(采矿课件)第五章矿井排水设备.ppt
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- 采矿课件 采矿 课件 第五 矿井 排水 设备
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1、第五章第五章 矿井排水设备矿井排水设备 第一节第一节 矿井涌水量及排水系统矿井涌水量及排水系统 第二节第二节 井下排水设备布置及离心式井下排水设备布置及离心式 水泵的结构水泵的结构 第三节第三节 离心式水泵的运转、维修与离心式水泵的运转、维修与 常见故障处理常见故障处理 5-1 矿井涌水量及排水系统矿井涌水量及排水系统一、矿井涌水量一、矿井涌水量u 矿水:涌入矿井的水。矿水:涌入矿井的水。u 矿井自然涌水来自地表水和地下水。矿井自然涌水来自地表水和地下水。u 矿井涌水量的大小受矿区地质,水文地质,地形特征,气候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
2、等因素的影响,因此各条件,地面和地下积水以及开采方法等因素的影响,因此各 矿矿涌水涌水 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的涌水量称正 常涌水量。常涌水量。u 矿井涌水除自然涌水外,对于水砂充填矿井、黄泥灌浆灭火矿井涌水除自然涌水外,对于水砂充填矿井、黄泥灌浆灭火和水和水 采矿井,还应包括充填废水,灌浆及水采用水。采矿井,还应包括充填废水,灌浆及水采用水。u 水穿过岩层并沿巷道水沟流动时,溶解各种矿物质,所以
3、矿水穿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。采用耐酸的排水设备。目前我国煤矿使用的水泵有目前我国煤矿使用的水泵有离心式、往复式及喷射式(射水离心式、往复式及喷射式(射水泵),其中最常用的是离心式。泵),其中最常用的是离心式。二、矿井排
4、水系统二、矿井排水系统(一)排水设备分类(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)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)排水设备的组成:水泵机组、电气设备、管道及其附件、水泵机组、电气设备、管道及其附件、设置设置水泵机组的泵房水泵机组的泵房和蓄集矿水的水仓和蓄集矿水的水仓.(3)分类)分类u 固定式主排水设备固定式主排水设备:排水设备必须在排水设备必须在20小时内排除一昼夜的涌水,以保留备用时间;小时内排除一昼夜的涌水,以保留备用时间;排水设备应有备用量以保证事故时接替使用和检修,同时还必排水设备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
5、大涌水的需要;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;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。排水设备应在尽可能高的效率下工作。固定安装在固定安装在泵房泵房内内u 辅助排水设备辅助排水设备:用于掘进或巷道被淹没时排水用于掘进或巷道被淹没时排水,其安装地点其安装地点随工作面的推移或淹没水位下降而移动随工作面的推移或淹没水位下降而移动.(二)排水系统(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。矿井排水系统可分为:集中排水系统和分段排水系统。集中排水系统集中排水系统1 集中排水系统集中排水系统 竖井单水平开采时
6、可采用图竖井单水平开采时可采用图(a)的所示集中排水系统。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。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。如图(放到下水平的水仓中再由主排水设备排至地面。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。过钻孔设排水管直接将水排至地面的办法。2
7、 分段系统分段系统 深井单水平开采时,深井单水平开采时,若水泵的杨程不若水泵的杨程不足以直接把水至地面,足以直接把水至地面,可在井筒中部开拓可在井筒中部开拓 泵泵房和水仓,把水先排房和水仓,把水先排至中至中 间水仓,再排间水仓,再排至地面,如图至地面,如图 所示。所示。u 斜井集中排水斜井集中排水u 分段系统分段系统 对多水平开采的矿井可在各水平分别设置主排水设备,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,如图将各水平的涌水分别排至地面,如图(a)所示。所示。也可将下水平的涌水用辅助水泵排至上水平。而后再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
8、主水泵将水排至地面。如图由上水平的主水泵将水排至地面。如图(b)所示。所示。(a)(b)多水平分段排水系统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井下排水设备布置及离心式水泵结构 按按 煤矿安全规程煤矿安全规程 规定,井下主要排水设备(包括水泵、规定,井下主要排水设备(包括水泵、水管和配电设备),应符合下列要求:水管和配电设备),应符合下列要求:1 1 水泵水泵 必须有工作、备用和检修的水泵;必须有工作、备用和检修的水泵;工作水泵的能力,应能在工作水泵的能力,应能在2020 小时内排出矿井小时内排出矿井2424 小时的正常小时的正常 涌水量(包括充填水及其它用水);涌水量(包
