū)，主采3-1煤，采用長壁式綜合機械化采煤法，一次采全高采煤工藝。礦井在副井井底車場附近建有主排水系統(tǒng)，設(shè)中

5、央泵房、水倉；泵房內(nèi)安設(shè)5臺BQ550-688/18-1600/W-S型礦用隔爆潛水電泵，水泵配用YBQ-1600/4-S(10000)型礦用隔爆型潛水電泵用電動機，預(yù)留1臺潛水泵位置。正常涌水期2臺工作，2臺備用，1臺檢修，最大涌水期3臺工作。排水管路選用3趟D377X18型環(huán)氧樹脂復(fù)合鋼管(基材是無縫鋼管)，管路沿副井井筒敷設(shè)至地面。正常涌水期2趟管路工作，1趟備用，最大涌水期3泵3管運行。水倉容量8159m3。此外，本礦井設(shè)置抗災(zāi)潛水泵，潛水電泵排水系統(tǒng)選用3臺BQ550-688/18-1600/W-S型礦用隔爆潛水電泵，配用YBQ-1600/4-S(10000)型礦用隔爆型潛水電泵用電

6、動機，最大涌水期3臺工作。礦井在副井底車場附近建井下礦井水處理站，設(shè)計處理能力960m3/h。處理后礦井水由中央泵房水泵排至地面儲水池，再通過水泵經(jīng)兩趟D450X32PE管排至七一水庫，管路長度約為17kmi二、礦井水文地質(zhì)1、水文地質(zhì)呼吉爾特礦區(qū)巴彥高勒井田的直接充水含水層以裂隙含水層為主，孔隙含水層次之，直接充水含水層的富水性微弱，補給條件和徑流條件較差，以區(qū)外承壓水微弱的側(cè)向徑流為主要充水水源，大氣降水為次要充水水源；煤層雖位于地下水位以下，但直接充水含水層的單位涌水量q<0.1L/s-m（q=0.004400.0651L/s-mm;間接充水含水層薩拉烏素組（Qs）孔隙潛水含水層的

7、單位涌水量q=1.005.00L/S-mi富水性強，區(qū)內(nèi)沒有水庫，無湖泊等地表水體，無常年地表徑流，潛水含水層與煤層的間距較大，平均在500m以上，水文地質(zhì)邊界簡單，地質(zhì)構(gòu)造簡單。巴彥高勒井田總體地形北高南低、西高東低，海拔標(biāo)高1262.41293.1m,井田內(nèi)地形平緩，屬于風(fēng)積半流動和半固定沙丘地貌，新月形沙丘，新月形沙丘鏈及格狀沙丘遍布全區(qū)，具風(fēng)積半沙漠高原地貌特征。井田內(nèi)沒有常年地表徑流，雨季大氣降水匯集于洼地之中，通過風(fēng)積砂滲入地下，補給松散層潛水含水層。根據(jù)2012年11月山東泰山地質(zhì)勘查公司編制完成了內(nèi)蒙古呼吉爾特礦區(qū)巴彥高勒礦井水文地質(zhì)補充勘探報告，全礦井的正常涌水量為796.8

8、6m3/h,最大涌水量為1195.29m3/h。依據(jù)煤礦防治水規(guī)定（2009年），礦井的正常涌水量超過180m3/h（西北地區(qū)），水文地質(zhì)類型應(yīng)為復(fù)雜，因此礦井按照水文地質(zhì)條件復(fù)雜性設(shè)防。2、礦井實際涌水量礦井首采區(qū)為11盤區(qū)3-1煤，31101工作面已回采完畢，現(xiàn)回采31102工作面，根據(jù)礦井實際揭露，工作面涌水較大，礦井現(xiàn)正常涌水達(dá)到900m3/ho根據(jù)礦井接續(xù)，礦井已對12盤區(qū)3-1煤層開拓，預(yù)計明年3月份12盤區(qū)首采面回采，預(yù)計12盤區(qū)回采時正常涌水量826m3/h,最大涌水量1240mVh。礦井11盤區(qū)、12盤區(qū)2個工作面同時生產(chǎn)時，礦井正常涌水量1726m3/h,最大涌水量2589

9、m3/h（正常用水量1.5倍）。三、礦井中央泵房排水能力礦井中央泵房安裝有5臺BQ550-688/18-1600/W-S型礦用隔爆潛水電泵，配用YBQ-1600/4-S（10000）型礦用隔爆型潛水電泵用電動機。正常涌水期2臺工作，2臺備用，1臺檢修，最大涌水期3臺工作。泵房預(yù)留1臺潛水泵位置。排水管路選用3趟*377X18型環(huán)氧樹脂復(fù)合鋼管（基材是無縫鋼管），分段選擇壁厚。正常涌水期2趟管路工作，1趟備用，最大涌水期3泵3管運行。在地面排水管路上配置了Z941H-25DN350PN2.5MP仙動閘閥，水泵出口設(shè)置了Z441H-100型DN250PN10MP摸式閘閥與HH44X-100型DN2

10、50PN10.0MPag閉微阻止回閥。水泵的運行工況如下：舊管（管路淤積阻力系數(shù)取1.7時）：流量635m3/h,揚程651m新管（管路未淤積時）：流量651n3/h,揚程639.5m,效率79%礦井主排水潛水泵排水能力見下表主排水潛水泵技術(shù)參數(shù)表內(nèi)容單位技術(shù)參數(shù)舊管排水設(shè)備水泵型號BQ550-688/18-1600/W-S水泵臺數(shù)臺5電機型號YBQ-1600/4-S(10000)電機參數(shù)1500r/min1600kW排水管路3-DN377X18正常涌水期水泉，作臺數(shù)臺22排水管工作趟數(shù)22油3m/h651635揚程m639.5651效率%7980.5排水能力m/h13021270最大涌水水泉

