煤礦潛水泵設備選型計算

摘要：最新的《煤礦井下排水泵站及排水管路設計規范》已于今年實施，其中指出在某些情況下可采用潛水泵作為排水設備。而現行的相關設計手冊又沒有對潛水泵非強排工況下的計算做詳細說明，本文以潛水泵與離心泵對比的方式，通過某采區泵房的設計對其計算進行說明。驗證了選用礦用隔爆潛水電泵作為正常與最大涌水時的排水設備的可行性。

關鍵詞：煤礦；排水；潛水泵

[HTH]中圖分類號：TD442

1 概論

目前潛水泵已逐步用于煤礦井下排水中，國內以其作為強排泵的設計也層出不窮。[1][2]今年7月1日，GB/T504511017《煤礦井下排水泵站及排水管路設計規范》已經實施，其中

3.0.2條文明確指出[3]：（1）在吸入式離心泵吸水高度不能滿足要求時；（2）在吸入式離心泵通風困難，泵站溫度過高，采取降溫措施又不經濟時；（3）在吸入式離心泵噪聲超過規定，采取降噪措施又不經濟時；可采用潛水泵作為排水設備。而現行的相關設計手冊又沒有對潛水泵非強排工況下的水力計算做詳細說明，本文以潛水泵與離心泵對比的方式，通過某采區泵房的設計對其計算進行說明。

2 方案設計

2.1 設計依據

根據提供的資料，采區正常涌水量107m3/h，最大涌水量214m3/h，采區泵房標高756.2m。采區涌水經沿程長度300m排水管路排至標高785.7m大巷水溝，回流至中央水倉后排至地面。

2.2 設備布置方案及選型計算

水泵揚程估算：

H=（1.01～1.1）×（785.7756.2）=29.795～32.45 m

本文為便于對比、分別列出了采用潛水泵與離心泵兩種泵站形式的設備方案，詳情如表1所示：

3 各方案工況的計算

為便于對比，選用兩種兩種泵站形式均可采用管路方案，該方案管路計算結果如下：

排水管公稱直徑：Dg=（0.16～0.13）m，取Dg=150mm。

壁厚的計算：δ=0.160 cm，取δ=4.5mm。

管路方案為在巷道內敷設2趟排水管路，采用φ159×4.5無縫鋼管（選用離心泵時，吸水管采用φ219×6無縫鋼管）。本方案正常涌水時一泵對應一趟排水管路工作，最大涌水時兩泵各對應一趟排水管路并聯工作，正常涌水最大涌水工況相同，故可不區分正常、最大涌水計算。

3.1 管網水力計算

吸水管阻力系數：

R吸=（φ11+φ12+φ13+φ14）=221.13 s2/m5

泵出口到并聯點阻力系數：

R出=（φ21+φ22+φ23+φ24+φ25+1）=4645.76 s2/m5

泵房并聯點到大巷水溝阻力系數：

R排=（φ31+n2φ32+n3φ33）=15698.52 s2/m5

3.2 工況點的確定

根據管路特性方程H=Hc+ΣR·Q2分別繪出新管與舊管的管路特性曲線，其與水泵特性曲線的交點即為工況點，潛水泵的特性曲線如圖2所示，離心泵的特性曲線如圖3所示：

由以上兩圖可求得兩方案工況點參數，考慮到煤礦排水管路壽命均為幾十年，均取舊管計算結果，如表2所示

4 結論

于流量小，揚程低，BQ20080/275/WS型礦用隔爆潛水電泵與MD15530×3型礦用耐磨離心泵設備價格的差異之占該采區泵房總投資的比例很小。而通過本文的計算可以發現，對于這一類的的煤礦井下排水而言，相對于設備差異所占投資的比例較小，運行、維護成本所占泵站全壽命費用的比重則相應上升。該采區實際建設過程中，兩種泵房形式土建施工差異所占比例亦是微乎其微。可見在并不局限于GB/T504512017中所提到條件的適當的情況下，選用礦用隔爆潛水電泵作為正常與最大涌水時的排水設備，對提高礦井的經濟、社會效益起著不可忽視的作用。

參考文獻：

[1]李永強，崔漢濤.大型潛水泵在礦井排水中的優勢和設計應注意的問題[J]，煤礦機械，2012（9）：215216.

[2]范彥平.潛水泵排水技術在峰峰局的應用[J].煤炭工程，1997（2）：3337.

[3]中國煤炭建設協會.GB/T504512017煤礦井下排水泵站及排水管路設計規范[S].北京：中國計劃出版社，1986.

作者簡介：侯繼儒（1985），男，河北石家莊人，工學碩士，工程師，從事礦山機械方面的研究。