礦井排水設(shè)備的經(jīng)濟(jì)流速.docx

1、礦井排水設(shè)備的經(jīng)濟(jì)流速陳華(北京圓之翰煤炭工程設(shè)計(jì)有限公司，北京100088)摘要：排水管徑?jīng)Q定管路效率，工況點(diǎn)位置及水泵工況點(diǎn)效率，最終決定設(shè)計(jì)方案的經(jīng)濟(jì)性，在經(jīng)濟(jì)流速中尋求最佳流速以保證設(shè)計(jì)方案的經(jīng)濟(jì)性不是明智的方法。最佳流速不一定在經(jīng)濟(jì)流速限定范困內(nèi)，經(jīng)濟(jì)流速對(duì)優(yōu)化設(shè)計(jì)無實(shí)際意義。關(guān)鍵詞：經(jīng)濟(jì)流速；最佳流速；管路效率；工況點(diǎn)效率；排水電耗；最佳管徑中圖分類號(hào)：TD744文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B文章編號(hào)：1671-0959(2010)04-0007-03(D礦井排水設(shè)備選型設(shè)計(jì)中，經(jīng)濟(jì)流速是個(gè)比較含糊的概念，在通常選型設(shè)計(jì)方法中，它卻是個(gè)重要參數(shù)。經(jīng)濟(jì)流速?zèng)Q定了排水管徑的選型結(jié)果，所規(guī)定的經(jīng)濟(jì)流速范

2、圍似乎成了不可超越的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。本文對(duì)經(jīng)濟(jì)流速在選型中的價(jià)值以及當(dāng)經(jīng)濟(jì)流速在1.5-2.2m/s范圍內(nèi)應(yīng)如何選取最佳值進(jìn)行了探討。1經(jīng)濟(jì)流速與管路投資排水設(shè)備選型設(shè)計(jì)中，初選水泵后，排水管路中流fit。的范圍基本確定，排水管路流量計(jì)算式:人3600球。=4式中可見：排水管徑與管內(nèi)流速“的不同組合保證了管路流屆Q值，其函數(shù)關(guān)系為：(2)對(duì)一定的流址Q,4隨。的增大而減小，管內(nèi)流速”在0lm/s段，隨著。的減小，排水管徑弓大幅度增加；在大于lm/s段，隨管內(nèi)流速增加，弓逐漸減小，減小幅度比較平緩。由此可見，管內(nèi)流速。在0lm/s段是不經(jīng)濟(jì)的，應(yīng)盡盡使管內(nèi)流速。在大于lm/s的范圍內(nèi)，經(jīng)濟(jì)流速1.52

3、.2m/s正在此范圍內(nèi)。將式(2)代入排水管單位長(zhǎng)度的重量計(jì)算公式：”=246605(4+5)(3)式中w排水管單位長(zhǎng)度的重量，kg/m；5排水管壁厚，m;W得到排水管單位重最W與管內(nèi)流速”的函數(shù)關(guān)系式：+2466O52+2466O52w=822<5分析計(jì)算式(4)可知：排水管單位重量加隨管內(nèi)流速v的變化規(guī)律也是以V=lm/s為分界點(diǎn).分界點(diǎn)以左即0lm/s段w隨變化幅度大、管內(nèi)流速"稍減小，單位重最s大帽提升；分界點(diǎn)以右即大于1mA段u隨u變化幅度較小。結(jié)論：在大于】m/s的流速段，特別在1.52.2m/s段范材內(nèi)，隨管內(nèi)流速0減小，單位重量w提升幅度不大，投資費(fèi)用與其功效相

