煤矿潜水泵设备选型计算

摘要：最新的《煤矿井下排水泵站及排水管路设计规范》已于今年实施，其中指出在某些情况下可采用潜水泵作为排水设备。而现行的相关设计手册又没有对潜水泵非强排工况下的计算做详细说明，本文以潜水泵与离心泵对比的方式，通过某采区泵房的设计对其计算进行说明。验证了选用矿用隔爆潜水电泵作为正常与最大涌水时的排水设备的可行性。

关键词：煤矿；排水；潜水泵

[HTH]中图分类号：TD442

1 概论

目前潜水泵已逐步用于煤矿井下排水中，国内以其作为强排泵的设计也层出不穷。[1][2]今年7月1日，GB/T504511017《煤矿井下排水泵站及排水管路设计规范》已经实施，其中

3.0.2条文明确指出[3]：（1）在吸入式离心泵吸水高度不能满足要求时；（2）在吸入式离心泵通风困难，泵站温度过高，采取降温措施又不经济时；（3）在吸入式离心泵噪声超过规定，采取降噪措施又不经济时；可采用潜水泵作为排水设备。而现行的相关设计手册又没有对潜水泵非强排工况下的水力计算做详细说明，本文以潜水泵与离心泵对比的方式，通过某采区泵房的设计对其计算进行说明。

2 方案设计

2.1 设计依据

根据提供的资料，采区正常涌水量107m3/h，最大涌水量214m3/h，采区泵房标高756.2m。采区涌水经沿程长度300m排水管路排至标高785.7m大巷水沟，回流至中央水仓后排至地面。

2.2 设备布置方案及选型计算

水泵扬程估算：

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

本文为便于对比、分别列出了采用潜水泵与离心泵两种泵站形式的设备方案，详情如表1所示：

3 各方案工况的计算

为便于对比，选用两种两种泵站形式均可采用管路方案，该方案管路计算结果如下：

排水管公称直径：Dg=（0.16～0.13）m，取Dg=150mm。

壁厚的计算：δ=0.160 cm，取δ=4.5mm。

管路方案为在巷道内敷设2趟排水管路，采用φ159×4.5无缝钢管（选用离心泵时，吸水管采用φ219×6无缝钢管）。本方案正常涌水时一泵对应一趟排水管路工作，最大涌水时两泵各对应一趟排水管路并联工作，正常涌水最大涌水工况相同，故可不区分正常、最大涌水计算。

3.1 管网水力计算

吸水管阻力系数：

R吸=（φ11+φ12+φ13+φ14）=221.13 s2/m5

泵出口到并联点阻力系数：

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

泵房并联点到大巷水沟阻力系数：

R排=（φ31+n2φ32+n3φ33）=15698.52 s2/m5

3.2 工况点的确定

根据管路特性方程H=Hc+ΣR·Q2分别绘出新管与旧管的管路特性曲线，其与水泵特性曲线的交点即为工况点，潜水泵的特性曲线如图2所示，离心泵的特性曲线如图3所示：

由以上两图可求得两方案工况點参数，考虑到煤矿排水管路寿命均为几十年，均取旧管计算结果，如表2所示

4 结论

于流量小，扬程低，BQ20080/275/WS型矿用隔爆潜水电泵与MD15530×3型矿用耐磨离心泵设备价格的差异之占该采区泵房总投资的比例很小。而通过本文的计算可以发现，对于这一类的的煤矿井下排水而言，相对于设备差异所占投资的比例较小，运行、维护成本所占泵站全寿命费用的比重则相应上升。该采区实际建设过程中，两种泵房形式土建施工差异所占比例亦是微乎其微。可见在并不局限于GB/T504512017中所提到条件的适当的情况下，选用矿用隔爆潜水电泵作为正常与最大涌水时的排水设备，对提高矿井的经济、社会效益起着不可忽视的作用。

参考文献：

[1]李永强，崔汉涛.大型潜水泵在矿井排水中的优势和设计应注意的问题[J]，煤矿机械，2012（9）：215216.

[2]范彦平.潜水泵排水技术在峰峰局的应用[J].煤炭工程，1997（2）：3337.

[3]中国煤炭建设协会.GB/T504512017煤矿井下排水泵站及排水管路设计规范[S].北京：中国计划出版社，1986.

作者简介：侯继儒（1985），男，河北石家庄人，工学硕士，工程师，从事矿山机械方面的研究。