11、，作臺數(shù)臺33排水管工作趟數(shù)33m/h651635期揚程m639.5651效率%7980.5排水能力m3/h19531905四、礦井排水系統(tǒng)改造必要性根據(jù)礦井開采、開拓情況，礦井在11盤區(qū)、12盤區(qū)各一個工作面生產(chǎn)，結(jié)合礦井下一步對盤區(qū)調(diào)整，為解決工作面附采時，原煤含水量大問題，13盤區(qū)工作面走向調(diào)整為東西走向，12盤區(qū)工作面走向也為東西走向，工作面為仰采，工作面涌水流入采空區(qū)，考慮老空積水影響盤區(qū)內(nèi)接續(xù)工作面安全，在盤區(qū)西部邊界處，垂直于3-1煤大巷沿煤層布置兩條排水巷（一進(jìn)一回、間距30mm,在低洼處設(shè)置集中排水點，對工作面、采空區(qū)進(jìn)行排水。同時礦井西翼三條大巷沿煤層掘進(jìn)，3-1煤層大巷起

12、伏變化、礦井涌水量變化等條件，對礦井排水系統(tǒng)進(jìn)行改造必要性分析如下：1、礦井11盤區(qū)、12盤區(qū)同時生產(chǎn)時，礦井正常用水量為1726m/h,最大用水量2589m/h。礦井現(xiàn)主排水系統(tǒng)正常排水能力1270m/h,最大排水能力1905m/h,礦井現(xiàn)有主排水系統(tǒng)排水能力不足。2、礦井定位為水文地質(zhì)復(fù)雜礦井，根據(jù)煤礦安全規(guī)程規(guī)定，抗災(zāi)潛水泵排水能力不小于最大用水量，現(xiàn)有3臺抗災(zāi)潛水泵能力不足。3、西翼三條大巷為沿煤層掘進(jìn)，掘進(jìn)到11、12盤區(qū)邊界時底板標(biāo)高為+630m井底車場標(biāo)高為+660口盤區(qū)涌水無法自流至井底水倉。4、12盤區(qū)投產(chǎn)在即，必須建排水系統(tǒng)排出面后涌水。綜上分析，為了確保礦井安全生產(chǎn)，保證

13、12盤區(qū)工作面順利投產(chǎn)，在12盤區(qū)邊界最低點新建泵房已迫在眉睫，同時考慮礦井11、12盤區(qū)兩個工作面同時生產(chǎn)現(xiàn)有主排水系統(tǒng)能力已不能滿足礦井排水要求，對礦井排水系統(tǒng)應(yīng)通盤考慮，改造是十分必要的。五、排水系統(tǒng)改造方案根據(jù)礦井開拓情況及盤區(qū)布置，12盤區(qū)回采時，采煤面面后涌水流入采空區(qū)，面前涌水通過安裝在順槽水泵排至井底水倉，11盤區(qū)現(xiàn)回采工作面涌水直接由水泵排至井底水倉，當(dāng)回采13盤區(qū)時，面前涌水通過順槽水泵排至井底水倉，面后涌水流入采空區(qū)；兩工作面采空區(qū)涌水通過邊界兩條排水巷排入西翼新建水倉，通過新建西翼泵房外排，考慮到14、17盤區(qū)開拓，依據(jù)生產(chǎn)揭露的實際情況，確定了礦井西翼正常涌水量826

14、m/h,最大涌水量1240mVh,井底（東翼）正常涌水量為900m3/h,最大涌水量為1349mVh考慮，礦井正常涌水量為1726m/h,最大涌水量為2589m/h。根據(jù)礦井涌水量、井下盤區(qū)布置及現(xiàn)有主排水系統(tǒng)情況，對礦井排水系統(tǒng)改造提出直排和接力排水兩個方案，具體改造方案論述如下：（一）方案一建西翼泵房直排、中央泵房增加1臺抗災(zāi)潛水泵1、新建西翼泵房根據(jù)礦井規(guī)劃，后期在12盤區(qū)、13盤區(qū)西部邊界、3-1煤大巷回風(fēng)大巷附近，建回風(fēng)立井，結(jié)合礦井開拓開采西翼盤區(qū)時，盤區(qū)距離現(xiàn)有工廣越遠(yuǎn)，直線距離約3.5公里，考慮礦井后期供電電壓降、風(fēng)機供電等問題，應(yīng)建地面變電站，給通風(fēng)機及通過鉆孔給井下后續(xù)盤區(qū)

15、設(shè)備供電。在井下與地面風(fēng)井廣場對應(yīng)位置，在3-1輔助大巷與3-1主運大巷之間建西翼泵房。泵房標(biāo)高+630.4m,地面標(biāo)高+1277.31m,排水高度646.91m。根據(jù)確定涌水量及排水高度，西翼泵房內(nèi)初選5臺MD600-7O<12多級耐磨離心泵（或6臺MD42夠級耐磨離心泵，工作3臺、備用2臺、檢修1臺）其中工作2臺、備用2臺、檢修1臺。考慮礦井14和17兩個盤區(qū)工作面同時生產(chǎn)時，預(yù)計涌水量會增加，泵房預(yù)留滿足正常涌水量1500mVh,最大涌水量2100m3/h排水能力的排水設(shè)備。西翼泵房再預(yù)留1個直排地面泵位。為了不在風(fēng)井地面工廣建更多建筑物，減少風(fēng)井地面工廣征地面積，確定在西翼泵房附

