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1、第五章 矿井排水设备,第一节 矿井涌水量及排水系统 第二节 井下排水设备布置及离心式 水泵的结构 第三节 离心式水泵的运转、维修与 常见故障处理,5-1 矿井涌水量及排水系统,一、矿井涌水量,矿水：涌入矿井的水。 矿井自然涌水来自地表水和地下水。 矿井涌水量的大小受矿区地质，水文地质，地形特征，气候条件，地面和地下积水以及开采方法等因素的影响，因此各 矿涌水 量可能不一致，同一个矿井在不同季节也不一样，雨季和融雪期出 现高峰，高峰期间的涌水量称最大涌水量；正常时间的涌水量称正 常涌水量。 矿井涌水除自然涌水外，对于水砂充填矿井、黄泥灌浆灭火和水 采矿井，还应包括充填废水，灌浆及水采用水。,水穿
2、过岩层并沿巷道水沟流动时，溶解各种矿物质，所以矿水重度比清水大。另外矿水的物理、化学性质对排水设备影响很大，如水中含泥砂量大，就会加速水泵零件的磨损。如果水呈酸性就会对排水设备加速腐蚀，根据情况可临时加入石灰中和，或采用耐酸的排水设备。 目前我国煤矿使用的水泵有离心式、往复式及喷射式（射水泵），其中最常用的是离心式。,二、矿井排水系统,（一）排水设备分类,（1）作用：把不断涌入井下的矿水排送至地面,（2）排水设备的组成:,水泵机组、电气设备、管道及其附件、,设置水泵机组的泵房和蓄集矿水的水仓.,（3）分类,固定式主排水设备:,排水设备必须在20小时内排除一昼夜的涌水，以保留备用时间； 排水设备
3、应有备用量以保证事故时接替使用和检修，同时还必 须满足排除最大涌水的需要； 主排水设备的泵房应有防止突然被涌水淹没的措施； 排水设备应在尽可能高的效率下工作。,固定安装在泵房内,辅助排水设备:,用于掘进或巷道被淹没时排水，其安装地点,随工作面的推移或淹没水位下降而移动.,（二）排水系统,矿井排水系统可分为：集中排水系统和分段排水系统。,集中排水系统,1 集中排水系统,竖井单水平开采时可采用图(a)的所示集中排水系统。,将全部矿水，借自重由水沟引至井底车场主水仓，再由 主排水设备排至地面。,(a),(b),多水平开采，如果上水平的涌水量不大将上水平的涌水量放到下水平的水仓中再由主排水设备排至地面
4、。如图（b）,斜井集中排水时，除沿副井井筒敷设管道外，还可以通过钻孔设排水管直接将水排至地面的办法。,2 分段系统,深井单水平开采时，若水泵的杨程不 足以直接把水至地面，可在井筒中部开拓 泵 房和水仓，把水先排 至中 间水仓，再排 至地面，如图 所示。,斜井集中排水,分段系统,对多水平开采的矿井可在各水平分别设置主排水设备，将各水平的涌水分别排至地面，如图(a )所示。,也可将下水平的涌水用辅助水泵排至上水平。而后再由上水平的主水泵将水排至地面。如图(b) 所示。,(a),(b),多水平分段排水系统,5-2 井下排水设备布置及离心式水泵结构,按 煤矿安全规程 规定，井下主要排水设备（包括水泵、
5、 水管和配电设备），应符合下列要求： 1 水泵 必须有工作、备用和检修的水泵； 工作水泵的能力，应能在20 小时内排出矿井24 小时的正常 涌水量（包括充填水及其它用水）； 备用水泵的能力应不小于工作水泵能力的70 % ； 工作和备用水泵的总能力，应能在20 小时内排出矿井24小时 的最大涌水量。 检修水泵的能力应不小于工作水泵能力的25； 水文地质条件复杂的矿井，可在主泵房内预留安装一定数量 水泵的位置。,一 井下排水设备的设置,水管 必须有工作和备用的水管。 工作水管的能力应能配合工作水泵在20 小时内排出矿井24 小时的正常涌水量。 工作和备用水管的总能力，应能配合工作和备用水泵在20小
6、时内排出矿井24 小时的最大涌水量。,3 泵房设置,为保证安全， 煤矿安全规程 规定： 主要泵房至少有两个出口，一个出口用斜巷通到井筒，并应高 出泵房7 米以上；另一个出口通到井底车场，在此出口的通路 内，应设置容易关闭的既能防水又能防火的密闭门。 泵房和水仓的连接通道，应设置可靠的控制闸门。,（一）工作原理 离心式水泵的组成：主要由叶轮（水轮）1 ，叶片2 ，轴3 ， 螺旋状泵壳4 组成。 离心式水泵的工作原理：,二 离心式水泵的工作原理及结构,关于主水仓，必须有主仓和副仓，当一个水仓清理时，另一个水仓能正常使用。水仓的容积，应按 煤矿安全规程第280条的规定设计、开拓。,1叶轮；2叶片；
