前言

中华人民共和国国家标准

煤矿井下排水泵站及排水管路设计规范

Code for design of pumping station and pipeline under coal mine

GB／T 50451-2017

主编部门：中国煤炭建设协会

批准部门：中华人民共和国住房和城乡建设部

施行日期：2017年7月1日

中华人民共和国住房和城乡建设部公告

第1449号

住房城乡建设部关于发布国家标准《煤矿井下排水泵站及排水管路设计规范》的公告

现批准《煤矿井下排水泵站及排水管路设计规范》为国家标准，编号为GB／T 50451-2017，自2017年7月1日起实施。原国家标准《煤矿井下排水泵站及排水管路设计规范》GB 50451-2008同时废止。

本规范由我部标准定额研究所组织中国计划出版社出版发行。

中华人民共和国住房和城乡建设部

2017年1月21日

前 言

本规范是根据住房城乡建设部《关于印发<2014年工程建设标准规范制订修订计划>的通知》(建标[2013]169号)的要求，由中煤邯郸设计工程有限责任公司会同有关单位，在原国家标准《煤矿井下排水泵站及排水管路设计规范》GB 50451-2008的基础上进行修订编制完成。

本规范在修订过程中，编制组对部分生产煤矿的排水泵站和排水管路进行了调查，认真分析、总结和吸取了近年来煤矿排水泵站及排水管路安装和使用的实践经验，特别是矿用潜水电泵在抗灾排水系统中的应用，注意与相关标准的衔接，并广泛征求设计、生产、安全监察和院校等单位的意见，经反复研究、修改和审查后定稿。

本规范共6章和4个附录，主要内容包括：总则，术语和符号，泵站型式的选择，排水设备及管路选择，排水设备及管路布置与安装，供配电、控制和照明等。

本次修订的主要内容：

1.增加矿井抗灾排水系统的设计原则、潜水电泵的布置型式相关内容。

2.补充完善排水管路的材质、许用应力内容。

3.补充完善排水管路试验压力的内容。

4.修订与近几年颁布的规程、规范、政策、标准不一致的条文。

本规范由住房城乡建设部负责管理，中国煤炭建设协会负责日常管理，中煤邯郸设计工程有限责任公司负责具体技术内容的解释。在本规范执行过程中，如有新的实践经验或意见，请将有关资料寄送中煤邯郸设计工程有限责任公司《煤矿井下排水泵站及排水管路设计规范》编制组(地址：河北省邯郸市滏河北大街114号，邮政编码：056031)，以供今后修订时参考。

本规范主编单位、参编单位、主要起草人和主要审查人：

主编单位：中煤邯郸设计工程有限责任公司

参编单位：煤炭工业合肥设计研究院

中煤科工集团武汉设计研究院有限公司

中煤科工集团南京设计研究院有限公司

中煤科工集团沈阳设计研究院有限公司

煤炭工业太原设计研究院

煤炭工业济南设计研究院有限公司

山西约翰芬雷华能设计工程有限公司

主要起草人：张晓四 冯冠学 李德春 赵书忠 邢国仓 孔凡平 马中成 宋建国 宋中扬 黄通才 包勇 李书兴 李定明 李惠平 梁祖金 韩猛 李永强 崔汉涛 刘海清 孙黔茂

主要审查人：何建平 刘晓群 李玉瑾 寇子明 李同达 门小莎 陈继方

1总则

1  总    则

1.0.1  为在煤矿井下排水泵站及排水管路设计中贯彻执行国家煤炭工业的法规和技术政策，确保矿井安全生产及所采用的工艺系统和设备等安全可靠、技术先进、经济合理、节能、环保，制定本规范。

