水泵房设计.docx
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水泵房设计
井巷工程课程设计
学院:
班级:
_
学号:
姓名:
指导老师:
设计日期:
_
1坑内排水设施......................................................3
1.1矿山排水方案设计及计算........................................3
1.1.1矿山各中段涌水量........................................3
1.1.2矿山排水方案............................................3
1.1.3深部排水能力............................................3
1.1.4排水设备选择............................................4
1.1.5排水管径................................................4
1.1.6吸水管直径..............................................5
1.1.7吸水管的实际流速........................................5
1.1.8排水管与吸水管的选择....................................5
1.2变电硐室设计.................................................5
2水泵房尺寸设计...................................................5
2.1水泵房的长度.................................................5
2.2水泵房的宽度................................................6
2.3水泵房基础的近似计算.........................................6
2.4水泵房的高度.................................................7
2.5水泵房相关硐室...............................................7
2.5.1吸水井,配水巷和配水井.................................7
2.5.2管子道.................................................7
2.5.3泵房通路...............................................7
2.6水仓设计.....................................................7
3.水泵房的支护设计.................................................9
3.1水泵房支护设计...............................................9
3.2配水巷,吸水井及配水井支护设计...............................9
3.3管子道与泵房通道支护设计.....................................9
3.4水仓支护设计.................................................9
4.水泵房的掘进工程量...............................................9
5参考文献........................................................10
水泵房设计说明书
1坑内排水设施
1.1矿山排水方案及计算
1.1.1矿山各中段涌水量
该矿各水平地下总涌水量如表1。
表1-1各中段矿坑涌水量表
矿山名称
地表标高(m)
水泵房水平(m)
地下总涌水量Q(m3/d)
正常
最大
湖北某铜矿
+35
-165
3109
10700
-205
3209
11780
-285
3803
13810
-365
5322
15362
要设计的水泵房为-165水平
1.1.2矿山排水方案
采用集中排水。
1.1.3深部排水能力
1)设备必须的排水能力
(1-1)
(1-2)
根据
1和H初选水泵型号,确定其流量
(m3/h)和扬程H(m)。
式中
———矿井正常涌水量,m3/h;
K———扬程损失系数。
对于竖井,K=1.1;
Hh———井筒深度,m。
根据
和H查表的,选择型号为200D—43
6的水泵,流量Q为280m3/h,扬程为256m。
2)正常涌水量期间所需水泵的工作台数
取n=1(1-3)
式中
———一台水泵的排水能力,m3/h。
3)最大涌水量期间所需水泵的工作台数
取
=2(1-4)
当最大涌水量大于2倍正常涌水量时,水泵的台数除至少有一台备用外,其余水泵能在20小时内将矿山一昼夜的最大涌水量全部排完,因此
=4
所以,选择四台此种型号的水泵,在正常涌水量情况下,一台工作,一台维修,两台备用,其中任意一台的排水能力能在20h内排出一昼夜的正常涌水量,在最大涌水量期间,两台泵同时工作,两台备用。
4)正常涌水量期间一昼夜内水泵工作实际时间
(1-5)
1.1.4排水设备选择
根据矿山固定手册选择水泵的型号、台数见下表
表1-2排水设备选择
型号
流量
(m
/h)
扬程
(m)
转速
(rpm)
吸程
(m)
效率
(%)
200D-43×6
280
258
1480
5.7
80
配带电动机
口径(mm)
外形尺寸
长
宽
高(mm)
重量
(kg)
型号
容量
(kw)
吸入
吸出
JR136-4
300
200
200
3548×1190×1285
3826
1.1.5排水管径
1)管径计算:
(1-6)
式中Vd———排水管中的水流速度,m/s。
根据有利的排水管流速度取:
Vd=1.5~2.2m/s,这里取
Vd=2.2m/s
———排水管标准管内径
2)排水管管壁厚度计算
=0.5
+a=0.5×213×(
-1)+0.3=9.76(mm)(1-7)
查《矿山固定机械手册》,取壁厚
=10mm。
式中
—许用应力,对于铸铁管取25Mpa,焊接钢管取80Mpa,无缝钢管取100Mpa;
—管路最低点的压力,kg/
,有伯努利方程
可知;
a—考虑管路受腐蚀及管路制造有误差时的附加厚度,对无缝钢管管取2~9mm;钢管取2~3mm。
1.1.6吸水管直径
ds=Dg+25(mm)=213+32=245(mm)(1-8)
吸水管直径一般比排水管直径大一级,选取标准管径ds。
排水管外径为213mm,吸水管为245mm。
1.1.7吸水管的实际流速
(1-9)
1.1.8排水管与吸水管的选择
排水管选用YB-231-64型Ф213无缝钢管,壁厚为10mm,理论重量57.95kg/m。
2趟排水管,1趟工作,1趟备用。
排水管总长为400m。
吸水管选用YB-231-64型Ф245无缝钢管,壁厚为10mm。
吸水管总长为40m。
1.2变电硐室设计
井下变电硐室设在-165m水平水泵硐室一侧,6KV电源从地面变电所取得,井下变电硐室中安装6/0.4KV变压器(560KV)两台,向-165m水平的水泵和其他用电设备供电。
经过计算,变电硐室选用直墙三心拱断面形式,硐室宽m,高m,长m。
井筒电缆选用YJV32-3×90电缆2路,一路工作,一路备用。
2水泵房尺寸设计
中央水泵房由泵房主体硐室、配水巷、管子道及通道组成。
中央水泵房和水仓构成了中央排水系统,此次设计的中央水泵房按照吸入式水泵房设计。
2.1水泵房的长度
L=nL
+A(n+1)
=4×3.548+2×(4+1)
=24.2(m)(2-1)
式中
———水泵台数,台;
Li———水泵机组(包括电动机)的总长度,m;
A———水泵机组的净空距离,m,一般为1.5~2.0m,取2m
水泵房的长度取24.2m;
2.2水泵房的宽度
(2-2)
取B=4.5m
式中b1———水泵基础宽度,m;
b2———水泵基础边到轨道一侧墙壁的距离,以通过泵房内最大设备为原则,一般为1.5~2.0m,这里取1.55m;
b3———水泵基础边到吸水井一侧墙壁的距离,一般为0.8~1.5m,这里取0.9m;
———吸水井半径。
2.3水泵房基础的近似计算
水泵基础的长和宽应比水泵底座最大外形尺寸每边约长200mm。
基础的容积:
(2-3)
式中
—垂直往上的作用力
=(1.0~1.5)G,kg;
—垂直往下的作用力
=(1.5~2.5)G,kg;
—水平力
=(1.0~1.25)G,kg.