16、近建井下水處理系統(tǒng)，處理能力按960m3/h（與現(xiàn)副井底水處理系統(tǒng)能力相同），礦井涌水經(jīng)過處理達(dá)標(biāo)后流入西翼水倉，由西翼泵房直排地面，再通過地面管路接入北側(cè)（已有）兩趟D450X32PE管排至七一水庫。礦井生產(chǎn)轉(zhuǎn)移到西翼14、17盤區(qū)時，礦井涌水都集中到西部，為了充分發(fā)揮井底中央泵房排水設(shè)備及水處理設(shè)施作用，不造成重復(fù)投資，考慮后期在西翼泵房再安裝2臺MD500-57X3型多級耐磨泵接力排水泵，通過敷設(shè)3-1煤回風(fēng)大巷兩趟325X12管路排至井底礦井水處理站，處理后進(jìn)入井底水倉，由中央泵房水泵直排地面。確定西翼泵房前期安裝5臺MD600-7O<12型多級耐磨離心泵，留有1個泵位，后期再增

17、加兩臺2臺MD500-57X3型，最終泵房安裝7臺水泵，預(yù)留1個泵位，泵房按8臺水泵設(shè)計，泵房寬度5.4m、長度64ml根據(jù)泵房內(nèi)水泵型號及臺數(shù)，確定排水管路為三趟377X18無縫鋼管，其中兩趟工作、一趟備用，通過鉆孔直排地面。鉆孔位置應(yīng)與地面建筑物布置、井下巷道布置相結(jié)合來確定具體位置。西翼泵房排水監(jiān)控系統(tǒng)采用PLC完成數(shù)據(jù)采集與控制功能，能根據(jù)水害危險在地面控制進(jìn)行操控。在水泵的出口管路安裝有壓力傳感器，在出水管路上安裝電動閘閥與流量傳感器。水泵井下控制臺設(shè)于西翼變電所內(nèi)，通過PLC系統(tǒng)控制。壓力、水位、電機溫度、動靜態(tài)絕緣監(jiān)測保護(hù)等參數(shù)，均接入地面PLG通過地面集控系統(tǒng)能夠在地面調(diào)度室檢

18、測水泵開停情況及操作水泵開停。2、西翼水倉西翼水倉采用內(nèi)外倉布置形式，根據(jù)煤礦安全規(guī)程規(guī)定，水倉的有效容量應(yīng)能容納8h的正常涌水量，即：V=8Q=8X826=6608r3i考慮礦井受水威脅嚴(yán)重，水倉容量預(yù)留一定富裕系數(shù)，確定水倉容量取9000mio半圓拱斷面，支護(hù)厚度150mm凈寬4m,墻高1.5m,鋪底200mm水倉7斷面12.2m2,掘進(jìn)斷面14.5m2。3、西翼變電所根據(jù)西翼泵房內(nèi)排水設(shè)備，同時考慮礦井14、17盤區(qū)開拓，確定建西翼變電所，變電所與泵房聯(lián)合布置，變電所內(nèi)安裝PJG-10Y高壓真空配電裝置15臺，其中進(jìn)線2臺、聯(lián)絡(luò)1臺、供盤區(qū)掘進(jìn)工作面4臺、供水泵電源開關(guān)3臺、供變電所內(nèi)礦

19、用防爆移變2臺、備用3臺，安裝高壓防爆軟啟動箱3臺（一拖二），安裝2臺KBSG-315/1010/1.2kV315kVA礦用隔爆型干式變壓器、7臺KBZT用隔爆智能型自動饋電開關(guān)（分開關(guān)設(shè)有選擇性漏電保護(hù)裝置，總開關(guān)設(shè)有后備漏電保護(hù)裝置）、2臺ZBZ-4/1140M1140/133V4kVA礦用隔爆照明變壓器綜合裝置。根據(jù)設(shè)備布置確定變電所長度45m,半圓拱斷面，凈寬4.2m,墻高1.8m。4、中央泵房排水系統(tǒng)改造礦井現(xiàn)主排水系統(tǒng)正常排水能力1270m/h,最大排水能力1905m/h,滿足礦井東翼開采時，礦井涌水量要求。西翼泵房直排加中央泵房排水能力，礦井正常涌水量時礦井排水能力2531mVh

20、,最大涌水量時礦井排水能力3161.5m3/h（西翼泵房開3臺泵，3趟管路）。礦井總排水能力滿足礦井涌水量要求，正常排水系統(tǒng)不需改造?？紤]到礦井是水文地質(zhì)復(fù)雜礦井，現(xiàn)安裝3臺抗災(zāi)搶險泵，排水能力為1953m3/h,而礦井兩個工作面同時生產(chǎn)時，最大涌水量2589m3Zh,搶險潛水泵不滿足煤礦安全規(guī)程第二百七十三條規(guī)定，應(yīng)在原來泵房預(yù)留位置增加1臺臺BQ550-688/18-1600/W-S型礦用隔爆潛水電泵，在風(fēng)井井筒敷設(shè)1趟377X18型環(huán)氧樹脂復(fù)合鋼管，則搶險潛水泵排水能力2604m/h,滿足排水要求。（二）方案二、建西翼泵房接力排水，擴(kuò)容井底主排水系統(tǒng)1、新建西翼泵房為了減少地面征地、縮短

21、建設(shè)工期，12盤區(qū)投產(chǎn)在即，盡快解決12盤區(qū)面后涌水排放問題，確定在12盤區(qū)西翼邊界、3-1輔助大巷與3-1主運大巷之間最低點建西翼排水泵房，西翼塊段涌水由西翼泵房排至井底水處理系統(tǒng)，經(jīng)處理后流入井底水倉，最后中央泵房水泵排至地面水池，最后由地面水泵通過外排管路排入七一水庫。泵房標(biāo)高+630.4m,井底標(biāo)高+660m排水高度30m根據(jù)涌水量及排水高度，確定西翼泵房安裝5臺MD500-57<3型多級耐磨離心泵，其中工作2臺、備用2臺、檢修1臺。根據(jù)泵房內(nèi)安裝水泵臺數(shù)，確定在3-1煤回風(fēng)大巷敷設(shè)3趟325X12無縫鋼管至井底水處理站，其中2趟工彳1趟備用。正常涌水量泵房2臺水泵對2趟管路排水