1.0.2  本规范适用于新建、改建和扩建煤矿的下列工程设计：

   1  主排水泵站；

   2  采区排水泵站；

   3  井底水窝泵站；

   4  抗灾排水泵站；

   5  井下排水管路。

1.0.3  矿井水的处理应比较井下处理的合理性。

▼ 展开条文说明
1．0．3水是国计民生的重要资源，我国特别是北方地区水资源不足，已成为国民经济持续发展和生态环境优化的严重制约因素。矿井水处理能变害为利，既消除了矿井水对环境的污染，又提供了可利用的水资源。矿井水在井下处理与井上处理相比的好处有两点：一是直接用于井下洒水、湿式凿岩、煤层注水等生产用水和消防、水幕等矿井安全用水，既节省管路，又节省上下输水费用；二是既改善排水设备和排水管路的运行条件，提高其可靠性和使用寿命，又减少排水量，实现安全性与经济性两个目标。因此，可考虑矿井水井下处理的合理性。

1.0.4  当矿井水的pH值小于5时，应采取防酸措施。

1.0.5  煤矿井下排水泵站及排水管路设计除应符合本规范外，尚应符合国家现行有关标准的规定。

2术语和符号

2．1术语

2 术语和符号

2.1 术 语

2.1.1 井下排水泵站 pumping station of under coal mine

由水泵、电动机、电气设施、管路、阀门、管件和辅助设备以及硐室等所构成的井下排水工程的统称。

2.1.2 主排水泵站 main pumping station

用以排除全矿井、一个水平或一个分区涌水的排水泵站。

2.1.3 吸入式离心泵站 pumping station of suction pumps

由矿用吸入式离心泵承担排水任务的泵站。

2.1.4 吸入式离心泵与潜水电泵联合泵站 pumping station of suction pumps combined with submersible pumps

