掘进工作面排水系统设计）

掘进工作面排水系统设计）

9804溜子道排水系统设计

根据防治水会议以及现场会要求，在9804切眼掘进期间决定

安装两处排水基地，一处在切眼下口安装（排水基地1），一处在离外口380余米处安装（排水基地2）。根据地质科提供水文资料知，排水基地1正常涌水量约为30m 3/h ，最大涌水量约为45 m 3/h 。排水基地二正常涌水量约为40m 3/h ，最大涌水量约为100 m 3/h 。现将排水系统验算如下：

排水路线：

排水基地1——溜子道——西四轨道438车场排水沟——西四轨道排水沟——西四-500水平排水沟——西四-500水仓

排水基地2—--溜子道——西四轨道438车场排水沟——西四轨道排水沟——西四-500水平排水沟——西四-500水仓

一、排水基地1计算：

根据《煤矿安全规程》相关规定，现对排水基地1选择如下：

1、预选水泵的型号和台数

水泵必须具备的总排水能力

正常涌水期 Q B ≥1.2qz=1.2×30＝36m 3/h ；

最大涌水期 Q Bmax ≥1.2qmax=1.2×45=54m 3/h

2、由于排水高度不高，故水泵的扬程估算不予计算。

3、初选水泵 根据Q B 和H B 选择BQW30-100型砂泵，额定流量

Qe=30m 3/h ，额定扬程H e =100米；配套电机功率22KW 660V

确定水泵台数：

工作泵台数 n 1≥Qe QB =30

36＝1.2 取n 1＝2 备用泵台数 n 2≥0.7 n 1＝0.7×1.2＝0.84 取n 2＝1

检修泵台数 n 3≥0.25 n1＝0.25×2＝0.5 取n3＝1

所以排水基地1选择4台BQW30-100型砂泵，额定流量Q e =30m 3/h ，

额定扬程H e =100米；配套电机功率22KW 660V ，满足规程要求。根

据实际情况和防治水会议要求，安装3台泵，同时保证排水基地处有1台备用泵。同时，为保证排水安全，要有专人负责维护和保养，确保水泵时时完好，并持证上岗。

4、管路设计

根据排水基地水泵台数和实际情况，选用两台泵接在4吋管路上，材料选用ф159×4.5mm无缝钢管，另外两台泵作为备用。

排水管路验算：

4吋排水管路排水能力计算

经济流速按1.5-2.2m/s计算, 根据理论计算流量公式Q=V P.A 其中V P经济流速1.5～2.2m/s，按2.2m/s计算

A 管路断面 A=3.14×0.12/4=0.008m2

Q=V P.A=2.2×0.008×3600=63m3/h，考虑到管路锈蚀管径缩小等原因，取Q=60m3/h

正常排水时：20×60m3/h=1200m3/h＞24×30=720m3/h,满足要求。

最大涌水时：20×60m3/h=1200m3/h＞24×45=1080m3/h,满足要求。故能够满足《规程》需要

故排水基地1至排水基地2的排水管路安装一趟4吋管路即可满足排水要求。

5、设备选型如下：

水泵：共选择4台BQW30-100型砂泵，额定流量Q e=30m3/h，额定扬程H e=100米；配套电机功率22KW 660V。正常情况下二台泵运行，将水排至排水基地2。最大涌水时，三台泵运行，将水排至排水基地2。

二、排水基地2计算：

根据《煤矿安全规程》相关规定，现对排水基地2选择如下：

1、预选水泵的型号和台数

水泵必须具备的总排水能力

正常涌水期 Q B≥1.2qz=1.2×40＝48m3/h；

最大涌水期 Q Bmax≥1.2qmax=1.2×100=120m3/h

2、由于排水高度不高，故水泵的扬程不予计算。

3、初选水泵 根据Q B 和H B 选择D85-45×3型水泵，额定流量

Qe=85m 3/h ，额定扬程H e =135米；配套电机功率55KW 660V

确定水泵台数：

工作泵台数 n 1≥Qe Q B =85

48＝0.56 取n 1＝1 备用泵台数 n 2≥0.7 n 1＝0.7×0.56＝0.4 取n 2＝1

检修泵台数 n 3≥0.25 n 1＝0.25×0.56＝0.14 取n 3=1

所以排水基地选择3台D85-45×3泵，一用一备一检修，满足规程要求。为保证排水安全。并确保水泵时时完好，有专人负责维护和保养，并持证上岗。

4、管路设计

根据排水基地水泵台数和实际情况，选用三台D85-45×3泵接在6吋管路上，材料选用ф159×4.5mm 无缝钢管，

6吋排水管路排水能力计算：

经济流速按1.5-2.2m/s 计算, 根据理论计算流量公式Q=V P .A

其中V P 经济流速1.5～2.2m/s ，按2.2m/s 计算

A 管路断面 A=3.14×0.152/4=0.0177m 2

Q=V P .A=2.2×0.0177×3600=140m 3/h ，考虑到管路锈蚀管径缩小

等原因，取Q= =130m 3/h

设置排水管路：设置1趟6吋排水管路和一趟4吋防尘管路备用。 正常涌水时期： 130×20=2600m 3＞40×24=960m 3 ,满足要求。 最大涌水时期： 130×20=2600m 3

