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摘要：矿井采掘排水与矿井的安全生产有着密切联系，合理进行采掘排水系统的选型设计在安全生产、节约成本、提高工作效率方面具有重要意义。文章主要介绍了矿井采掘排水系统常用的水泵类型，并通过计算和分析对排水泵、排水管进行了选型设计。
关键词：矿井采掘；排水系统；水泵类型；选型设计
中图分类号：TD442 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）33-0087-02
矿井采掘排水系统是矿井生产中的重要设备，系统设计以及设备选型是否合理、系统运行是否正常将直接对矿井的安全生产、人民生命财产带来影响。通常，对于矿井采掘排水系统中水泵的使用类型、设备的选型设计是由正常涌水量、最大涌水量以及采掘深度等因素确定的，比较常见的采掘排水系统有直接、分段、集中排水系统三种，下面笔者将结合实践经验对矿井采掘排水系统常用水泵类型以及系统设备的选型设计进行分析。
1 矿井采掘排水系统常用水泵的选择
1.1 水泵分类
水泵分类方法有很多种，按照水泵外形构造可分为分段式和整体式离心泵；按照传动轴安装方式有立式和卧式水泵，其中立式水泵包括吊泵和潜水泵；按照叶轮数量分为多级、单级离心泵，多级离心泵扬程较高，单级离心泵扬程较低，流量较大；按照水泵工作原理可分为叶轮式、流体作业式、容积式泵，叶轮式泵对水的输送主要是依靠工作叶轮的旋转运动实现的，比如离心泵、混流泵、轴流泵等；流体作业式泵是依靠流体运动能量实现对水的输送的，比如喷射泵；容积式泵对水输送的实现则是依靠工作容积进行的，比如隔膜泵等。
1.2 常用水泵类型
在矿井采掘排水系统中，常用的水泵类型有离心泵、隔膜泵、潜水泵等。
多级离心泵是两个或两个以上具有同样功能的泵一起组成的，主要是由定子和转子组成，定子部分由各个零部件用螺栓串联而成，转子部分是由叶轮和平衡盘组成，水泵的轴向推力就是由平衡盘实现的。多级离心水泵为立式结构，占地面积小、运行平稳、振动小、寿命较长、安装方便、能够直接安装于管道任何部门，在矿井采掘排水中通常采用D型、MD型泵。在多级离心泵启动前，要做好检查、充水以及暖泵工作，在工作后要做好清洗和保养工作。
气动隔膜泵是一种新型输送泵，它的动力源为压缩空气，工作原理近似于柱塞泵，在工作过程中，泵不会过热，不以电力为动力，所以也不会产生火花；可以通过含有颗粒的液体，球阀不易被堵；剪切力较小，同时具有可调节流量、进行自吸、执行潜水工作的功能；这种泵对液体的适应能力很强，不仅可以输水高粘度液体，还能输送具有腐蚀性的液体，能够用油光将带有毒性、易燃性、易挥发的液体吸尽；泵体积小、重量轻，使用方便，维修简单，可用于矿井采掘生产中的废水排放。在矿井采掘排水系统中常用的自动隔膜泵型号为BQD-150/0.2。
矿井采掘排水系统中常用的潜水泵包括矿用隔爆型潜水泵以及风动潜水泵。隔爆型潜水泵能够排除污染物、砂浆、泥炭、灰渣等重介质，泵的型式结构为潜水、机电一体，具有防爆、防水、安装简单、操作方便的优点。常用的隔爆型潜水泵有BQW和BQS系列。常用风动潜水泵类型为BQF系列，这种系列泵的动力为气动马达，具有调速功能，能够保证泵在额定范围内正常工作。
2 矿井采掘排水设备的选型设计