22、能力1000m/h>826X1.2=991.2m3/h,最大涌水量時3臺水泵對3趟排水管路排水能力1500m3/h>1240X1.2=1488m7h。泵房排水能力滿足礦井排水要求。考慮現(xiàn)井底水處理站能力無法處理礦井兩個工作面生產(chǎn)時礦井涌水，可在西翼泵房附近建1套井下水處理系統(tǒng)，處理能力按960mVh,礦井涌水經(jīng)過處理后流入西翼水倉，由西翼泵房排至井底水倉。礦井14和17兩個盤區(qū)工作面同時生產(chǎn)時，預(yù)計涌水量會加大，泵房預(yù)留滿足正常涌水量1500m3/h,最大涌水量2100m3/h時的排水能力，西翼泵房再預(yù)留3個泵位。西翼泵房排水監(jiān)控系統(tǒng)采用PLC完成數(shù)據(jù)采集與控制功能，能根據(jù)水害危險

23、在地面控制進(jìn)行操控。在水泵的出口管路安裝有壓力傳感器，在出水管路上安裝電動閘閥與流量傳感器。水泵井下控制臺設(shè)于西翼變電所內(nèi)，通過PLC系統(tǒng)控制。壓力、水位、電機溫度、動靜態(tài)絕緣監(jiān)測保護(hù)等參數(shù)，均接入地面PLG通過地面集控系統(tǒng)能夠在地面調(diào)度室檢測水泵開停情況及操作水泵開停。2、西翼水倉西翼水倉采用內(nèi)外倉布置形式，煤礦安全規(guī)程規(guī)定，水倉的有效容量應(yīng)能容納8h的正常涌水量，即：V=8QZ=8826=6608品考慮礦井受水威脅嚴(yán)重，水倉容量預(yù)留一定富裕系數(shù)，確定水倉容量取9000m3。半圓拱斷面，支護(hù)厚度150mm凈寬4000mm墻高1500mm鋪底200mm水倉7斷面12.2m2,掘進(jìn)斷面14.5m

24、2。3、西翼變電所根據(jù)西翼泵房內(nèi)排水設(shè)備，同時考慮礦井14、17盤區(qū)開拓，確定建西翼變電所，變電所與泵房聯(lián)合布置，變電所內(nèi)安裝PJG-10Y高壓真空配電裝置15臺，其中進(jìn)線2臺、聯(lián)絡(luò)1臺、供盤區(qū)掘進(jìn)工作面4臺、供水泵電源開關(guān)3臺、供變電所內(nèi)礦用防爆移變2臺、備用3臺，安裝高壓防爆軟啟動箱3臺（一拖二），安裝2臺KBSG-315/1010/1.2kV315kVA礦用隔爆型干式變壓器、7臺KBZT用隔爆智能型自動饋電開關(guān)（分開關(guān)設(shè)有選擇性漏電保護(hù)裝置，總開關(guān)設(shè)有后備漏電保護(hù)裝置）、2臺ZBZ-4/1140M1140/133V4kVA礦用隔爆照明變壓器綜合裝置。根據(jù)設(shè)備布置確定變電所長度45m,半圓

25、拱斷面，凈寬4.2m,墻高1.8m。4、井底主排水系統(tǒng)擴(kuò)容礦井兩個盤區(qū)生產(chǎn)時，西翼涌水通過西翼泵房排至中央泵房，后由中央泵房直排地面時，礦井涌水量按正常涌水量1726nVh,最大涌水量2589n3/h?，F(xiàn)主排水系統(tǒng)正常排水能力1270m/h,最大排水能力1905mVh,已不滿足礦井排水要求，應(yīng)對井底主排水系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)容?？紤]到礦井為水文地質(zhì)復(fù)雜礦井，現(xiàn)井下安裝3臺抗災(zāi)搶險泵，排水能力為1953n3/h,而礦井兩個工作面同時生產(chǎn)時，最大涌水量達(dá)到2589nVh,搶險潛水泵不滿足煤礦安全規(guī)程第二百七十三條規(guī)定，可將正常排水系統(tǒng)的1臺BQ550-688/18-1600/W-S型礦用隔爆潛水電泵作為搶險

26、水泵使用，則搶險潛水泵排水能力2604nVh,滿足排水要求。中央泵房內(nèi)安設(shè)5臺BQ550-688/18-1600/W-S型礦用隔爆潛水電泵和3趟D377X18型環(huán)氧樹脂復(fù)合鋼管，劃撥1臺水泵1趟管路作為搶險排水系統(tǒng)使用后，則正常排水系統(tǒng)排水泵有4臺、排水管路2趟。根據(jù)礦井涌水量按正常涌水量1726mVh,最大涌水量2589n3Zh,對礦井主排水系統(tǒng)擴(kuò)容，擴(kuò)容泵房布置在主變電所與3-1回風(fēng)大巷之間，現(xiàn)排水泵房東側(cè)，沿現(xiàn)中央泵房通道方向向南施工10m為擴(kuò)容泵房通道，再向西平行大巷方向施工擴(kuò)容泵房，泵房長度按45ml寬度5.4m。擴(kuò)容泵房內(nèi)安裝MD50+57X12水泵6臺，則主排水系統(tǒng)共有排水泵10

27、臺，其中5臺工作、3臺備用、2臺檢修。根據(jù)擴(kuò)容泵房水泵臺數(shù)，確定在礦井風(fēng)井井筒內(nèi)敷設(shè)4趟325X12無縫鋼管，主排水系統(tǒng)共敷設(shè)排水管路6趟，其中4趟工彳2趟備用，正常涌水量泵房4臺水泵對4趟管路排水能力2135m/h>1726X1.2=2071.2m3/h,最大涌水量時6臺水泵對6趟排水管路排水能力3270m/h>2589X1.2=3107m7h,礦井主排水?dāng)U容后滿足礦井排水要求。擴(kuò)容泵房排水監(jiān)控系統(tǒng)采用PLC完成數(shù)據(jù)采集與控制功能，能根據(jù)水害危險在地面控制進(jìn)行操控。在水泵的出口管路安裝有壓力傳感器，在出水管路上安裝電動閘閥與流量傳感器。水泵井下控制臺設(shè)于西翼變電所內(nèi)，通過PLC系