7、3轴；4外壳； 5吸水管； 6滤水器底阀； 7排水管； 8注水漏斗； 9闸板阀,离心式水泵的结构示意如图5-6所示，分固定部分和转动部 分。固定部分主要由进水段 、中间段 、出水段 、轴承体 、 填料箱和导向器 等部分组成。进水段、中间段和出水段由拉 紧螺栓连接在一起。转动部分主要由叶轮 、平衡盘 、轴 、 联轴器 等部件组成。各主要部件的结构和作用如下。,(二) 离心式水泵的结构,1 、叶轮 主要由前轮盘、后轮盘 和轮叶 组成。见图5-7,2 、导水和返水圈 导水和返水圈在水泵的中段上，见图5-8,3 、进水段 作用是把吸水管进来的水流引入第一级叶轮的入口。,4 、中间段 导水和返水圈、密封
8、环均在中间段上。泵的级数越多，中间段的数目也越多。,6 、填料箱 作用是防止压力水 漏出而影响水泵的正常运转。水泵的进水 段同样设有填料箱，其作用是防止空气进入水泵。 7 、平衡盘 作用是平衡水泵运转时的轴向力。,8 、轴和轴承体 泵的各级叶轮，平衡盘及联轴器都固定在一根轴上，由轴承 体支撑，并由电动机带动旋转。,5 、出水段 D 型泵的出水段，其流道呈螺壳形。出水段的作用是将最 后一级叶轮出来的水流收集起来，形成总流，并使它缓缓流 向排水管.,图5-6 离心式水泵结构示意图,1 叶轮 2 导水和返水圈 3 进水段 4 中间段 5 出水段 6 填料箱 7 平衡盘 8 轴和轴承体 9 联轴器,1
9、,图5-7 离心式水泵叶轮,1 叶轮入口 2 叶片 3 前轮盘 4 叶轮出口 5 后轮盘,图5-8 导水和返水圈 1 返导叶 2 导叶,水泵水轮机图,5-3 离心式水泵的运转、维修与常见故障的分析,( 1 ) 转动联轴节，看其是否灵活，联轴节的间隙是否合乎规定、检查各部螺栓有无松动、是否齐全等。 ( 2 ) 润滑油质量是否合乎要求，油量是否适当，油环转动是 否灵活正确。,一 水泵的运转,1 、水泵起动前的检查与准备工作,( 3 ) 填料压盖的松紧程度是否合适，真空表和压力表管上的旋钮要关闭，指针调在零位。,（4） 检查吸水管路是否正常，底阀没入吸水深度。 （5） 检查闸阀和逆止阀开闭是否灵活，
10、开泵前要将闸阀全闭，以降低起动电流。 （6） 检查电源电压是否正常，接地线是否良好。 （7） 向泵和吸水管中灌引水，同时打开放气阀，直到放气阀不冒气而完全冒水为止，再关上放气阀和放水阀。,（1）起动后当电动机达到正常转速时，再慢慢打开调节闸阀， 同时应将压力表和真空表的旋钮打开。此时要注意观察仪表的 读数，电流表和真空表的读数应逐渐增加，而压力表的读数应 逐渐减小，然后再增大。为了避免水泵发热，在关闭调节闸阀 时的运转不能超过3 分钟。,2 水泵的起动,( 1 ) 运转平稳，无震动现象。 ( 2 ) 声音正常，无异响、杂音。 ( 3 ) 负荷正常，电流表指针不剧烈摆动。 ( 4 ) 流量、扬程
11、正常，压力表、真空表指针的摆动很小。 ( 5 ) 温升正常，轴承温度最高不超过75 ，电动机温度 不超过额定温升，填料箱与泵壳不得烫手。 ( 6 ) 填料完好，以每分钟渗水10 一20 滴为准。 ( 7 ) 注意水井水位变化，水泵不得在泵内无水情况下运行， 不得在汽蚀和闸阀闭死情况下运行。,（2）在起动几分钟后，须检查水泵轴承、填料箱和电动机的温升。当某一部件温升很高时，应停泵查明原因。如果温升的现象未能得到迅速处理时，必须开动备用水泵。,3 运转中注意的事项,( 1 ) 慢慢关闭调节闸阀，使水泵进入空转状态。 ( 2 ) 关闭真空表与压力表的旋钮。 ( 3 ) 切断电源，停止电动机运行。 (
12、 4 ) 长期停泵应将水泵内的水放掉，以防锈蚀或冻裂。,4 、停泵,做好维护工作，保证水泵正常运转，应按照说明书要求， 按时拆修水泵，制定大、中、小修的期限和内容，每年最大涌 水期到来之前，要全面检修一次。 日常的维护工作，做到”勤、查、精、听、看”。,二 水泵的维护与检查,( 1 ) 勤：勤看、勤听、勤摸、勤修、勤联系。 ( 2 ) 查：查各部螺栓、销子；查油质、油量；查各轴承温度； 查安全设备和电气设备；查闸阀、逆止阀、回水管和密封好坏。,( 3 ) 精：精通业务、精神集中、精益求精。 ( 4 ) 听：听取上一班的交接情况，听机器运转声音。 ( 5 ) 看：看水位高低；看仪表；看油圈。 维护的最终要求，是使主排水设备符合完好标准。对一般的排水 泵，也要求达到相应的完好标准。,三 水泵常见故障分析,1、对主排水设备的要求是什么？ 2、按煤矿安全规程规定，井下主要排水设备（包括水泵、 3、水管和配电设备）应符合什么要求？ 4、试分析启动水泵后有噪音，但不上水的原因及排除方法。 5、试分析启动水泵后压力表有压力但排水管不出水时原因及 排除方法。 6、试分析水泵启动不起来，或启动负荷过大的原因及排除方法。 7、试分析水泵启动后，水泵不上水、压力表指针剧烈摆动的原 因及排除方法。 8、离心式轴向水泵的轴向推力是怎样产生的？如何平衡？ 9、提高排水设备经济运行的措施有哪些？,