根据煤矿安全规程规定，矿井排水设备必须具有工作、备用、检修水泵，对于工作水泵来说，其必须具备在20小时内排出矿井24小时的正常涌水量的能力，备用水泵的工作能力最好大于工作水泵能力的70%，这两种水泵的能力总和应能在20小时内排出矿井24小时的最大涌水量，检修水泵的能力则应大于工作水泵能力的25%。若矿井所处地地质条件复杂，需要在主泵房内预留一定位置，供增设水泵使用。必须具备两路排水管，使其通过能力与工作水泵和备用水泵能力相适应，保证工作、备用水泵能够同时工作，这样才能够满足雨季大量排水需求。
工作水泵必须具有在20小时内完成24小时正常涌水量的排水能力，工作水泵与备用水泵的总能力应能在29小时内排出24小时的最大涌水量。首先应确定矿井的正常涌水量Qz、最大涌水量Qm、工作水泵必须具备的排水能力Qb、工作水泵与备用水杯必须具备的排水总能力Qbm，由此得出以下公式：Qb（20小时）≥Qz（24小时），Qbm（20小时）≥Qm（24小时）。若水泵必须产生的扬程为Hb，那么Hb=（Hp+Hx）/管道效率，其中Hp为排水高度，Hx吸水高度，高度单位为m，通常，吸水高度在5～5.5m之间，管道效率则与排水管的敷设倾角有关。
根据正常涌水量、最大涌水量、工作水泵必须具备的排水能力和扬程来确定采掘生产中排水工作所需水泵台数，不仅要满足矿井采掘排水需要，还要满足最大排水量需求，最好一台工作水泵就能满足排水和涌水量需要。
下面进行进行实例分析。矿井采掘工作面的正常涌水量为60m3/h，最大涌水量为155m3/h，排水高度为52m，巷道倾角为18°，那么如何按照相关数据进行水泵和管路的选择？
2.1 在水泵选型方面
在正常涌水量条件下，工作水泵必须具备的排水能力为：Qb=1.2×60=72m3/h
在最大涌水量条件下，工作水泵和备用水泵必须具备的排水能力为：Qbm=1.2×155=186m3/h
那么，水泵必须产生的扬程为：Hb=（52+5）/0.74=77m
根据矿井采掘工作面水泵使用的实际情况，可选择BQS系列中额定流量为80m3/h、额定扬程为80m、电机功率为37kW的隔爆型排沙泵。
最后通过计算，在正常用水时工作水泵台数取1，备用水泵台数为1，在最大涌水量条件下所需工作水泵台数为3，由此可见，为了满足矿井采掘排水需求，需要增加1台备用水泵，采掘工作面所需水泵总台数为3台。
2.2 在管路选择方面
根据上述水泵的选型情况，可选择两条排水管，一条为Ф108，一条为Ф159。在进行管径计算时，必须考虑各种费用情况以及安全、拆除因素，否则管径过大或过小都无法满足实际排水需要。通过计算，管路的初步选型符合要求。通过查表可得出两条管路规格为Ф108×4，Ф159×4.5。
3 结语
总之，矿井采掘排水系统是矿井生产的重要设备，直接影响着生产的安全性，对采掘排水系统进行优化设计和改造是非常必要的，也是可行的，这就要求相关设计人员熟悉矿井采掘排水系统常用水泵类型，根据采掘深度、涌水量大小并通过一定的分析、计算和校验合理进行设备的选型设计，并做好排水管的计算和选择，使排水设备能够满足矿井采掘排水需求，符合相关规程对排水设备选型的规定，这对于矿井企业来说具有非常现实的紧迫性、可行性与可推广性，有利于企业创造出更高的安全效益、社会效益和经济效益。
参考文献
[1] 郑清，梁勇，杨文辉.矿井采掘排水系统常用水泵类型及选型设计[J].中小企业管理与科技，2011，15（21）：243-244.
[2] 董博.矿井主排水系统的简单设计[J].科技信息，2011，39（22）：286.
[3] 苏飞.煤矿深井排水系统的优化设计[J].中国科技博览，2012，22（7）：243.