9、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备用水泵的能力应不小于工作水泵能力的70%70%;工作和备用水泵的总能力,应能在工作和备用水泵的总能力,应能在20 20 小时内排出矿井小时内排出矿井2424小时小时 的最大涌水量。的最大涌水量。检修水泵的能力应不小于工作水泵能力的检修水泵的能力应不小于工作水泵能力的2525;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。水泵的位置。一一 井下排水设备的设置井下排水设备的设置2 水管水管 必须有工作和备用的水管。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
10、在工作水管的能力应能配合工作水泵在20 小时内排出矿井小时内排出矿井24 小时的正常涌水量。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小小时内排出矿井时内排出矿井24 小时小时的最大涌水量。的最大涌水量。3 泵房设置泵房设置 为保证安全,为保证安全,煤矿安全规程煤矿安全规程 规定: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,并应高出泵房出泵房7 7 米米以上;另一个出口通到井底车场,在此出口的通路以上;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
11、闭的既能防水又能防火的密闭门。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。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(一)工作原理u离心式水泵的组成:主要由叶轮(水轮)离心式水泵的组成:主要由叶轮(水轮)1 1,叶片,叶片2 2,轴,轴3 3,螺旋状泵壳螺旋状泵壳4 4 组成。组成。u离心式水泵的工作原理:离心式水泵的工作原理:二二 离心式水泵的工作原理及结构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,应按个水仓能正
12、常使用。水仓的容积,应按 煤矿安全规程煤矿安全规程第第280条的规定设计、开拓。条的规定设计、开拓。1叶轮;2叶片;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离心式水泵的结构示意如图如图5-6所示,分固定部分和转动部所示,分固定部分和转动部分。固定部分主要由进水段分。固定部分主要由进水段、中间段、中间段、出水段、出水段、轴承体、轴承体、填料箱和导向器填料箱和导向器 等部分组成。进水段、中间段和出水段由拉等部分组成。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紧螺栓连接在一起。转动部分主要由叶轮、平衡盘、平衡盘、轴、轴、联轴器联轴
13、器 等部件组成。各主要部件的结构和作用如下。等部件组成。各主要部件的结构和作用如下。(二二)离心式水泵的结构离心式水泵的结构1、叶轮、叶轮主要由前轮盘、后轮盘主要由前轮盘、后轮盘 和轮叶和轮叶 组成。组成。见图见图5-72、导水和返水圈、导水和返水圈导水和返水圈在水泵的中段上,导水和返水圈在水泵的中段上,见图见图5-8 3、进水段、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。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、中间段导水和返水圈、密封环均在中间段上。泵的级数越多,中间导水和返水圈、密封环均在中间段上。泵的级数越多,中间段的数目也越多。段的数目也越多。6、填料箱、填
14、料箱作用是防止压力水作用是防止压力水 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。段同样设有填料箱,其作用是防止空气进入水泵。7、平衡盘、平衡盘作用是平衡水泵运转时的轴向力。作用是平衡水泵运转时的轴向力。8、轴和轴承体、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。体支撑,并由电动机带动旋转。5、出水段、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
15、收集起来,形成总流,并使它缓缓流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向排水管.图图5-6 离心式水泵结构示意图离心式水泵结构示意图1 叶轮叶轮 2 导水和返水圈导水和返水圈 3 进水段进水段 4 中间段中间段 5 出水段出水段 6 填料箱填料箱7 平衡盘平衡盘 8 轴和轴承体轴和轴承体 9 联轴器联轴器1图图5-7 离心式水泵叶轮离心式水泵叶轮 1 叶轮入口叶轮入口 2 叶片叶片 3 前轮盘前轮盘 4 叶轮出口叶轮出口 5 后轮盘后轮盘图图5-8 导水和返水圈导水和返水圈1 返导叶返导叶 2 导叶导叶u 水泵水轮机图水泵水轮机图5-3 离心式水泵的运转、维修与常见故障的
16、分析离心式水泵的运转、维修与常见故障的分析 (1)(1)转动联轴节,看其是否灵活,联轴节的间隙是否合乎规定、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。检查各部螺栓有无松动、是否齐全等。(2)(2)润滑油质量是否合乎要求,油量是否适当,油环转动是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。否灵活正确。一一 水泵的运转水泵的运转 1、水泵起动前的检查与准备工作、水泵起动前的检查与准备工作(3)(3)填料压盖的松紧程度是否合适,真空表和压力表管上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。的旋钮要关闭,指针调在