28、統(tǒng)控制。壓力、水位、電機溫度、動靜態(tài)絕緣監(jiān)測保護(hù)等參數(shù)，均接入地面PLG通過地面集控系統(tǒng)能夠在地面調(diào)度室檢測水泵開停情況及操作水泵開停。5、井底水倉擴(kuò)容根據(jù)煤礦安全規(guī)程第二百八十條規(guī)定，正常涌水量大于1000m3/h的礦井，主要水倉有效容量計算公式為：V=2（Q+3000=2X（1726+3000）=9452m3式中：V主要水倉的有效容積，mi;Q-礦井正常涌水量，1726m3/h現(xiàn)井底水倉容量8159m3,不滿足煤礦安全規(guī)程要求，需要對井底水倉進(jìn)行擴(kuò)容。根據(jù)井底車場處巷道布置、兼顧擴(kuò)容泵房布置和原有水倉位置，確定在井底車車場避難碉室門口向西40m處開門口，按6°下山施工水倉清理斜巷

29、58,轉(zhuǎn)向東與3-1回風(fēng)大巷平行施工水倉，水倉距3-1煤回風(fēng)大巷凈距離20m,水倉為半圓拱斷面，支護(hù)厚度150mm凈寬4000mm墻高1500mm鋪底200mm水倉凈斷面12.2m2,掘進(jìn)斷面14.5m2,長度200m容量2000ml則井底水倉總?cè)萘繛?0159m>9452m滿足煤礦安全規(guī)程規(guī)6、擴(kuò)容泵房變電所礦井現(xiàn)主變電所已經(jīng)無安裝擴(kuò)容泵房設(shè)備供電設(shè)備空間，必須新建一變電所，根據(jù)井底車場內(nèi)巷道布置，變電所應(yīng)與泵房就近布置，確定變電所布置在擴(kuò)容泵房西側(cè)，蓄電池電機車修理間與主變電所通道之間，與井底大巷平行布置，距離3-1煤回風(fēng)大巷凈巖柱20m處，變電所內(nèi)安裝PJG-10Y9壓真空配電裝置

30、7臺，其中進(jìn)線2臺、聯(lián)絡(luò)1臺、供水泵電源開關(guān)3臺、備用1臺，安裝高壓防爆軟啟動箱3臺（一拖二），5臺KBZ礦用隔爆智能型自動饋電開關(guān)（分開關(guān)設(shè)有選擇性漏電保護(hù)裝置，總開關(guān)設(shè)有后備漏電保護(hù)裝置），變電所高、低壓電源都來自井下主變電所。根據(jù)設(shè)備布置確定變電所長度20m,半圓拱斷面，凈寬4.2m,墻高1.8m。三、方案比較根據(jù)以上確定的兩個礦井排水系統(tǒng)改造方案，下面根據(jù)建設(shè)投資費用及其它優(yōu)缺點進(jìn)行比選，見礦井排水系統(tǒng)改造方案比選表（見下表）礦井排水系統(tǒng)排水改造方案比較表力殺一力某一西翼泉房投資排水設(shè)備：696.6萬元供配電及自控系統(tǒng)設(shè)備：650.5力兀，水處理設(shè)備：130萬元設(shè)備安裝費：168.6萬

31、兀礦建工程投資：2307萬元合計：3952.7力兀排水設(shè)備：572.1萬元供配電及自控系統(tǒng)設(shè)備：495.5力兀水處理設(shè)備：130萬元；設(shè)備安裝費：137萬元礦建工程投資：1917萬元合計：3251.6力兀井底主排水泵房改造投資潛水泵：178萬元啟動柜及電纜：36管路：60萬元安裝費：37萬元合計：311方兀排水設(shè)備：521.6萬元供配電及自控系統(tǒng)設(shè)備：209.2力兀設(shè)備安裝費：178萬元礦建工程投資：578.3萬兀合計：1487.1力兀優(yōu)點1、相對接力排水投資費用低。2、現(xiàn)礦井主排水系統(tǒng)基本不用改造，對礦井生產(chǎn)影響小。3、礦井排水系統(tǒng)靈活，排水能力大；4、設(shè)備運行效率高。5、設(shè)備投入少，管理簡

32、單。1、水泵功率小，啟動容易，對電網(wǎng)沖擊小。2、不需要征地，不需要外協(xié)工作。3、西翼泉房設(shè)備功率小，線損低。4、不需要打鉆孔，施工工期短。缺點1、水泵功率大，起動時對電網(wǎng)沖擊相對大；2、礦井需提前征地，做外協(xié)工作；3、施工工期長。4、高揚程水泵，國內(nèi)運用少。1、相對直排水系統(tǒng)，投資費用高；2、排水系統(tǒng)單一，排水系統(tǒng)不靈活；3、在井底車場建泵房、變電所，施工會對周圍巷道影響；4、水泵運行效率低。5、排水系統(tǒng)能力小。6、設(shè)備投入多，管理較復(fù)雜。經(jīng)以上方案比較，方案一設(shè)備投資費用低，設(shè)備投入少，管理簡單，相對接力排水靈活，排水能力大，雖有施工工期長等不利因素，綜合考慮確定方案一為主導(dǎo)方案。六、西翼泵

