三篇排水設備

第三篇礦山排水設備遼寧工程技術(shù)大學機械工程學院第十一章概述礦井開采方式：豎井、斜井、平硐或露天煤礦。礦山排水設備的作用：為保證礦井安全生產(chǎn)，不致使涌水淹沒礦井，將采掘過程中，不斷涌出的礦水及時地排到地面。

第一節(jié)礦山排水系統(tǒng)一、礦水礦井自然涌水：地下水、地表水。礦井人為涌水：水砂充填礦井和黃泥灌漿礦井的充填廢水及灌漿水。1、礦井涌水量：單位時間涌入礦井的總水量（m3/h或t/h）最大涌水期：雨季和融雪季節(jié)，相的涌水量稱之為最大涌水量；正常涌水期：其它季節(jié)，相的涌水量稱之為正常涌水量。含水系數(shù)：每采一噸煤的涌水量（比較各礦涌水的大?。﹎3/t2、礦水的性質(zhì)：（1）礦水的容重：一般為9954～10052N/m3。要設置水倉或沉淀池，使水中泥砂沉淀后，再經(jīng)水泵排至地面。（2）礦水的酸堿性：礦水按氫離子指數(shù)分為：酸性(pH<7)中性(pH=7)堿性(pH>7)

防止酸性水腐蝕排水設備的措施（當pH<5時）：A、采用耐腐蝕性材料制成的耐酸泵，排水管道可在管內(nèi)加防酸襯（襯膠，襯聚氯乙烯，襯搪瓷）等防護措施；B、必要時，為防止酸性水污染環(huán)境，應在井下水倉投入石灰（CaO）、熟石灰[Ca(OH)2]或石灰石（CaCO3）等進行中和處理。

二、礦井排水系統(tǒng)主排水設備：設在井底車場（最低處）附近。礦井自采掘工作面涌出的水，沿著巷道排水溝，自行流至井底車場附近的水倉中，然后經(jīng)主排水泵將水排至地面。輔助排水設備：A、局部排水設備：設在箕斗井底、有水窩的罐籠井底、膠帶輸送機斜井底及集中下山等處。水泵通過排水管將水排到井底車場水溝中。B、采區(qū)排水設備：設在采區(qū)。在水沙充填礦井，由于水中含有大量泥沙，需在采區(qū)設沉淀池，經(jīng)第一次沉淀后，由采區(qū)排水設備將水排至運輸巷道水溝中。C、移動排水設備：設在掘進工作面，隨掘進工作面的推進而移動。（一）集中排水系統(tǒng)集中排水系統(tǒng)：將全礦涌水集中到最低水平，然后由主排水設備一次排到地面。特點：集中排水系統(tǒng)較簡單，開拓量小，基建費用低，管道敷設簡單，管理費用低。1、豎井單水平開采：多水平開采：

缺點：上水平的水引到下水平后，再排上去，浪費了勢能，增加了電耗。

2、斜井：

斜井可通過鉆孔下排水管，鉆孔垂直深度一般不超過300m，管材采用鋼管。特點：不但節(jié)約管材，而且降低了生產(chǎn)運行費用，還可提高斜井井筒利用率，增加提升能力。方法：管子與鉆孔間用水泥砂漿封死，防止孔壁塌落及水沙等流入井下。(二)分段排水系統(tǒng)將全礦涌水集中到幾個水平，然后分別將水排至地面。1、單水平開采：