4、比較為經(jīng)濟(jì)。2經(jīng)濟(jì)流速與設(shè)計(jì)方案的經(jīng)濟(jì)性排水設(shè)各選型設(shè)計(jì)方案的經(jīng)濟(jì)性，體現(xiàn)在總體費(fèi)用即初期投資費(fèi)用與運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用之和最小，初期投資中管路投資受設(shè)計(jì)方案影響最大，其余的設(shè)備、管路附件購置費(fèi)及安裝費(fèi)受設(shè)計(jì)方案影響較??；排水設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用中，操作人員工資、維修費(fèi)等經(jīng)營費(fèi)用與設(shè)計(jì)方案經(jīng)濟(jì)性關(guān)系不大，排水電耗是應(yīng)著亟考慮的因素。運(yùn)轉(zhuǎn)中設(shè)務(wù)不斷磨損，管路污垢不斷沉積，使排水電耗逐年增加，為計(jì)算簡(jiǎn)便.按每年電耗都相同計(jì)算卜五年電耗，不再計(jì)算電耗增加部分。評(píng)價(jià)排水設(shè)備選型設(shè)計(jì)方案經(jīng)濟(jì)性的總體費(fèi)用可簡(jiǎn)化為管路投資費(fèi)用與十五年排水電耗之和，即：C=lfwCx+5EC2(5)式中C設(shè)計(jì)方案的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，元；lr排水管路總長(zhǎng)

5、度，m；E排水電耗，度；G鋼管單位重量的價(jià)格，元/岫；c2電費(fèi)價(jià)格.元/度。分析計(jì)算式(5)可知：在確定的礦井條件下,I,為確定的值，G、受市場(chǎng)因素決定，決定設(shè)計(jì)方案的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。的因素只有W和排水電耗計(jì)算式：E=觀一1000x3600徹。吁.S"+WJ】(kwh/Y)(6)收稿日期：2009-10-20作者簡(jiǎn)介：陳華(1965-),女.河北唐山人，高級(jí)工程師.畢業(yè)于唐山1：程技術(shù)學(xué)院(現(xiàn)河北理工大學(xué))，現(xiàn)北京圓之翰煤炭工程設(shè)計(jì)有限公司從事燥礦設(shè)計(jì)工作。Ho(10)在管路阻力系數(shù)隊(duì)計(jì)算式中，做下列簡(jiǎn)化，按一趟排水管路考慮，管路附件按最簡(jiǎn)單配置，令d,=d,l,f=1.15/,£

6、;乙=4.094,£,=2.754,則：80.02415.7.848(15)(16)式中Q工況點(diǎn)流量，m3/h;H工況點(diǎn)揚(yáng)程，m；r)水泵工況點(diǎn)效率；動(dòng)效率；TJd電機(jī)效率；一電網(wǎng)效率；a正常、最大涌水期水泵工作臺(tái)數(shù)，臺(tái)；L、J正常、最大涌水期水泵每日工作時(shí)間，h；r,、2.正常、最大涌水期水泵工作日數(shù)，正常涌水期水泵每n工作時(shí)間：'n,Q式中們正常涌水量，mJ/ho最大涌水期水泵每日工作時(shí)間：J=尚(8)式中q一最大涌水量，m'/h。管路效率：式中Ht排水垂高，m。將式(7)、(8)、(9)代入(6)整理得：E_勺修匕+卷I1000x36007)將式(4)、(10)

7、代入(5),則設(shè)計(jì)方案的經(jīng)濟(jì)指標(biāo):C=822任+24660任3+15C?x24/HJ站+dj1z.n1000x36005mWg在確定的礦井條件下，0、6、。2、8、比、匕血、心、93、均為基本確定的值，管內(nèi)流速只影響管路投資費(fèi)用，對(duì)排水電耗無任何影響。排水坦耗是影響經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)C的主要因素，當(dāng)水泵工況點(diǎn)效率勾與管路效率a乘積TH,最大時(shí)，排水電耗最小，排水設(shè)備總體費(fèi)用最小,設(shè)計(jì)方案最經(jīng)濟(jì)。影響管路效率、水泵工況點(diǎn)效率吁的因素。管路效率計(jì)算式(9)中，工況點(diǎn)揚(yáng)程也是工況點(diǎn)處管路阻力，滿足管路特性方程：H=H(+RtQ2(12)式中R,管路阻力損失系數(shù)，其值為：+Xklljs2/(13)£