33、房排水設(shè)備選型方案根據(jù)確定的西翼塊段正常涌水量826m3/h,最大涌水量1240mVh。對西翼泵房排水設(shè)備選型，同時充分國內(nèi)現(xiàn)用礦用排水泵質(zhì)量及運行可靠型，結(jié)合集團(tuán)公司以往常用排水泵，考慮西翼泵房排水設(shè)備選型方案如下:（一）方案一1、選型依據(jù)正常涌水量826m3/h,最大涌水量1240m3/h泵房標(biāo)高：ha=+630.4m出水標(biāo)高：hb=+1277.31m垂高：H=hha=646.91m排水方式：鉆孔直排地面，地面接M50X32PE排至七一水庫2、初選水泵1）泵房最小排水能力的確定正常涌水量時，工作水泵最小排水能力:248263=991.2m/h20m/h ；式中：Q正常涌水量時，工作水泵最小

34、排水能力，Q正一泵房擔(dān)負(fù)的礦井正常涌水量，826m3/h。最大涌水量時，工作水泵最小排水能力:QBm24Q 大24 12403/u=1488m / h2020式中：Ql最大涌水量時，工作水泵最小排水能力，Q大一泵房擔(dān)負(fù)的礦井最大涌水量，1240m3/hm3/h ;2）水泵揚程的估算HbH S 646.91 5.5 =815m0.8淄博礦業(yè)集團(tuán)設(shè)計院有限責(zé)任公司- 13 -2015年11月式中：HB水泵揚程估算值,m；H一排水高度，m；S一吸水高度，5.5m;，一管道效率，取0.8。3）水泵型號選擇及臺數(shù)的確定初選排水設(shè)備為MD600-70X 12根據(jù)計算的Q=991.2m3/h、QBn=148

35、8n3/h及HB=815m型水泵。具技術(shù)數(shù)據(jù)如下：Q=600n3/hH=840mP1=2000kWn1=1480rad/min4）水泵臺數(shù)的確定工作水泵臺數(shù):n=QB="江=1.652取工作水泵2臺。QH600式中：m一工作水泵的臺數(shù)，臺；Q一正常涌水量時，工作水泵最小排水能力，991.2m3/h；Q一所選水泵額定流量，600m3/h。備用水泵臺數(shù):=0.70=0.70x1.652=1.16,備用水泵2臺。檢修水泵臺數(shù)：%=0.25r=0.25父1.652=0.413,取檢修水泵1臺。確定泵房內(nèi)MD600-70X12水泵臺數(shù)為5臺，其中工作2臺，備用2臺，檢修1臺。3、排水管路選擇1

36、）排水管路數(shù)的選擇根據(jù)泵房內(nèi)水泵的型號及臺數(shù)，確定敷設(shè)三路排水管，2路工作，1路備用，主排七一水庫水系統(tǒng)圖如下。+ 1277.31m中450X32P噌正常涌水量:Q正=826m/h3最大涌水量：6=1240m/h3水泵型號:MD600-70X1翌排水管規(guī)格：377X18泵房標(biāo)iWj +630.4mI4* * - V-吸水管規(guī)格：426X10排水系統(tǒng)圖2）排水管路的選擇排水管內(nèi)徑dpQhH900 V600 0.325m 900 3.14 2式中：dp一排水管內(nèi)徑，mmQ一所選水泵額定流量，600m/h;V一排水管經(jīng)濟(jì)流速，一般取1.52.2m/s,本設(shè)計取2m/s。排水管路壁厚:6=0.5dR+

37、0.4P-1)+d=0.5x325(；80+0.4X6.2971)+1=12.69mm。R2-1.3P一80-1.36.297式中：d一排水管內(nèi)徑，325mmQ一管材許用壓力，選用無縫鋼管，R=80MPa；P-管內(nèi)水壓力，P=Pgh=9.81x103X646.91=6297137Pa=6.297MP?dA一附加厚度，鋼管為12mm取1mm參照無縫鋼管的型號，排水管選用內(nèi)徑為325mm壁厚18mm£縫鋼管,即*377x18無縫鋼管。3)排水管路流速驗算VpQ1900 d2 p600900 3.14 0.3412= 1.82m/s式中：Vp一排水管路流速,m/s;dp一所選排水管內(nèi)徑，0

38、.341m；Q一所選水泵額定流量，600m3/h排水管路流速為1.82m/s,在經(jīng)濟(jì)流速1.52.2m/s范圍內(nèi)，排水管路選擇合理。4、吸水管路選擇(1)吸水管路dx=dP+25=341+25=366mm式中：dx吸水管內(nèi)徑，mmdp一所選排水管內(nèi)徑，341mm吸水管選用M26M10無縫鋼管。(2)吸水管路流速驗算Q1600Vx=122=1.288m/s900二dx29003.140.4062式中：Vx吸水管路流速，m/s；dp一所選吸水管內(nèi)徑，0.406m；Q一所選水泵額定流量，600m3/h。吸水管路流速為1.288m/s,。5、工作水泵的驗算1)吸水管阻力損失計算吸水管附件等值長度L&#

39、39;x管道內(nèi)徑為406mn®水管附件等值長度：彎管等值長度為4m底閥等值長度為50m異徑管等值長度為16m,彎管、底閥、異徑管各為一件。.,Lx=1義4+1義50+1義16=70m吸水管等值長度Lx.'Lx=Lx+S=70+5.5=75.5m式中：Lx吸水管等值長度，m；Lx吸水管附件等值長度，70mmS一吸水高度，水倉底板至水泵中心高度，5.5m。吸水管阻力損失22LxVx,75.51.2882、Hafx=1.7（九-x）=1.7m（0.0253Mh）=0.7mdx2g0.40629.81式中：H冷吸水管阻力損失，m；1.7管道淤積的阻力系數(shù)；入一損失系數(shù)，0.0253;