由矿用吸入式离心泵与潜水电泵联合设置共同承担排水任务的泵站。

2.1.5 正常排水系统 mine normal drainage system

为保证矿井安全生产而设置的能满足排除矿井正常涌水和最大涌水的排水系统，包括水泵、电动机、电气设施、管路、阀门、管件、辅助设备、硐室和水仓等。

2.1.6 抗灾排水系统 a sudden influx of mine water drain-age system

为应对矿井水害事故而设置的排水系统，包括潜水电泵、电气设施、管路、阀门、管件、辅助设备、泵井和水仓等。

2.1.7 抗灾排水泵站 a sudden influx of mine water drain-age pumping station

为应对矿井水害事故而设置的排水泵站。

2．2符号

2.2 符 号

B——泵站硐室宽度；

DN——公称直径；

Dw——管子外径；

Dx——吸水管滤网直径；

G——水泵机组总重；

H——泵井起重设备起吊高度；

Hqg——泵站底板至起重梁底面或起重机轨面高度；

Hsmax——水泵允许的最大吸水高度；

Hw——管路未淤积时的水泵工况扬程；

Hz——水泵轴中心线至水仓底板的安装高度；

kf——电动机的富余系数；

L——泵站硐室长度；

N——电动机计算功率；

p——计算管段的最大工作压力；

p′a——水泵安装地点的大气压力；

p′v——水泵安装地点实际水温的饱和蒸汽压力；

PN——公称压力；

Qp——通过配水闸阀的最大流量；

Qw——管路未淤积时的水泵工况流量；

Ta——管路安装时的环境温度；

Tj——计算管段的环境极限温度；

[σ]——管材许用应力；

[△h]——水泵样本必需的汽蚀余量；

ηw——管路未淤积时的水泵工况效率；

ηm——机械传动效率；

δ——计入附加厚度后的管壁计算厚度；

δ′——管子计算壁厚；

φ——管子焊缝系数。

3泵站型式的选择

3  泵站型式的选择

3.0.1  在满足水泵吸程和通风条件下，正常排水系统宜采用吸入式离心泵站。

▼ 展开条文说明
3．0．1本规范所指吸入式离心泵是指普通矿用耐磨多级离心泵。

3.0.2  正常排水系统在下列情况下宜采用潜水泵站：

   1  采用吸入式离心泵，吸水高度不能满足要求时；

   2  采用吸入式离心泵站，导致通风困难，泵站温度过高，而采取降温措施又不经济时；

   3  采用吸入式离心泵站，噪声超过规定，而采取降噪措施又不经济时。

▼ 展开条文说明
3．0．2矿井主排水泵站一般采用自然通风方式。但当泵站内同时运行水泵台数较多且单机功率较大时，泵站内温度会很高。此时，需采取降温措施，通常采用的措施有：在电动机旁边安装风扇、增加降温机组或采用独立通风等。这些措施对有些矿井可以达到降温的目的，但会大大增加矿井的工程造价和运行成本，不经济；而且对有些矿井来说，即使采取了上述措施，仍然达不到泵站温度的要求，采用潜水泵站能够解决这一难题。

3.0.3  抗灾排水系统应采用潜水泵站。

▼ 展开条文说明
3．0．3矿用潜水电泵机组是全部淹没在水里工作的机电一体化设备，其控制设备安装在地面。因此，矿井潜水泵站被淹后，潜水电泵机组仍能继续工作，能够避免淹井或延缓淹井，为井下人员撤离赢得宝贵时间。同时，在矿井复矿排水过程中，潜水电泵机组仍能发挥重要作用，有利于矿井快速恢复生产，因此，抗灾排水系统应采用潜水泵站。

4排水设备及管路选择

4．1主排水设备选择

4  排水设备及管路选择

4.1  主排水设备选择

4.1.1  主排水泵站的能力应符合下列规定：

   1  主排水泵站必须有工作、备用和检修水泵；

   2  工作水泵的能力，应能在20h内排出矿井24h的正常涌水量(包括充填水及其他用水)；备用水泵的能力不应小于工作水泵能力的70％；

   3  工作和备用水泵的总能力，应能在20h内排出矿井24h的最大涌水量；

   4  检修水泵的能力不应小于工作水泵能力的25％；

   5  水文地质条件复杂、极复杂或有突水淹井危险的矿井，当设置防水闸门时，可根据情况增设水泵或在泵站内预留安装水泵的位置；

   6  工作水泵能力的计算应按备用管路不投入使用，且工作管路已淤积情况下的水泵工况排水量为准；工作和备用水泵总能力的计算应按全部管路投入使用，且管路已淤积情况下的水泵工况排水量为准；管路淤积所引起的附加阻力系数可取1.7；

   7  计算泵站能力时，如果管路内径不同，阻力损失宜分段计算。

▼ 展开条文说明
4．1．1本条文是对矿井主排水水泵能力的规定。对水泵的要求是从两个方面考虑保证安全的：一是从正常涌水量考虑。正常涌水量是指矿井开采期间，单位时间内流入矿井的水量，包括充填水及其他用水。为了不间断地排除矿井正常涌水量，工作水泵的排水能力必须大于矿井正常涌水量。条文规定了工作水泵的能力，应能在20h排出24h的正常涌水量，即工作水泵的能力是正常涌水量的1．2倍。二是从最大涌水量考虑。所谓最大涌水量是指受大气降水的影响，矿井涌水量增加到最大限度时的水量，不包括矿井大突水时的水量。确切地说，矿井大突水时的水量应叫矿井最大突水量。工作和备用水泵的总能力，应能在20h排出矿井24h的最大涌水量，即最大涌水量的1．2倍。有些矿井受大气降水的影响很大，雨季时矿井最大涌水量和正常涌水量数量相差很大，备用水泵的能力若一律按70％规定，则不能保证安全，故又提出按最大涌水量计算的规定。按此规定配置备用泵，当矿井雨季最大涌水量和正常涌水量相差小于70％时，就可以减少备用水泵的台数。在计算水泵台数时，如出现小数时，应取偏上整数。
如要保持水泵的正常运转，必须经常检修设备，所以规定了检修水泵的能力不应小于工作水泵能力的25％。
本条第5款的规定基于以下两个原因：一是矿井突水后，矿井水量会增加；二是在主排水泵站内预留安装水泵的位置可以增加矿井突水后的排水能力，提高安全性。预留水泵的数量以1台～2台为宜。当然，在增加预留水泵的同时还应考虑排水管路的能力是否匹配，否则应考虑预留排水管路位置。对建有抗灾排水系统的矿井，抗灾排水设备就是为了防止矿井突水灾害而设，因此主排水泵站不再考虑预留水泵的位置。