8、彳式中L、，吸、排水管的長(zhǎng)度，m；4、d,吸、排水管的內(nèi)徑，m；£乙、吸、排水管附件局部阻力系數(shù)之和；4、入,一吸、排水管沿程阻力系數(shù).對(duì)于流速1.2m/s,按舍維列夫公式計(jì)算:(14)排水設(shè)備管路系統(tǒng)布置方案確定后，/,、I,、£0、£都是確定的值，管路阻力系數(shù)化主要取決于管路直徑d,d,越大，阻力系數(shù)R,越小，管路特性方程中，對(duì)應(yīng)于不同流扯。的各點(diǎn)，管路阻力月都相應(yīng)減小，管路效率隨管路阻力減小而增大，即隨排水管徑弓增大而增大。水泵工況點(diǎn)效率可，由管路特性曲線與水泵特性曲線交點(diǎn)決定，水條特性曲線中，水泵揚(yáng)程是隨流量增大逐漸減小的；對(duì)確定的管路.共管路特性曲線中，

9、管路阻力隨流址增大逐漸增大，管路直徑越大，管路效率越高，管路阻力隨流量增大幅度越小，其與水泵特性曲線的交點(diǎn)即工況點(diǎn)隨管路效率么的增大向右下方偏移；在水系效率最高點(diǎn)右側(cè)，雖然水泵工況點(diǎn)效率7；隨流量增大有所F降，但“外乘積隨之增大，排水電耗隨之降低。排水管徑同時(shí)影響管路效率、水泵工況點(diǎn)效率7J,是影響排水電耗的決定因素。在排水設(shè)計(jì)方案的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)C中，管路投資所占的比例是極小的，而且排水管徑增大使管路投資有小幅增加.會(huì)使排水電耗大幅降低，使排水設(shè)備投資運(yùn)轉(zhuǎn)的總體費(fèi)用大幅降低。排水管徑受水泵正常工作條件及管路布置條件限制，潢足限制條件的最大排水管徑是最佳管徑。設(shè)計(jì)方案的經(jīng)濟(jì)性最終取決于排水管徑弓，

10、水泵選定后，流是一定的，對(duì)于確定的排水管路，管內(nèi)流速“是確定的值，它與流鼠。、排水管徑之間滿足計(jì)算式(1)的關(guān)系，管內(nèi)流速U隨流量Q和管徑4的變化而變化，是與流信Q、排水管徑d,相配合的派生值，對(duì)影響設(shè)計(jì)方案經(jīng)濟(jì)性的各個(gè)環(huán)節(jié)都無控制作用，管內(nèi)流速”是否在經(jīng)濟(jì)流速范圍內(nèi)，不能用來衡雖排水設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性，其值大小對(duì)設(shè)計(jì)方案的經(jīng)濟(jì)性而言是無關(guān)緊要的。投資與運(yùn)轉(zhuǎn)的總體費(fèi)用是評(píng)價(jià)排水設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性的唯-指標(biāo)，因此在經(jīng)濟(jì)流速中尋求最佳流速以保證設(shè)計(jì)方案的經(jīng)濟(jì)性不是明智的方法。3經(jīng)濟(jì)流速與管路效率R,=邳二將式(12)、(15)代入(9)式中.得出管路效率與管內(nèi)流速的簡(jiǎn)化計(jì)算式：.0.216/3°4v