40、Lx吸水管等值長度，75.5m;dx吸水管內(nèi)徑，406mmU吸水管路流速，1.288m/s。2）排水管阻力損失計算排水管附件等值長度L'pp管道內(nèi)徑為341mm#水管附件等值長度：閘閥為3.4m、彎頭為3.4m、單流三通為27.1m、直流三通為13.6m,閘閥、彎頭、單流三通、直流三通各2件；異徑管為13.6m,逆止閥彎管為190ml異徑管、逆止閥各一件。則有:Lp=2X3.4+2X3.4+2乂27.1+2乂13.6+1乂190+1X13.6=298.6mp排水管等值長度LpLp=H+Lp+L=646.91+298.6+60=1005.51mp式中：Lp一排水管等值長度，m；H-直排水

41、高度，646.91m；,Lp一排水管附件等值長度，298.6mmL一排水管在泵房內(nèi)長度，60m直排水管阻力損失2._2HafPl=1.7(1x-)=1.7x(0.0255父1005.51-1.82)=21.58mafp1'dp2g，0.34129.81式中：HfP一排水管阻力損失，m1.7管道淤積的阻力系數(shù);入一損失系數(shù)，0.0255;Lp一直排水管等值長度,1005.51m；dp一排水管內(nèi)徑，341mmVP一排水管路流速，1.82m/s。地面排水管阻力損失22LpVp/130001.42、Hafp。=1.7(LM)=1.7M(0.0255M父)=150mp2dp2g0.38629.8

42、1式中：Hfp一排水管阻力損失，m；1.7管道淤積的阻力系數(shù)；入一損失系數(shù)，0.0255;Lp一地面排水管等值長度（地面至七一水庫13kn）,13000mdp一排水管內(nèi)徑，386mmM一排水管路流速，1.42m/s。3）管道的總損失Hf=Htx+Hfp1+Hfp2-Hcf=0.676+21.58+15033=139.3m式中：Hf一管路阻力總損失，m；Hfp1一排水管阻力損失，21.58m；Hfp2一排水管阻力損失，150mlHfx一吸水管阻力損失，0.7m；HC一新風(fēng)井地面與七一水庫的高差，33項4）管道的阻力系數(shù)及管道特性方程管道的阻力系數(shù)af 139.32426003=3.87 10“式

43、中：R一管路阻力系數(shù)；Hf一管路阻力總損失，139.3m；Q水泵額定流量，600R3/S。管道特性方程H=（H+S）+RQ=646.91+5.5+3.87X10-4Q式中：H-排水高度，646.91m；S一吸水高度，5.5m;R一管路阻力系數(shù),3.87X10-。5）水泵工況點的確定取不同的Q值得出相應(yīng)的H值，在MD600-70X12型水泵特性曲線上，如圖所示,繪出管道特性曲線，得水泵工況點：_3_一_Q=630.45m/hHn=811.47mnm=80.5%n=1480r/min特性曲線圖l：nowoP (kv)-i-4C6、驗算水泵1)正常涌水量時的排水時間T 正=2 = 24X826 =1

44、5.72<20h 2Qm 630.45 22)最大涌水量時的排水時間24Q大24 1240丁大=15.72 <20h3Qm3 630.453)電動機功率H 一 Q 一N=K< m Qm102 M 3600 x "m"電811.47 630.45 1020= 1.05-1930.82kW102 3600 80.5% 0.96式中：N軸一水泵軸功率，kWQ 水泵在工況點處流量, H水泵在工況點處揚程,L水泵在工況點處效率,3630.45m/h ;811.47m；80.5%;淄博礦業(yè)集團(tuán)設(shè)計院有限責(zé)任公司- 19 -2015年11月J礦井水比重，1.02X103

45、；“電一電機效率，96%7、結(jié)論經(jīng)計算，確定礦井西翼泵房排水設(shè)備選型如下：1）排水設(shè)備：MD600-7（0<12型水泵五臺；其中：2臺工作，2臺備用，1臺檢修。配用YB710S-4型防爆電動機，功率2000kW電壓10kV,轉(zhuǎn)速1488r/min。2）排水管選用螞77X18無縫鋼管三趟，其中：2趟工作，1趟備用；吸水管選用M26X10無縫鋼管。（一）萬案一1、選型依據(jù)正常涌水量Q正=826n3/h,最大涌水量Q=1240n3/h排水高度：泵房標(biāo)高：ha=+630.4m出水標(biāo)高：hb=+1277.31m垂高：H=hha=646.91m排水方式：鉆孔直排。2、初選水泵1）泵房最小排水能力正常

46、涌水量時，工作水泵最小排水能力:Qb24Q正2024 826203=991.2m /h式中：Q正常涌水量時，工作水泵最小排水能力，m/h;Q正一泵房擔(dān)負(fù)的礦井正常涌水量，826m/h。最大涌水量時，工作水泵最小排水能力:QBm24Q大2024 1240203= 1488m /h式中：ql最大涌水量時，工作水泵最小排水能力，m/h；Q大一泵房擔(dān)負(fù)的礦井最大涌水量，1240m/h。2）水泵揚程的估算646.91 5.50.8=815m式中：HB水泵揚程估算值,mH一排水高度，646.91m；S一吸水高度，5.5m;、一管道效率，0.8。3）水泵型號選擇及臺數(shù)的確定根據(jù)計算的Q=991.2m3/h、

47、QBm=1488nm/h及HB=815m初選排水設(shè)備為MD420-96<9型水泵。具技術(shù)數(shù)據(jù)如下：Q=420m/hH1=838.3mPi=1600kWni=1480rad/min4）水泵臺數(shù)的確定工作水泵臺數(shù)里=9912=2.36,取工作水泵3臺。Qh420式中：m一工作水泵的臺數(shù)，臺；Q一正常涌水量時，工作水泵最小排水能力，991.2m3/h；QH一所選水泵額定流量，420m3/h。備用水泵臺數(shù)母=0.70口=0.70x2.36=1.652,取備用水泵2臺。檢修水泵臺數(shù)%=0.25n1=0.25父2.36=0.59,取檢修水泵1臺。確定泵房內(nèi)MD420-96X9水泵臺數(shù)為6臺，其中工作

