水泵房设计大纲.doc

目录 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 -365 5322 15362 -165 3109 10700 -205 3209 11780 -285 3803 13810 要设计的水泵房为-365水平 1.1. 2矿山排水方案 采用集中排水，集中排水的排水系统简单，基建费和管理费用低。 1.1.3深部排水能力 1）设备必须的排水能力 266.1m 1-1 1.1*（353655.5）446.05 m 1-2 根据1和H初选水泵型号，确定其流量 m3/h和扬程Hm。 式中 矿井正常涌水量，m3/h； K扬程损失系数。对于竖井，K1.1； Hh井筒深度，m。 根据和H查表，选择型号为200D65*8 的水泵。 2） 正常涌水量期间所需水泵的工作台数 0.95 取n1 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 2.74 取n3 1-4 因此，选择三台此种型号的水泵，在正常涌水量情况下，一台工作，一台维修，一台备用，其中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，三台泵同时工作。 4）正常涌水量期间一昼夜内水泵工作实际时间 19.007h 1-5 1.1.4排水设备选择 根据矿山固定机械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 ％ 200D65*8 280 492 1480 6 68 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 JSQ158-4 680 200 200 4135*1530*1540 7125 1.1.5排水管径 1）管径计算 0.2225m 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 2m/s 排水管标准管内径 在这里选常用管径，取225mm，初取壁厚为10mm，则选取 YB-231-64245无缝钢管。 2） 排水管管壁厚度计算 a 0.150.815cm 1-7 式中 R---------许用应力，无缝钢管取800kg/cm a------------考虑到管路受腐蚀及管路制造误差的附加厚度；对钢管取 0.10.2cm，在这里取0.15cm P----------管子内部压力kg/cm。10米垂高等于1个大气压力，在这里得每10米1.03kg/cm 由1-7可得 取 1.0cm 1.1.6吸水管直径 ds Dg 25～5022525250mm 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 250mm 1.1.7吸水管的实际流速 1.59m/s （1-9） 1.1.8排水管与吸水管的选择 排水管采用YB-231-64245无缝钢管，壁厚为10mm,理论重量57.95kg/m。3趟排水管，1趟工作，2趟备用。排水管总长1476m。 吸水管选用YB-231-64型Ф273无缝钢管，壁厚为10mm。吸水管总长为30m。 1.2变电硐室设计 井下变电硐室设在-3655m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（680KV）两台，向-365m水平的水泵和其他用电设备供电。变电硐室长度主要取决于所采用的配电盘的数量及排列方式（单侧排列和双侧排列）。多数情况，配电装置集中布置一侧，低压侧应与高压配电装置在同一侧，其长度为0.82.0m。此处取1.8m。变电硐室宽度宽度通常为3.25.0m。此处取5.0m。变电硐室最大净高距底板面2.93.2m。此处取3.0m。 井筒电缆选用YJV32-390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 nLA（n1） 3*（4.1310.2*2）2（31） 21.593m 取L 21.6m （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2.0m 水泵房的长度取21.6m（增加的长度加到A）； 2.2水泵房的宽度 B b b b （1.5300.2*2）21.0 4.930m （2-2） 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2m； 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1.0m。 水泵房的宽度取5.0m增加的长度加的b）； 2.3水泵房基础的近似计算 （1）水泵房基础一般采用100号素混凝土浇灌。 （2）水泵基础面应比硐室地坪高200mm左右。 （3） 水泵基础尺寸应根据水泵底座外形尺寸确定，水泵底座周边与基础边缘的距离一般为200mm左右，这里取200mm，则基础的长*宽*高为 4531*1930*200 （4）基础的容积 V 8.91 式中 垂直往上的作用力 （1.01.5）G，kg 垂直往下的作用力 （1.52.5）G，kg 水平作用力 （1.01.25）G，kg G水泵与电动机的重量，kg 基础容积的比重，2000kg/. 基础深度h-0.150.30 -0.150.300.82m 式中 B基础宽度，m； L基础长度，m； 0.150.30基础高出水泵房离地面的高度，m本设计取0.20m 砌筑材料采用牌号为C30号的水泥以及纯净的砾石和沙子，组成为124的比例 在这里基础埋深h取1.0m0.82m 2.4水泵房的高度 水泵房高度应满足检修时起重的要求，其范围是3.04.5m，这里选 4.0m。 