17、零位。(4)检查吸水管路是否正常,底阀没入吸水深度。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,开泵前要将闸阀全闭,检查闸阀和逆止阀开闭是否灵活,开泵前要将闸阀全闭,以降低起动电流。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。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。冒气而完全冒水为止,再关上放气阀和放水阀。(1 1)起动后当电动机达到正常转速时,再慢慢打开调节闸阀,)起动后当电动机达到正常转速时,再慢慢
18、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时的运转不能超过3 分钟。分钟。2 水泵的起动水泵的起动(1)(1)运转平稳,无震动现象。运转平稳,无震动现象。(2)(2)声音正常,无异响、杂音。声音正常,无异响、杂音。(3)(3)负荷正常,电流表指针不剧烈摆动。负荷正常,电流表指针不剧烈摆动
19、。(4)(4)流量、扬程正常,压力表、真空表指针的摆动很小。流量、扬程正常,压力表、真空表指针的摆动很小。(5)(5)温升正常,轴承温度最高不超过温升正常,轴承温度最高不超过75 75 ,电动机温度,电动机温度不超过额定温升,填料箱与泵壳不得烫手。不超过额定温升,填料箱与泵壳不得烫手。(6)(6)填料完好,以每分钟渗水填料完好,以每分钟渗水10 10 一一20 20 滴为准。滴为准。(7)(7)注意水井水位变化,水泵不得在泵内无水情况下运行,注意水井水位变化,水泵不得在泵内无水情况下运行,不不得在汽蚀和闸阀闭死情况下运行。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
20、箱和电动)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。果温升的现象未能得到迅速处理时,必须开动备用水泵。3 运转中注意的事项运转中注意的事项 (1)(1)慢慢关闭调节闸阀,使水泵进入空转状态。慢慢关闭调节闸阀,使水泵进入空转状态。(2)(2)关闭真空表与压力表的旋钮。关闭真空表与压力表的旋钮。(3)(3)切断电源,停止电动机运行。切断电源,停止电动机运行。(4)(4)长期停泵应将水泵内的水放掉,以防锈蚀或冻裂。长期停泵应将水泵内的水放掉,以防锈蚀
21、或冻裂。4、停泵、停泵 做好维护工作,保证水泵正常运转,应按照说明书要求,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。水期到来之前,要全面检修一次。日常的维护工作,做到日常的维护工作,做到”勤、查、精、听、看勤、查、精、听、看”。二二 水泵的维护与检查水泵的维护与检查(1)勤:勤看、勤听、勤摸、勤修、勤联系。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:查各部螺栓、销子;查油质、油量;查各轴承温度;查安
22、全设备和电气设备;查闸阀、逆止阀、回水管和密封好坏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。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。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。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。泵,也要求达到相应的完好标准。三三 水泵常见故障分析水泵常见故障分析故障现象故障现象故障原因故障原因排除方法排除方法起
23、动不起来,起动不起来,或起动或起动负荷太负荷太大大1.水轮与导向器之间的径向间水轮与导向器之间的径向间隙太小,产生很大阻力隙太小,产生很大阻力2.填料压盖太紧填料压盖太紧3.起动时,没有关闭闸阀起动时,没有关闭闸阀1.解体检查其间隙是否解体检查其间隙是否符合标准,然后进行符合标准,然后进行修理修理2.将填料压盖松一点将填料压盖松一点3.关闭闸阀后,重新起关闭闸阀后,重新起动动 运转过程运转过程中消耗功中消耗功率过大率过大1.1.转动部分与固定部分转动部分与固定部分有刮卡碰撞现象,阻有刮卡碰撞现象,阻力太大力太大2.2.泵内吸入泥沙及其他泵内吸入泥沙及其他杂质杂质3.3.泵轴弯曲泵轴弯曲4.4.
24、流量增加流量增加1.1.检查填料装置、轴承、密检查填料装置、轴承、密封环、水轮、导向器、平封环、水轮、导向器、平衡盘进行修理与调整衡盘进行修理与调整2.2.拆卸清洗拆卸清洗3.3.把轴拆出进行校直及修理把轴拆出进行校直及修理4.4.适当关闭出水闸阀适当关闭出水闸阀 水泵不上水泵不上水、压力水、压力表指针剧表指针剧烈地摆动烈地摆动1.1.起动前未灌引水或未起动前未灌引水或未灌满引水灌满引水2.2.吸水口没有浸在水中吸水口没有浸在水中3.3.吸水管、吸水侧填料吸水管、吸水侧填料或真空表连接处漏气或真空表连接处漏气1.1.停泵重新灌引水停泵重新灌引水2.2.降低吸水口使之浸入水中降低吸水口使之浸入水
25、中3.3.进行紧固,换垫和填料,进行紧固,换垫和填料,重新安装真空表重新安装真空表 起动前引起动前引水灌不满水灌不满底阀未关闭,或吸水部分底阀未关闭,或吸水部分漏水漏水关闭底阀,修理漏水部分关闭底阀,修理漏水部分 压力表压力表虽有压虽有压力,但力,但排水管排水管不出水不出水排水管阻力太大排水管阻力太大水泵转向不对水泵转向不对叶轮流道填满叶轮流道填满1.1.检修排水管或适当缩短检修排水管或适当缩短排水管排水管2.2.检查电动机相位是否接检查电动机相位是否接错错3.3.清洗叶轮清洗叶轮 流量不够流量不够1.1.吸水部分的滤水网堵塞吸水部分的滤水网堵塞2.2.出水阀门开得不够出水阀门开得不够3.3.
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