48、3臺，備用2臺，檢修1臺。3、排水管路選擇1）排水管路數(shù)的選擇根據(jù)泵房內(nèi)水泵的型號及臺數(shù)，確定敷設(shè)3趟排水管，2趟工作，1趟備用，主排水系統(tǒng)圖如下。正常涌水量:Q正=826n3/h 最大涌水量：Q=1240mi/h 水泵型號:MD420-96X建 排水管規(guī)格：426X20 吸水管規(guī)格：6377X10450X32P首鉆孔標(biāo)局+12/7.31m泵房標(biāo)高 +630.4m8一 1109L . ./ L_ 5、一L 6排水系統(tǒng)圖2）排水管路的選擇排水管內(nèi)徑的選擇（兩臺泵共用一趟管路）dpQh900二 V420 2900 3.14 2=0.386 m式中：dp一排水管內(nèi)徑，mmQ一所選水泵額定流量，420

49、m3/h;V一排水管經(jīng)濟(jì)流速，2m/s。排水管路壁厚的確定:6 =0.5dR0.4P800.46.297-1)+dA=0.5x386(31)+1=14.88mm。R2-1.3P80-1.36.297式中：d一排水管內(nèi)徑，386mmR一管材許用壓力，選用無縫鋼管，R=80MPa；P-管內(nèi)水壓力，P=Pgh=9.81X103X641.91=62971Pa=6.2971MPqdA一附加厚度，鋼管為12mm取1mm排水管品&選用4426黑18無縫鋼管。(3)排水管路流速驗算Vp2Q2900 d 2 p2 4202900 3.14 0.392=1.95m / s式中：Vp一排水管路流速,m/s；

50、dp一所選排水管內(nèi)徑，m；Q一所選水泵額定流量，2X420m3/h4、吸水管路選擇(1)吸水管路內(nèi)徑QhH420900 V 900 3.14 1.5=0.314m式中：dx吸水管內(nèi)徑，mmQ一所選水泵額定流量，420m3/h；V經(jīng)濟(jì)流速，1.5m/s。吸水管選用帖77M10無縫鋼管。(2)吸水管路流速Q(mào)1420Vx=2=2=1.16m/s900二dx9003.140.357式中：V一吸水管路流速，m/s；dp一所選吸水管內(nèi)徑，0.357m；Q一所選水泵額定流量，420m3/h。5、工作水泵的驗算1)吸水管阻力損失計算吸水管附件等值長度Lx管道內(nèi)徑為357mmi水管附件等值長度：彎管等值長度為3

51、.4m、底閥等值長度為45m異徑管等值長度為13.6m,彎管、底閥、異徑管各為一件。.,一-一，Lx=1義3.4+1義45+1X13.6=62m吸水管等值長度Lx.'Lx=Lx+S=62+5.5=67.5m式中：Lx吸水管等值長度，m；Lx吸水管附件等值長度，67.5mmS一吸水高度，水倉底板至水泵中心高度，5.5m。吸水管阻力損失22Hafx=1.7(ZLxxV)=1.7m(0.0257M.父.6)=0.657mdx2g0.35729.81式中：H0fx吸水管阻力損失，m；1.7管道淤積的阻力系數(shù)；入一損失系數(shù)，0.0257;Lx吸水管等值長度，67.5m;dx吸水管內(nèi)徑，357mm

52、U吸水管路流速，1.16m/s。2)排水管阻力損失計算排水管附件等值長度L'pp管道內(nèi)徑為390mnm)E水管附件等值長度：閘閥為4m彎頭為4m單流三通為32m直流三通為16ml閘閥、彎頭、單流三通、直流三通各2件；異徑管為13.6m,逆止閥彎管為190ml異徑管、逆止閥各一件。則有：Lp=2X4+2X4+2X32+2X16+1X190+1X13.6=315.6mp排水管等值長度LpLp=H+Lp+L=646.91+315.6+60=1022.51m式中：Lp一排水管等值長度，m；H-直排水管路長，646.91m；Lp一排水管附件等值長度，315.6mmL一排水管在泵房內(nèi)長度，60ml

53、排水管阻力損失Lp Vp2/Hafp =1.7（九一父上）=1.7 父（0.025 父dp 2g_ 21022.511.95x) = 22.72m0.3862 9.81式中：41 一排水管阻力損失，m1.7管道淤積的阻力系數(shù)；入一損失系數(shù)，0.025;Lp一直排水管等值長度，1022.51m；dp一排水管內(nèi)徑，386mmM一排水管路流速，1.95m/s。地面排水管阻力損失Lp Vp2Hafp2 =1.7（兒,父上）=1.7 m（0.025父pdp 2g130001.992X0.386 2 9.81)=288.9m式中：Hfp一排水管阻力損失，m；1.7管道淤積的阻力系數(shù)；入一損失系數(shù)，0.02

54、5;Lp一地面排水管等值長度，13000mdp一排水管內(nèi)徑，386mmM一排水管路流速，1.99m/s。3）管道的總損失Hf=Hfx+Hfpi+Hfp2-Hcm；22.72m；288.9m；0.657m；式中：出一管路阻力總損失，Hfpi一排水管阻力損失,%P2一排水管阻力損失,也一吸水管阻力損失,Hc一新風(fēng)井地面與七一水庫的高差，33口代入數(shù)據(jù)有：Hf=0.657+22.72+288.933=279.28m4）管道的阻力系數(shù)及管道特性方程管道的阻力系數(shù)cHaf279.284R2二二=3.9610Q28402式中：R一管路阻力系數(shù);Hf一管路阻力總損失，279.28m；Q水泵額定流量，2x420n3/s。管道特性方程H=(H+S)+RQ=646.91+5.5+3.96X10-4Q式中：H-排水高度，