11、2=1-一JT此計(jì)算式雖經(jīng)各項(xiàng)簡(jiǎn)化得出，但也能反映出管路效率為、管內(nèi)流速”、工況點(diǎn)流量0、工況點(diǎn)揚(yáng)程召之間的相互關(guān)系?；谶吰聲r(shí)效性的露天煤礦端幫靠幫開采王博文，才慶祥，周偉，舒繼森，周游(中國礦業(yè)大學(xué)煤炭資源與安全開采國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇徐州221008)摘要：文章從內(nèi)排露天礦的內(nèi)排特點(diǎn)和露天礦邊坡斷面形式入手，通過比較不同邊坡角、不同斷面形式的端部邊坡穩(wěn)定性及最下一個(gè)臺(tái)階的掩埋高度和時(shí)間來分析邊坡時(shí)效性對(duì)露天煤礦端幫靠幫開采的影響。安家?guī)X露天礦充分利用排土場(chǎng)邊坡的內(nèi)排時(shí)效性及凸形邊坡的邊坡設(shè)計(jì)方法，獲得端幫煤量26.56萬t,提高了經(jīng)濟(jì)效益。關(guān)鍵詞：露天礦；邊坡時(shí)效性；靠幫開采；回收率中圖

12、分類號(hào)：TD824文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B文章編號(hào)：1671-0959(2010)04Q009Q3EndslopeminingandpitslopeminingofsurfaceminebaseonslopetimeeffectWANCBo-wen,CAIQing-xiang,ZHOUWei,SUJi-sen,ZHOUYou(StateKeyLabofResourcesandSafetyMining,ChinaUnivereityofMiningandTechnology,Xuzliou221008,China)Abstract:Thein-pitdumpingfeaturesofthesurfacem

13、ineun<thecrosssectionformofthesurfacemine,thecomparisonbetweenthedifferentslopeangles,differentcrosssectiontypeendslopestabilities,aswellasthenextbelowbenchburiedheightandtimewasappliedtoanalyzetheslopetimeeffectaffectedtotheendslopminingandthepitslopeminingofthesurfacemine.Withthein-pitdumpingti

14、meeffectofthedumpingslopeintheAnjialingSurfaceMineandtheslopedesignmethodoftheconvexslope,thecoalproductionof265,600tfromtheendslopewasobtainedandtheeconomicl)enefirofthesurfaceminewasimproved.Keywords:surfacemine；slopetimeeffect;pitslopemining;recoveryarte.4。最佳排水管徑對(duì)應(yīng)的管內(nèi)流速為最佳流速，通常流域。較大的排水設(shè)備最佳流速"

15、;較高，流MQ較小的排水設(shè)備最佳流速較低，最佳流速不一定在經(jīng)濟(jì)流速限定范圍內(nèi)，經(jīng)濟(jì)流速范圍對(duì)優(yōu)化設(shè)計(jì)無實(shí)際指導(dǎo)意義。5結(jié)論經(jīng)濟(jì)流速為管路投資提供了經(jīng)濟(jì)性參考，經(jīng)濟(jì)流速范圍1.5-2.2m/s段.對(duì)管路投資有一定指導(dǎo)意義，但從排水設(shè)備投資運(yùn)轉(zhuǎn)整體上看，管路投資的經(jīng)濟(jì)性卻導(dǎo)致了排水電耗的巨大浪費(fèi)，因此對(duì)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案確定無實(shí)際意義，把經(jīng)濟(jì)流速作為選擇排水管徑重要參數(shù)的設(shè)計(jì)方法是不可取的，易造成誤導(dǎo)，不但增加了計(jì)算工作雖還可能無法最終確定最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。(責(zé)任編輯章新敏)對(duì)于確定的管路系統(tǒng)，管路效率是確定的，工況點(diǎn)的揚(yáng)程、流域。是確定的.此時(shí)管內(nèi)流速。也是唯一確定的值，當(dāng)排水管徑d,增大時(shí)，管路阻力系數(shù)比減小.管路效率a提高，管路特性曲線下移，與水泵特性曲線交點(diǎn)即工況點(diǎn)向右下方偏移，新的工況點(diǎn)流址。增大,揚(yáng)程減小，管內(nèi)流速u隨之降低，管內(nèi)流速。的值是派生的，其值"能超出經(jīng)濟(jì)流速范圍，用經(jīng)濟(jì)流速范圍限制管內(nèi)流速V,必定造成投資運(yùn)轉(zhuǎn)總體費(fèi)用的增