[4] 雷春爱.矿井排水设备的选型设计[J].煤炭技术，2007，26（9）：48-49.
关键词：矿井采掘；排水系统；水泵类型；选型设计
中图分类号：TD442 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）33-0087-02
矿井采掘排水系统是矿井生产中的重要设备，系统设计以及设备选型是否合理、系统运行是否正常将直接对矿井的安全生产、人民生命财产带来影响。通常，对于矿井采掘排水系统中水泵的使用类型、设备的选型设计是由正常涌水量、最大涌水量以及采掘深度等因素确定的，比较常见的采掘排水系统有直接、分段、集中排水系统三种，下面笔者将结合实践经验对矿井采掘排水系统常用水泵类型以及系统设备的选型设计进行分析。
1 矿井采掘排水系统常用水泵的选择
1.1 水泵分类
水泵分类方法有很多种，按照水泵外形构造可分为分段式和整体式离心泵；按照传动轴安装方式有立式和卧式水泵，其中立式水泵包括吊泵和潜水泵；按照叶轮数量分为多级、单级离心泵，多级离心泵扬程较高，单级离心泵扬程较低，流量较大；按照水泵工作原理可分为叶轮式、流体作业式、容积式泵，叶轮式泵对水的输送主要是依靠工作叶轮的旋转运动实现的，比如离心泵、混流泵、轴流泵等；流体作业式泵是依靠流体运动能量实现对水的输送的，比如喷射泵；容积式泵对水输送的实现则是依靠工作容积进行的，比如隔膜泵等。
1.2 常用水泵类型
在矿井采掘排水系统中，常用的水泵类型有离心泵、隔膜泵、潜水泵等。
多级离心泵是两个或两个以上具有同样功能的泵一起组成的，主要是由定子和转子组成，定子部分由各个零部件用螺栓串联而成，转子部分是由叶轮和平衡盘组成，水泵的轴向推力就是由平衡盘实现的。多级离心水泵为立式结构，占地面积小、运行平稳、振动小、寿命较长、安装方便、能够直接安装于管道任何部门，在矿井采掘排水中通常采用D型、MD型泵。在多级离心泵启动前，要做好检查、充水以及暖泵工作，在工作后要做好清洗和保养工作。
气动隔膜泵是一种新型输送泵，它的动力源为压缩空气，工作原理近似于柱塞泵，在工作过程中，泵不会过热，不以电力为动力，所以也不会产生火花；可以通过含有颗粒的液体，球阀不易被堵；剪切力较小，同时具有可调节流量、进行自吸、执行潜水工作的功能；这种泵对液体的适应能力很强，不仅可以输水高粘度液体，还能输送具有腐蚀性的液体，能够用油光将带有毒性、易燃性、易挥发的液体吸尽；泵体积小、重量轻，使用方便，维修简单，可用于矿井采掘生产中的废水排放。在矿井采掘排水系统中常用的自动隔膜泵型号为BQD-150/0.2。
矿井采掘排水系统中常用的潜水泵包括矿用隔爆型潜水泵以及风动潜水泵。隔爆型潜水泵能够排除污染物、砂浆、泥炭、灰渣等重介质，泵的型式结构为潜水、机电一体，具有防爆、防水、安装简单、操作方便的优点。常用的隔爆型潜水泵有BQW和BQS系列。常用风动潜水泵类型为BQF系列，这种系列泵的动力为气动马达，具有调速功能，能够保证泵在额定范围内正常工作。
2 矿井采掘排水设备的选型设计
根据煤矿安全规程规定，矿井排水设备必须具有工作、备用、检修水泵，对于工作水泵来说，其必须具备在20小时内排出矿井24小时的正常涌水量的能力，备用水泵的工作能力最好大于工作水泵能力的70%，这两种水泵的能力总和应能在20小时内排出矿井24小时的最大涌水量，检修水泵的能力则应大于工作水泵能力的25%。若矿井所处地地质条件复杂，需要在主泵房内预留一定位置，供增设水泵使用。必须具备两路排水管，使其通过能力与工作水泵和备用水泵能力相适应，保证工作、备用水泵能够同时工作，这样才能够满足雨季大量排水需求。
