井下排水演算

井下排水调整方案

根据井下实际情况，采煤工作面二班排水量为最大时间，一台水泵连续工作一个班（8个小时）才能保证工作面无积水。现工作使用的水泵的排水能力为40m3/h，扬程为18m。掘进工作面在打钻时，需一台水泵工作4小时可以将工作面涌水排出。故井下采掘工作涌水量为：掘进工作面160m3,采煤工作面320m3。针对以上情况，对采掘工作排水系统提出以下方案：

方案一 在管路尺寸不变的情况下，增大工作面水泵功率，从而增大管路的平均流速，达到增加管路流量的目的。

演算过程：

采煤工作面的涌水量约为：Q=40×8=320 m3

现使用的潜水泵的排水能力为：40 m3/h，采煤工作使用的排水管路直径为：φ50mm=φ0.05m 从工作面至南回高度为17m(标高856.276-872.782)

因我司井下排水管路为旧钢管，根据沿程阻力系数公式λ=0.021/d0.3计算出1501工作沿程阻力系数为：λ=0.021/d0.3=0.021/0.050.3=0.052；总回φ108mm管路沿程阻力系数：λ=0.021/d0.3=0.021/0.0890.3=0.043

管路局部阻力系数之和为：Σξ=各弯头、闸门、异径接头、及三通局部阻力系数之和，即：

Σξ= （4×0.294+5×0.26+3×1.5）=6.976

Q=1/[√1+λL/d+Σξ]S√2gh=1/[√1+0.052×500/0.05+6.976]×3.14×0.05×0.05/4×（√2×9.81×17）=5.6m3/h

又因为Q=VS,所以V=Q/S=5.6/(0.25×3.14×0.05×0.05=0.79m/s，而最经济的排水流速为：1.5-2.2m/s。故井下排水系统不合理。

最合理经济的管路流速为：1.8m/s，根据这个要求, 管路流量Q=3.14×0.05×0.05×1.8/4=12.72 m3/s=0.0035 m3/h。

我司井下管路属于长管，沿程阻力是主要的，局部阻力和流速水头可忽略不计，只考虑沿程水头损失，则管路的水头损失：

hw= (λL/D)V^2/(2g)

V= Q/A=4Q/（πD^2）代入上式得：

hw=[8λ/（gπ^2D^5）]LQ^2

令s=8λ/（gπ^2D^5）,简化为

hw=sLQ^2

对于钢管，管道比阻s=1244，hw=sLQ^2=,1244*700*12.72^2=27.96m,

设你的管路出口与水泵吸水池水面高差为h=4m(称静水头，也俗称提水高度)，则水泵的扬程：H = hw+h=31.96m

方案二 在不更换井下水泵的情况下，将采掘工作面的排水管路直径增大。

d=√Q额定/900×3.14×V=√40/900×3.14×2.2=0.08m=80mm。即选择内径为89mm排水管路即可。但这样经济划分大，故不选择此种方案。