先將涌水排至井筒中間水倉，然后再由中間水泵房的水泵將水排至地面。2、多水平開采：（1）當各水平涌水量都較大時，則分別設置排水設備，將各水平涌水分別排至地面。（2）當下水平的涌水較小時，可將下水平涌水，用輔助水泵排至上水平水倉中，然后由上水平主排水泵將水一起排至地面。三、水倉：用來專門儲存礦水的巷道水倉主要作用：（1）儲存調(diào)節(jié)、集中礦水：當涌水量產(chǎn)生波動或排水設備發(fā)生故障停泵時，貯存礦井涌水;（2）沉淀礦水泥沙：防止進入水泵，以免加快水泵的磨損。水在水倉中流動的速度要求：小于0.005m/s，且流動時間要大于6h（水倉巷道長不得小于100m）。水倉數(shù)量：至少有兩個：主、副水倉，以便清理時輪換使用。水倉總?cè)萘?《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定為：（1）正常涌水量在1000m3/h及其以下時，主要水倉的有效容量應能容納8h的正常涌水量。（2）正常涌水量大于1000m3/h的礦井，主要水倉的有效容量可按下式計算：V=2（Q+3000）m3但主要水倉的總有效容量不得小于4h的礦井正常涌水量。四、水泵房：（一）水泵房位置：在井底車場附近。其原因：（1）運輸巷道的坡度都向井底車場傾斜，便于礦水沿排水溝流向水倉；（2）排水設備運輸方便；（3）由于靠近井筒，縮短了管路長度，不僅節(jié)約管材，而且減少了管路水頭損失，同時增加了排水工作的可靠性；（4）在井底車場附近，通風條件好，改善了泵與電機的工作環(huán)境；（5）水泵房以中央變電所為鄰，供電線路短，減少了供電損耗。（6）一旦井底車場被水淹沒，關閉水平通道的防水門后，繼續(xù)搶險排水，在萬不得已的情況下，人員和設備還可由此撤出。水泵房在井底車場的位置：（二）水泵房的設備布置三臺水泵的水泵房布置如圖所示。水倉的水——水倉篦子——水倉閘門——配水井（水倉閘門共兩個，分別與主、副水倉相通，輪換使用，在配水井上部操縱）——配水閘門——吸水井或兩側(cè)的配水溝（兩側(cè)的配水溝再進兩側(cè)的吸水井）（配水井及吸水井內(nèi)均有供人員上、下的梯子，以便于安裝檢修和清理水井，井上覆蓋著帶紋的鋼板）（三）水泵房結(jié)構(gòu)尺寸1．水泵房長度

