1、第三篇 礦山排水設(shè)備遼寧工程技術(shù)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)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(shè)備的作用：為保證礦井平安消費，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小m3/t 2、礦水的性質(zhì)：1礦水的容重：普通為9

2、95410052 N/m3。要設(shè)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(pH7) .防止酸性水腐蝕排水設(shè)備的措施當(dāng)pH5時：A、采用耐腐蝕性資料制成的耐酸泵，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(hù)措施；B、必要時，為防止酸性水污染環(huán)境，應(yīng)在井下水倉投入石灰CaO、熟石灰Ca(OH)2或石灰石CaCO3等進(jìn)展中和處置。 .二、礦井排水系統(tǒng).主排水設(shè)備：設(shè)在井底車場最低處附近。礦井自采掘任務(wù)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(shè)備：A、部分排水設(shè)備：設(shè)在箕斗井底、有水

3、窩的罐籠井底、膠帶保送機(jī)斜井底及集中下山等處。 水泵經(jīng)過排水管將水排到井底車場水溝中。B、采區(qū)排水設(shè)備：設(shè)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(shè)沉淀池，經(jīng)第一次沉淀后，由采區(qū)排水設(shè)備將水排至運(yùn)輸巷道水溝中。C、挪動排水設(shè)備：設(shè)在掘進(jìn)任務(wù)面，隨掘進(jìn)任務(wù)面的推進(jìn)而挪動。 .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程度，然后由主排水設(shè)備一次排到地面。特點：集中排水系統(tǒng)較簡單，開辟量小，基建費用低，管道敷設(shè)簡單，管理費用低。1、豎井單程度開采： 多程度開采： 缺陷：上程度的水引到下程度后，再排上去，浪費了勢能，添加了電耗。. 2、斜井： 斜井可經(jīng)過鉆孔下排水管，鉆孔垂直深度普

4、通不超越300m，管材采用鋼管。特點：不但節(jié)約管材，而且降低了消費運(yùn)轉(zhuǎn)費用，還可提高斜井井筒利用率，添加提升才干。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程度，然后分別將水排至地面。1、單程度開采： 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、多程度開采：1當(dāng)各程度涌水量都較大時，那么分別設(shè)置排水設(shè)備，將各程度涌水分別排至地面。2當(dāng)下程度的涌水較小時，可將下程度涌水，用輔助水泵排至上程度水倉中，然后由上程度主排水泵將水一同排至地面。.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)理、集中礦水：當(dāng)涌

5、水量產(chǎn)生動搖或排水設(shè)備發(fā)生缺點停泵時，儲存礦井涌水;2沉淀礦水泥沙：防止進(jìn)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，以便清理時輪換運(yùn)用。水倉總?cè)萘?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(yīng)能包容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。其緣由：1運(yùn)輸巷道的坡度都向井底車場

6、傾斜，便于礦水沿排水溝流向水倉；2排水設(shè)備運(yùn)輸方便；3由于接近井筒，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，同時添加了排水任務(wù)的可靠性；4在井底車場附近，通風(fēng)條件好，改善了泵與電機(jī)的任務(wù)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，封鎖程度通道的防水門后，繼續(xù)搶險排水，在萬不得已的情況下，人員和設(shè)備還可由此撤出。.水泵房在井底車場的位置 ：.二水泵房的設(shè)備布置三臺水泵的水泵房布置如下圖。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，輪換運(yùn)用，在配水井上部支配配水閘門吸水井或兩側(cè)的配水溝兩側(cè)的配水溝再進(jìn)兩側(cè)的吸水井配水井

7、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構(gòu)造尺寸1水泵房長度 L= n L0 +l1 (n +1) m n水泵臺數(shù)； L0水泵機(jī)組(泵和電動機(jī))的總長度，m，可查樣本； l1水泵機(jī)組的凈空間隔，普通為152m。 .2水泵房的寬度 B= b0 + b1 + b2 m b0水泵根底寬度，m； b1水泵根底邊到軌道一側(cè)墻壁的間隔，普通為152m； b2水泵根底另一邊到吸水井一側(cè)墻壁的間隔，普通為08lm。 3水泵房的高度1水泵房的高度應(yīng)滿足檢修時起重的要求，普通為345m；2根據(jù)水泵葉輪直徑確定：在D350mm時，取45m，并應(yīng)設(shè)有能接受起重質(zhì)量為35

8、t的工字梁，在D350mm時，取3m，可不設(shè)起重梁。水泵根底的長和寬應(yīng)比水泵底座最大外形尺寸每邊約大200300mm。大型水泵根底應(yīng)高于泵房地板200mm。.第二節(jié) 礦山排水設(shè)備一、礦山排水設(shè)備的組成水泵、電動機(jī)、起動設(shè)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)理閘閥 ；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(fù)式、回轉(zhuǎn)式齒輪泵、螺桿泵等；其它型式：放射式、水錘式等。我國煤礦采用最多：離心式 少數(shù)采用：活塞式、放射式水泵二、礦用水泵任務(wù)原理一離心式水泵1、主要組成：葉輪、軸、螺旋形泵