＞100×24=2400m 3，满足要求。 故满足《规程》需要。

故排水基地2至438车场水沟安装一趟6吋管路即可满足排水要求。

5、设备选型如下：

水泵：共选择3台D85-45×3型泵，额定流量Q e=85m3/h，额定扬程H e=135米；配套电机功率55KW 660V。正常情况下一台运行，一台备用，一台检修，将水排至438车场排水沟。

三、9804排水系统设备选型如下：

排水基地1：选择4台BQW30-100型砂泵，额定流量Q e=30m3/h，额定扬程H e=100米；配套电机功率22KW 660V，二用一备一检修。正常情况下，二台泵运行，将水通过4吋排水管路排至排水基地2。

排水基地2：共选择3台D85-45×3水泵，一用一备一检修。正常情况下，一台泵运行，水量大时，用2台泵排水，将水通过6吋排水管路排至438车场水沟。

西四9804溜子道排水供电设计

根据水文组提供资料，9804切眼工作面在运输机道离外口约380米处低洼处配备两台D85-45*3泵，一用一备，每台D85泵上各配备两台QSK-30*35潜水泵，在切眼下口低洼处配备四台BQW30-100型砂泵，一用一备两检修。采用双回路供电，一回路电源由西四438车场处一台630KVA的移动变电站提供，另一回路电源由西四变电所内2#干式变压器提供。详细的供电方式见《9804切眼排水供电设计图》、《9804切眼备用排水供

电设计图》。

详细的供电方式见下图：

一、移动变电站容量选择计算：

1、一回路供电移动变电站：

S b1=Kx ΣPe /COS ∮=0.6×556.2/0.7=476(KVA)

2、二回路供电移动变电站：

S b2=Kx ΣPe /COS ∮=0.6×449.4/0.7=385.2(KVA)

根据计算结果，两台移动变电站的容量满足要求。

二、电缆网路计算

1、按载流量选择电缆

一回路供电系统

I ＝φγUeCOS Pe

Kx 3∑＝85.069.032

.4075.0

=200A

二回路供电系统

I ＝φγUeCOS Pe

Kx 3∑＝85.069.03230

7.0

=158A

式中:Kx 需用系数取0.7

COS ∮加权平均功率因数取0.85

主干线的电缆选用MY-0.38/0.69-3×70+1×25，载流量为217A,满足要求。

2、按正常情况下允许压降来选择电缆

660V 电源系统允许电压损失为63V ，计算时选择距离最远，功率最大的9804运输机道里的22kw 排沙泵计算。

①支线电缆电压损失：

ΔUz＝KfPeL×1000/UeγηpjS

=1×22×10×1000/690×42.5×0.8×25

=0.37(v)

式中：Pe电动机的功率

L支线电缆的实际长度, m

ηpj 加权平均效率，取0.8

γ支线电缆芯线导体的电导率，m/(Ω.mm2) S支线电缆的芯线面积，mm2

②移动变电站电压损失:

ΔUB％＝β（Ur%cos∮pjUx%sin∮pj）

＝1.21×（0.73×0.8＋5.45×0.6）

＝4.6

ΔUB＝U2e×ΔUB％/100

＝690×4.6/100

=31.7(V)

式中β：变压器的负荷系数,计算得1.21

Ur%：变压器额定负荷时电阻压降百分数取

Ux%：变压器额定负荷时电抗压降百分数取

cos∮pj：变压器所带负荷的加权平均功率因数取0.8

U2e：变压器二次侧额定电压

③干线电缆电压损失：

干线允许最大电压损失为ΔUG=ΔUY-(ΔUZ+ΔUB)

=63-(0.37+31.7)

=31(V)

干线截面为：

S=KPeL/U △UG γ

=0.7×22×820×1000/693×31×42.5

=18mm 2

主干线电缆选用MY-0.38/0.69-3×70+1×25，大于计算截面，满足要求。

3、按允许起动条件校验电缆截面：

校验起动条件按供电距离最远的9804运输机道里的22kw 排沙泵

计算。电机起动电压不能低于U Q min=Ue aQ KQ = 693×5

.22.1＝478V 。 ①水泵起动时变压器内部电压损失：

ΔU BQ ％＝I BQ /I Be （Ur%cos ∮pjUx%sin ∮pj ）

＝1.27×（0.73×0.8＋5.45×0.6）

＝4.8

ΔUB ＝U2e ×ΔUB ％/100

＝693×4.8/100

=33(V)

②水泵起动时干线电缆电压损失：

ΔU GQ ＝3LgIgq103/γAg

＝3×0.8×380×103/42.5×70

＝176（V ）

式中 Lg：干线电缆实际长度，km

Igq：干线电缆中实际起动电流，A

③支线电缆很短，起动时电压损失很少，在此就不计算了。则水泵起动时总的电压损失为:

∑?=ΔU BQ＋ΔU GQ＋ΔU ZQ =33+176=209（V）

U

④校验条件：

U2e-∑?U≥U Qmin=693-209=484（V）>478（V）以上计算表明，水泵起动时起动压降能满足起动要求。