L=nL0+l1(n+1)mn——水泵臺數(shù)；

L0——水泵機組(泵和電動機)的總長度，m，可查樣本；

l1——水泵機組的凈空距離，一般為1．5～2m。2．水泵房的寬度

B=b0+b1+b2mb0——水泵基礎寬度，m；

b1——水泵基礎邊到軌道一側(cè)墻壁的距離，一般為1．5～2m；

b2——水泵基礎另一邊到吸水井一側(cè)墻壁的距離，一般為0．8～lm。3．水泵房的高度1）水泵房的高度應滿足檢修時起重的要求，一般為3～4．5m；2）根據(jù)水泵葉輪直徑確定：在D≥350mm時，取4．5m，并應設有能承受起重質(zhì)量為3～5t的工字梁，在D<350mm時，取3m，可不設起重梁。水泵基礎的長和寬應比水泵底座最大外形尺寸每邊約大200～300mm。大型水泵基礎應高于泵房地板200mm。第二節(jié)礦山排水設備一、礦山排水設備的組成水泵、電動機、起動設備、管路、管路附件等和儀表等。管路附件：（1）帶過濾網(wǎng)的底閥；（2）調(diào)節(jié)閘閥；（3）逆止閥（4）灌水漏斗、放氣栓、旁通管、真空表、壓力表等。水泵按作用原理分類：葉片式水泵：離心式、軸流式及混流式等；容積式水泵：往復式、回轉(zhuǎn)式（齒輪泵、螺桿泵）等；其它型式：噴射式、水錘式等。我國煤礦采用最多：離心式少數(shù)采用：活塞式、噴射式水泵二、礦用水泵工作原理（一）離心式水泵1、主要組成：葉輪、軸、螺旋形泵殼、吸入口、壓出口。2、工作原命理：壓出原理院：葉輪中流旁體產(chǎn)生離訂心力吸入原理紡：入口處形謠成真空（二）覽往復租式水泵侮：1、主要梨組成：活塞、泵導缸、吸水愈閥和壓水漸閥。2、工作原澇理：當曲柄不捕斷旋轉(zhuǎn)時叔，活塞就惱不斷往復惡運動，泵錘的吸水和童壓水過程瘦就連續(xù)不見斷地進行租。（三）燭噴射啊式水泵1、主要嬸組成：高壓供水鳴管、噴嘴母、混合室裁、喉管、描擴散器、稠吸水管、右排水管。2、工作面原理：高壓水廉經(jīng)供水誼管以很傘大的速荒度從噴富嘴射出憂，使噴鐘嘴出口奇處的壓味力低于此大氣壓粘力，于字是吸水槐井中的乘水在大渴氣壓力邪作用下旁經(jīng)吸水押管進入雁混合室棋，進行短能量傳愉遞，成金為射流飽流出。三、離燦心式水然泵的工訂作參數(shù)1、流量單位時靜間內(nèi)水掛泵排出中的水量叫。體積流濟量用Q表示，單舒位為m3/h、m3/s或L/s等；質(zhì)量流量專用QM表示，谷單位為kg/硬h或kg/農(nóng)s等。2、揚程（H—診mH2O）單位重辣量的水帆通過水歉泵所獲保得的能謎量或壓己頭。3、功率軸功率（塵輸入功率溪）（N—報kW）：原動機傳饞給泵軸上崇的功率。有益功大率（輸泄出功率憶）（Ne—輩kW）：單位時間諷內(nèi)流過水色泵的流體獻所獲得的冶功率。4、效率滲（η）泵有益功揀率與軸功荷率之比。5、轉(zhuǎn)速（n—r躍/mi會n）泵軸每分觸鐘的轉(zhuǎn)數(shù)霉。6、允許歸吸上真暢空度（[Hs交]—mH2O）保證離杜心式水挪泵不產(chǎn)頑生汽蝕億現(xiàn)象的棚允許吸主上真空絞高度。四、離心壞式水泵分廢類1、按葉惱輪個數(shù)拜分：單級泵狀、多級舌泵2、按吸險入方式單分：單吸式首、雙吸短式3、按泵殼質(zhì)形式分：渦殼式卵（中開般式）導葉式（查分段式）4、按軸壘的位置廣分：臥式、眉立式第十三頸章洲離狀心式水盈泵構(gòu)造第一節(jié)移離積心式水剝泵的主尺要部件一、轉(zhuǎn)暑動部分1、葉輪積：給水增待加能量燈。結(jié)構(gòu)：前盤、后衣盤、葉片添組成。（坊分閉式、倉半開式衰、全開式烤）二、固定浙部分1、吸入死段：將吸水管淚中的水均境勻地引向點葉輪。結(jié)構(gòu)：圓環(huán)形彎、錐形管2、壓出購段：收集末級苦葉輪流出宜的高速水餅流引向出止口，同時淡將部分動恭能轉(zhuǎn)換為四壓力能。結(jié)構(gòu)：螺旋形、珠環(huán)形。3、中段：導流、黑增壓。結(jié)構(gòu)：由導水圈它、返水圈雖（帶有葉脂片的靜止擋圓環(huán)）與梅泵殼固定拋在一起組畜成。三、密封川部分1、密封環(huán)昂：葉輪與泵局殼之間的冶密封。結(jié)構(gòu)：分大口己環(huán)、小俯口環(huán)。2、填料函作：泵軸與問泵殼之曉間的密幅封。其將松緊度發(fā)對水泵旋的性川能有影仔響。結(jié)構(gòu)：由填料湖箱、填井料、壓思蓋組成步。第二節(jié)軸向推力殊平衡裝置一、軸向請推力產(chǎn)生宰的原因：離心式葉鎖輪前、后炭盤受流體柱作用的面樓積不等，繪產(chǎn)生的壓加力不等，尚從而產(chǎn)生英了一個指朽向吸水側(cè)劇的軸向推冶力。二、危綠害：（1）軸推力智會推動葉蹤蝶輪及裝在收軸上的整烈個轉(zhuǎn)子沿朱軸線向吸翁水側(cè)移動孔，使之與命固定部分鑼摩擦而損蒼壞；（2）使葉輪慘出口與導雹水圈入口梅中心偏離秧，惡化了奪流動狀況觸，降低水渴泵效率。三、軸向敵推力的平槐衡方法：（1）平衡痕孔：單級泵楚用（2）雙吸著入口：大流量泵（3）對稱展排列：偶數(shù)葉固輪用（4）平衡鼓耐：多級泵（5）平衡盤敞：多級泵平衡盤特易點：A、自動平躍衡軸向推醫(yī)力，總是角處于動態(tài)糠的平衡狀雁態(tài)；B、結(jié)構(gòu)灑緊湊，警平衡效許果好；C、由于響軸的竄扮動，使煤平衡盤明和平衡面板經(jīng)常河磨損以暮及增加少漏損。第三節(jié)售礦山常咸用離心式無水泵主要排水眨設備：多辨級泵，主旁要是D型離心式逮水泵；輔助排水思設備：單營級泵，主病要以B型離心鼠泵為主私。一、D型水泵1、D型泵的構(gòu)池造D型泵屬于氣單吸、多謝級、分段陳離心式水旗泵。它可喬輸送清水拼或物理化加學性質(zhì)類肥似于水的樓液體，輸?shù)阉鸵后w的桃溫度不得然超過40℃。固定部分蓋：前段、鉗中段、固后段、皮導水圈自、尾蓋槳及軸承毅架等零魂部件，蘭用螺栓則聯(lián)結(jié)。轉(zhuǎn)動部分殼：數(shù)個葉甘輪和一照個平衡睜盤。整忘個轉(zhuǎn)子弟部分支喊承在軸挎兩端的吹單列向羽心滾柱拘軸承上論。水泵的軸腰向推力采晚用平衡盤勺平衡。水泵的吸衡水口為水選平方向，吉排水口為船垂直向上然。2、型號愁：50D、65D、80D、100D、125顯D、150查D、200陰D