9、殼、吸入口、壓出口。 .2、任務(wù)原理：壓出原理：葉輪中流體產(chǎn)生離心力吸入原理：入口處構(gòu)成真空.二 往復(fù)式水泵：1、主要組成：活塞、泵缸、吸水閥和壓水閥。2、任務(wù)原理：當(dāng)曲柄不斷旋轉(zhuǎn)時，活塞就不斷往復(fù)運(yùn)動，泵的吸水和壓水過程就延續(xù)不斷地進(jìn)展。.三 放射式水泵1、主要組成：高壓供水管、噴嘴、混合室、喉管、分散器、吸水管、排水管。2、任務(wù)原理：高壓水經(jīng)供水管以很大的速度從噴嘴射出，使噴嘴出口處的壓力低于大氣壓力，于是吸水井中的水在大氣壓力作用下經(jīng)吸水管進(jìn)入混合室，進(jìn)展能量傳送，成為射流流出。.三、離心式水泵的任務(wù)參數(shù)1、流量單位時間內(nèi)水泵排出的水量。體積流量用Q表示，單位為m3/h、m3/s或L/s

10、等；質(zhì)量流量用QM表示，單位為kg/h或kg/s等。2、揚(yáng)程H mH2O單位分量的水經(jīng)過水泵所獲得的能量或壓頭。3、功率 軸功率輸入功率 N kW ： 原動機(jī)傳給泵軸上的功率。有益功率輸出功率 Ne kW ： 單位時間內(nèi)流過水泵的流體所獲得的功率。.4、效率 泵有益功率與軸功率之比。 5、轉(zhuǎn)速nr/min 泵軸每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)。6、允許吸上真空度Hs mH2O保證離心式水泵不產(chǎn)生汽蝕景象的允許吸上真空高度。.四、離心式水泵分類1、按葉輪個數(shù)分： 單級泵、多級泵2、按吸入方式分： 單吸式、雙吸式3、按泵殼方式分： 渦殼式中開式 導(dǎo)葉式分段式4、按軸的位置分： 臥式、立式.第十三章 離心式水泵構(gòu)造第一

11、節(jié) 離心式水泵的主要部件.一、轉(zhuǎn)動部分1、葉輪：給水添加能量。構(gòu)造：前盤、后盤、葉片組成。分閉式、半開式 、全開式.二、固定部分 1、吸入段：將吸水管中的水均勻地引向葉輪。 構(gòu)造：圓環(huán)形、錐形管 .2、壓出段： 搜集末級葉輪番出的高速水流引向出口，同時將部分動能轉(zhuǎn)換為壓力能。 構(gòu)造：螺旋形、環(huán)形。.3、中段：導(dǎo)流、增壓。 構(gòu)造：由導(dǎo)水圈、返水圈帶有葉片的靜止圓環(huán)與泵殼固定在一同組成。.三、密封部分1、密封環(huán)：葉輪與泵殼之間的密封。構(gòu)造： 分大口環(huán)、小口環(huán)。.2、填料函： 泵軸與泵殼之間的密封。其松緊度對水泵 的性能有影響。構(gòu)造： 由填料箱、填料、壓蓋組成。.第二節(jié) 軸向推力平衡安裝一、軸向推力

12、產(chǎn)生的緣由： 離心式葉輪前、后盤受流體作用的面積不等，產(chǎn)生的壓力不等，從而產(chǎn)生了一個指向吸水側(cè)的軸向推力。 .二、危害：1軸推力會推進(jìn)葉輪及裝在軸上的整個轉(zhuǎn)子沿軸線向吸水側(cè)挪動，使之與固定部分摩擦而損壞；2使葉輪出口與導(dǎo)水圈入口中心偏離，惡化了流動情況，降低水泵效率。.三、軸向推力的平衡方法： 1平衡孔：單級泵用 2雙吸入口：大流量泵 .3對稱陳列：偶數(shù)葉輪用. 4平衡鼓：多級泵 .5平衡盤：多級泵.平衡盤特點：A、自動平衡軸向推力，總是處于動態(tài)的平衡形狀；B、構(gòu)造緊湊，平衡效果好；C、由于軸的竄動，使平衡盤和平衡板經(jīng)常磨損以及添加漏損。.第三節(jié) 礦山常用離心式水泵主要排水設(shè)備：多級泵，主要是D型離心式水泵；輔助排水設(shè)備：單級泵，主要以B型離心泵為主。一、 D型水泵1、D型泵的構(gòu)造D型泵屬于單吸、多級、分段離心式水泵。它可保送清水或物理化學(xué)性質(zhì)類似于水的液體，保送液體的溫度不得超越40。固定部分：前段、中段、后段、導(dǎo)水圈、尾蓋及軸承架等零部件，用螺栓結(jié)合。轉(zhuǎn)動部分：數(shù)個葉輪和一個平衡盤。整個轉(zhuǎn)子部分支承在軸兩端的單列向心滾柱軸承上。水泵的軸向推力采用平衡盤平衡。水泵的吸水口為程度方向，排水口為垂直向上。 .2、型號： 50D、65D、80D、100D、125D、150D