4.1.2  主排水水泵的选择应符合下列规定：

   1  应选用同型号同性能的高效节能产品，并宜选用吸入式矿用耐磨多级离心泵；

   2  水泵在整个运转期间其工况应位于高效区，效率不宜低于70％；

   3  吸入式离心泵的安装高度应符合下列条件：

   式中：Hz——水泵轴中心线至水仓底板的安装高度(m)；

         Hsmax——水泵允许的最大吸水高度(m)；

         p′a——水泵安装地点的大气压力(Pa)；

         p′v——水泵安装地点实际水温的饱和蒸汽压力(Pa)；

         γ——矿井水重度(N／m3)；

         [△h]——水泵样本必需的汽蚀余量(m)；

         △hs——吸水管阻力损失(m)。

   4  当矿井水含沙量超过5kg／m3～10kg／m3时，应适当降低吸水高度或增大矿井水的计算重度。

▼ 展开条文说明
4．1．2矿用耐磨多级离心泵技术成熟，安装、拆卸和维护简单，现场均可实现对水泵的检修和维护，而且造价低廉，因此无论从设备的维护方面还是经济方面，主排水水泵宜选用吸入式矿用耐磨多级离心泵。
矿井水的重度在没有矿井的实测资料时可取1×10⁴N／m³。
含沙量超过5kg／m³～10kg／m³时应适当降低吸水高度或增大矿井水的计算重度。其原因是含沙量增大，矿井水重度增大，将会影响水泵的吸水高度，为确保排水设备的安全运行，应采取必要的措施。

4.1.3  如果水泵与管路经各种匹配计算，所选水泵的扬程和流量仍超过实际需要很多，或超出水泵的工业利用区时，可根据具体条件采取下列措施：

   1  切削离心泵叶轮，并做静平衡试验；

   2  采用变频调速装置降低转速；

   3  与厂家协商特殊订货。

▼ 展开条文说明
4．1．3叶轮的切削量与水泵的比转数，n_s有关：n_s小于或等于60时，切削量小于或等于20％；n_s小于或等于120时，切削量小于或等于15％；此切削量对水泵效率影响不大，不可同时切削两侧壁板。叶轮切削后必须做静平衡试验。
变频调速降低转速后，该转速应满足下列各式：

式中：n——水泵额定转速(r／min)；
n′——水泵降速后转速(r／min)；
n_lj1——水泵第一临界转速(r／min)；
n_lj2——水泵第二临界转速(r／min)。

4.1.4  水泵电动机功率计算及选择应符合下列规定：

   1  电动机功率应按下式计算：

   式中：N——电动机计算功率(kW)；

         Hw——管路未淤积时的水泵工况扬程(m)；

         Qw——管路未淤积时的水泵丁况流量(m3／h)；

         ηw——管路未淤积时的水泵工况效率(％)；

         ηm——机械传动效率，可取0.98；

         kf——电动机的富余系数，水泵轴功率大于100kW时，可取1.1；水泵轴功率小于或等于100kW时，可取1.1～1.2。

   2  电动机选择应符合本规范第6章的有关规定，并应能承受额定转速1.2倍的反转转速，且历时2min而无有害变形。

▼ 展开条文说明
4．1．4水泵因为某种原因可能反向旋转，例如止回阀失灵，其反转转速一般不超过1．2倍电动机额定转速，故水泵电动机应具有能承受1．2倍额定转速的反转转速的能力。