工作水泵必须具有在20小时内完成24小时正常涌水量的排水能力，工作水泵与备用水泵的总能力应能在29小时内排出24小时的最大涌水量。首先应确定矿井的正常涌水量Qz、最大涌水量Qm、工作水泵必须具备的排水能力Qb、工作水泵与备用水杯必须具备的排水总能力Qbm，由此得出以下公式：Qb（20小时）≥Qz（24小时），Qbm（20小时）≥Qm（24小时）。若水泵必须产生的扬程为Hb，那么Hb=（Hp+Hx）/管道效率，其中Hp为排水高度，Hx吸水高度，高度单位为m，通常，吸水高度在5～5.5m之间，管道效率则与排水管的敷设倾角有关。
根据正常涌水量、最大涌水量、工作水泵必须具备的排水能力和扬程来确定采掘生产中排水工作所需水泵台数，不仅要满足矿井采掘排水需要，还要满足最大排水量需求，最好一台工作水泵就能满足排水和涌水量需要。
下面进行进行实例分析。矿井采掘工作面的正常涌水量为60m3/h，最大涌水量为155m3/h，排水高度为52m，巷道倾角为18°，那么如何按照相关数据进行水泵和管路的选择？
2.1 在水泵选型方面
在正常涌水量条件下，工作水泵必须具备的排水能力为：Qb=1.2×60=72m3/h
在最大涌水量条件下，工作水泵和备用水泵必须具备的排水能力为：Qbm=1.2×155=186m3/h
那么，水泵必须产生的扬程为：Hb=（52+5）/0.74=77m
根据矿井采掘工作面水泵使用的实际情况，可选择BQS系列中额定流量为80m3/h、额定扬程为80m、电机功率为37kW的隔爆型排沙泵。
最后通过计算，在正常用水时工作水泵台数取1，备用水泵台数为1，在最大涌水量条件下所需工作水泵台数为3，由此可见，为了满足矿井采掘排水需求，需要增加1台备用水泵，采掘工作面所需水泵总台数为3台。
2.2 在管路选择方面
根据上述水泵的选型情况，可选择两条排水管，一条为Ф108，一条为Ф159。在进行管径计算时，必须考虑各种费用情况以及安全、拆除因素，否则管径过大或过小都无法满足实际排水需要。通过计算，管路的初步选型符合要求。通过查表可得出两条管路规格为Ф108×4，Ф159×4.5。
3 结语
总之，矿井采掘排水系统是矿井生产的重要设备，直接影响着生产的安全性，对采掘排水系统进行优化设计和改造是非常必要的，也是可行的，这就要求相关设计人员熟悉矿井采掘排水系统常用水泵类型，根据采掘深度、涌水量大小并通过一定的分析、计算和校验合理进行设备的选型设计，并做好排水管的计算和选择，使排水设备能够满足矿井采掘排水需求，符合相关规程对排水设备选型的规定，这对于矿井企业来说具有非常现实的紧迫性、可行性与可推广性，有利于企业创造出更高的安全效益、社会效益和经济效益。
参考文献
[1] 郑清，梁勇，杨文辉.矿井采掘排水系统常用水泵类型及选型设计[J].中小企业管理与科技，2011，15（21）：243-244.
[2] 董博.矿井主排水系统的简单设计[J].科技信息，2011，39（22）：286.
[3] 苏飞.煤矿深井排水系统的优化设计[J].中国科技博览，2012，22（7）：243.
[4] 雷春爱.矿井排水设备的选型设计[J].煤炭技术，2007，26（9）：48-49.