因此，水泵房尺寸为21.6*5.0*4.0 2.5水泵房相关硐室 2.5.1吸水井，配水巷和配水井 吸水井多采用圆形断面，其直径为1.21.5m,在这里取1.5m。深度要保证水泵能可靠的工作，同时又不增加过多的工程量，一般取5.05.5m，在这里取5.0m,小井的上方为壁龛，其净高不低于1.8m，这里取其高为2.0m，宽2.7m，长2.8米。为了更好的保证吸水龙头不致进入空气，影响吸水，吸水井井底标高要低于配水巷底板标高1.5m。配水巷的断面大小，主要决定于施工的方便。多采用半圆拱，净断面为3.03.5m。在这里取3.0m。吸水井与配水巷多用150或200号混凝土，其壁厚为200250mm,底板铺厚100150mm。 2.5.2管子道 水泵房主体硐室与井筒连接的一段称为管子道。其断面形状可用平顶，圆弧拱和三心拱，这里用圆弧拱。断面尺寸根据管子架设高度和通过最大设备外形尺寸确定。在这里断面高取2.0m,断面宽取2.0m，得其拱高为1/3B2/3m。考虑防火安全，管子道需用需用不燃性材料支护。为防止矿井被淹，仍能正常的进行排水工作，要求泵房地坪面标高比泵房通路处井底车场底板标高高0.5m；管子道高差不得低于7m，在这里取8m，倾角多为25-30，在这里取30。 为了搬运方便，管子道与井筒连接处，应有2米左右的一段平巷，在这里取2.0米。管子道与泵房相交的转弯处需设转盘。 倾角大，淋水也大的管子道，最好设置人行台阶，以利于安全工作。管子道中排水管，电缆等最好用托架或吊挂方式敷设，不宜直接放在管子道底板。 2.5.3泵房通路 泵房主体硐室与井底车场巷道连接的一段称为泵房通路。其断面形状可用梯形或拱形。其断面尺寸可根据通过设备的外形尺寸确定。 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1000时，主要水仓有效容量按下式计算 Q8Q 式中 Q------主要水仓有效容量，m； Q-----矿井正常涌水量，； 8------指8小时，h。 当矿井正常涌水量大于1000时，主要水仓有效容量按下式计算 Q2（Q3000）4Q 式中符号意义同前。此时水仓容量按4小时正常涌水量而不是8小时计算。因为淹井事故的发生不是因为水仓容积小而造成的。当Q1000时，若按8Q计算，则Q太大，水仓工程太大。水仓的长度和其断面当其容量一定时是相互制约的。为利于澄清水中泥沙和杂物，水仓中水的流速一般为0.003--0.007。在此种条件下，可按下式计算 L 式中 L---------内水仓长度，m； Q---------水仓计算容量，m； S---------水仓净断面积，m。 水仓断面大小要根据水仓容量，水仓长度，水仓布置形式，水仓入口标高，水泵吸水高度和施工，清理方便等诸多因素全面考虑。 在本次设计中Q221.751000 所以得 Q 8Q8*221.751774m 水仓断面面积的计算 S（Q-Q）/3600v 式中 Q-----泵房正常排水能力，m/h Q-----矿井正常涌水量，m/h v-------水仓内水流速度，0.003-0.007m/s 在本次设计中，Q280m/h（一台水泵排水能力），Q221.75，v取0.003m/s；代入式中，得S（280-221.75）/3600*0.0035.39m 所以，L1774/5.39329m；水仓采用圆弧拱，其宽度取为2.7m。 根据圆弧拱净断面面积S B（0.24Bh） 求得h1.35m 再由拱高hB*2.70.9m 综上得高度h1.350.92.25m。 即水仓尺寸329*2.7*2.25 3.水泵房的支护设计 3.1水泵房支护设计 假设水泵房所处围岩f6～8，水泵房采用喷射混凝土支护，根据水泵房所处围岩岩石强度等级以及巷道断面形状等，其壁厚为150-250mm，这里取200mm，其底板铺厚取100mm。选混凝土强度等级为C20。 3.2配水巷，吸水井及配水井支护设计 假设所处围岩f6～8，配水巷，吸水井及配水井皆采用C15或C20混凝土砌碹支护，壁厚取150-250mm,底板铺厚取136mm（可取范围为100～150mm）。 3.3管子道与泵房通道支护设计 假设所处围岩f6～8,管子道与泵房通道皆采用C20混凝土砌碹支护，壁厚为150-250mm,这里取其壁厚为150mm。底板铺厚100m. 3.4水仓支护设计 水仓采用混凝土支护，假设所处围岩f6～8,其壁厚为150-250mm,这里取其壁厚为150mm。选混凝土强度等级为C20。 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 拱高fB*50001670mm 大圆半径R0.692B0.69250003460mm 小圆半径r0.262B0.26250001310mm 3341 5619 拱弧长P1.3278B1.3278*50006639mm 拱面积S0.2620.262*50006550000mm6.55m 表4-1 水泵房的掘进工程量表 工程名称 规格 m2 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 5.0*4.0 21.6 20.762 18.2 448.46 55.34 管子道 2.0*2.0 18 4.67 3.62 84.06 18.9 水仓 2.7*2.25 329 6.643 5.39 2185.547 411.547 合计 37.475 32.21 2718.067 485.787 5参考文献 [1]周荣、严万生等.采矿固定机械手册.北京煤炭工业出版社,1986 [2]周昌达等.井巷工程.北京冶金工业出版社,1979 [3]东兆星、吴士良.井巷工程.徐州中国矿业大学出版社,2004 [4]吴贤振、刘洪兴.井巷工程.化学工业出版社，2009 11