G—水泵与电动机的重量,kg;
—基础容积的比重,
=2000kg/m
基础深度:
(m)=
(2-4)
式中B—基础宽度,m;
L—基础长度,m;
0.15~0.30是基础高出水泵房地面高度,m,这里取0.20m。
2.4水泵房的高度
水泵房高度应满足检修时起重的要求,一般为3.0~4.5m。
若根据水泵工作轮直径D
确定:
D
≥350mm时,取4.5m;D
≤350mm时,选取4.5m。
因此,水泵房尺寸为:
长24.2m,宽4.5m,高4.5m。
2.5水泵房相关硐室
2.5.1吸水井,配水巷和配水井
根据配水井上部硐室安设配水闸阀的要求,一般配水井的尺寸是平行配水巷方向长2.5~3.0m,取3m,垂直配水巷方向宽为2.0~2.5m,取2.5m,深度5~6m,考虑吸程,取5.5m;配水井上方壁高为1.8~2.2m,取1.8m,采用拱形或顶部配钢梁的矩形断面。
配水井井底底板标高应低于水仓底板标高1.5m。
配水巷位于吸水井一侧,通过溢水管与配水井和吸水井相连。
为了便于施工和清理,配水巷断面为宽1.0~1.2m,高1.8m的半圆拱形,其底板标高高于配水井1.5m,取净宽1.1m,净高1.8m。
吸水井位于主体硐室靠近水仓一侧,净径为1.0~1.2m,深5~6m,取净径1.2m,深6m。
吸水井上方壁高为1.8~2.2m,取1.8m,采用拱形或顶部配钢梁的矩形断面。
吸水井井底底板标高应比配水井底板标高低0.5m。
2.5.2管子道
㈠管子道出口处,比井底车场轨面高7~10m,左右,管子道与井筒连接处设两米长的平台,平台坡度为3~5‰,坡向竖井。
选举轨面高8m,平台高度5‰
㈡排水管子道的坡度一般为30
左右,选30
。
㈢管子道内,应设有行人台阶并考虑铺设轨道。
管子道的断面,应满足通过水泵、电动机等设备的要求。
巷道断面选圆弧拱,电动机宽度为1.19m,考虑人行通道和排水,净宽B取2.4m,净高H取2.6m.
2.5.3泵房通路
断面采取三心拱,其尺寸根据通过最大设备的外形尺寸来确定。
2.6水仓设计
2.6.1水仓容量、长度和断面尺寸的确定。
水仓容量根据《矿山安全规程》有关规定按以下情况分别确定:
当矿井正常涌水量小于或等于1000m
/h时,主要水仓有效容量按下式计算
=8×129.6=1036m
/h(2-5)
式中Q—主要水仓的有效容量,m
;
Q
—矿井正常涌水量,m
/h,Q
=
,小于1000m
/h;
8—指8小时,h。
水仓的断面选择半圆拱形,半径为2m,壁高0.9m。
则
L=
3.水泵房的支护设计
3.1水泵房支护设计
由于该矿山的围岩系数为9~12,因此硐室可选用喷锚支护,支护厚度为100mm的喷射混泥土。
3.2配水巷,吸水井及配水井支护设计
由于该矿山的围岩系数为9~12,因此配水巷,吸水井及配水井支护可选用喷锚支护,支护厚度为100mm的喷射混泥土。
3.3管子道与泵房通道支护设计
由于该矿山的围岩系数为9~12,因此管子道与泵房通道可选用喷锚支护,支护厚度为100mm的喷射混泥土。
3.4水仓支护设计
由于该矿山的围岩系数为9~12,因此水仓可选用喷锚支护,支护厚度为100mm的喷射混泥土。
4.水泵房的掘进工程量
4.1水泵房参数计算
水泵房断面形式为三心拱,在净断面上其断面参数为:
表4-1水泵房的掘进工程量表
工程名称
长度
(m)
掘进断面
(m2)
净断面
(m2)
掘进工程量(m3)
支护工程量(m3)
水泵房
24.200
26.938
25.560
651.900
33.350
管子道
18.000
6.450
5.823
116.100
11.286
水仓
105.300
10.66
9.840
1122.500
86.346
合计
1890.5
130.982
5参考文献
[1]东兆星、吴士良.井巷工程.徐州:
中国矿业大学出版社,2004
[2]王运敏.中国采矿设备手册(下册).北京:
科学出版社,2007
[3]冶金矿山设计参考资料编写组.冶金矿山设计参考资料(上册).北京:
冶金工业出版社,1973
[4]采矿设计手册编写委员会.采矿设计手册4(矿山机械卷).北京:
中国建筑工业出版社,1988
[5]周昌达等.井巷工程.北京:
冶金工业出版社,1979
[6]周荣、严万生等.采矿固定机械手册.北京:
煤炭工业出版社,1986
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