GB/T 50451-2017 煤礦井下排水泵站及排水管路設(shè)計規(guī)范 （完整版）
1 總 則
1.0.1 為在煤礦井下排水泵站及排水管路設(shè)計中貫徹執(zhí)行國家煤炭工業(yè)的法規(guī)和技術(shù)政策，確保礦井安全生產(chǎn)及所采用的工藝系統(tǒng)和設(shè)備等安全可靠、技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、節(jié)能、環(huán)保，制定本規(guī)范。
1.0.2 本規(guī)范適用于新建、改建和擴建煤礦的下列工程設(shè)計：
1 主排水泵站；
2 采區(qū)排水泵站；
3 井底水窩泵站；
4 抗災(zāi)排水泵站；
5 井下排水管路。
1.0.3 礦井水的處理應(yīng)比較井下處理的合理性。
1.0.4 當(dāng)?shù)V井水的pH值小于5時，應(yīng)采取防酸措施。
1.0.5 煤礦井下排水泵站及排水管路設(shè)計除應(yīng)符合本規(guī)范外，尚應(yīng)符合國家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。
2 術(shù)語和符號
2.2 符 號
B——泵站硐室寬度；
DN——公稱直徑；
Dw——管子外徑；
Dx——吸水管濾網(wǎng)直徑；
G——水泵機組總重；
H——泵井起重設(shè)備起吊高度；
Hqg——泵站底板至起重梁底面或起重機軌面高度；
Hsmax——水泵允許的最大吸水高度；
Hw——管路未淤積時的水泵工況揚程；
Hz——水泵軸中心線至水倉底板的安裝高度；
kf——電動機的富余系數(shù)；
L——泵站硐室長度；
N——電動機計算功率；
p——計算管段的最大工作壓力；
p′a——水泵安裝地點的大氣壓力；
p′v——水泵安裝地點實際水溫的飽和蒸汽壓力；
PN——公稱壓力；
Qp——通過配水閘閥的最大流量；
Qw——管路未淤積時的水泵工況流量；
Ta——管路安裝時的環(huán)境溫度；
Tj——計算管段的環(huán)境極限溫度；
[σ]——管材許用應(yīng)力；
[△h]——水泵樣本必需的汽蝕余量；
ηw——管路未淤積時的水泵工況效率；
ηm——機械傳動效率；
δ——計入附加厚度后的管壁計算厚度；
δ′——管子計算壁厚；
φ——管子焊縫系數(shù)。
3 泵站型式的選擇
3.0.1 在滿足水泵吸程和通風(fēng)條件下，正常排水系統(tǒng)宜采用吸入式離心泵站。
3.0.2 正常排水系統(tǒng)在下列情況下宜采用潛水泵站：
1 采用吸入式離心泵，吸水高度不能滿足要求時；
2 采用吸入式離心泵站，導(dǎo)致通風(fēng)困難，泵站溫度過高，而采取降溫措施又不經(jīng)濟時；
3 采用吸入式離心泵站，噪聲超過規(guī)定，而采取降噪措施又不經(jīng)濟時。
3.0.3 抗災(zāi)排水系統(tǒng)應(yīng)采用潛水泵站。
4 排水設(shè)備及管路選擇
5 排水設(shè)備及管路布置與安裝
6 供配電、控制和照明
附錄A 吸入式離心泵站的布置
A.0.1 吸入式離心泵站宜軸向單排布置。水泵臺數(shù)較多、泵站長度過長時，如硐室圍巖條件好，可采用雙排布置。
A.0.2 單排布置泵站的硐室長度和寬度宜符合下列規(guī)定：
1 泵站硐室長度可按下式計算，當(dāng)采用真空泵引水時，泵站硐室應(yīng)增加真空泵布置所需長度：
式中：L——泵站硐室長度(m)；
Njz——機組臺數(shù)；
Ljj——機組凈間距(m)，應(yīng)滿足電動機轉(zhuǎn)子抽芯和水泵的檢修要求，如果設(shè)有集中檢修區(qū)，則可適當(dāng)減小，但不得小于0.8m；
Ljz——機組長度(m)；
Ldj——大件(水泵、電動機、平板車)中的最大長度(m)；
Ljx——集中檢修區(qū)長度(m)，如果機組臺數(shù)多，Ljj又較長，則宜設(shè)檢修區(qū)，以減小Ljj；如果不設(shè)，則為零；
Lzb——值班室長度(m)，如果不設(shè)，或與集中檢修區(qū)合并，或設(shè)置值班壁龕時，則為零。
2 泵站硐室寬度可按下列公式計算，并應(yīng)取其大者：
式中：B——泵站硐室寬度(m)；
B1——基礎(chǔ)邊(靠吸水井側(cè))至硐室壁的距離(m)，宜取為0.8m～1.0m，并不應(yīng)小于0.7m；
B2——基礎(chǔ)寬度(m)；
B3——水泵或電動機外形(靠軌道側(cè))至基礎(chǔ)寬度中心線的距離(m)；
B4——大件(水泵、電動機、平板車)中的最大寬度(m)；
B5——控制箱的厚度(m)。
A.0.3 雙排布置泵站的硐室長度和寬度宜符合下列規(guī)定：
1 泵站硐室長度可按下列公式計算：
3)當(dāng)采用真空泵引水時，泵站硐室長度應(yīng)增加真空泵布置所需長度。
2 泵站硐室寬度可按下列公式計算，并應(yīng)取其大者：
A.0.4 泵站底板至起重梁底面或起重機軌面的高度可按下列公式計算，并應(yīng)取其大者：
式中：Hqg——泵站底板至起重梁底面或起重機軌面高度(m)；
hj——水泵基礎(chǔ)頂面至泵站底板高度(m)；
hb——水泵高度(包括底座)(m)；
hdg——短管長度(如果需要)(m)；
hzf——閘閥高度(m)；
hn——止回閥高度或微阻緩閉止回閥高度(m)；
hst——三通高度(m)；
hsh——繩環(huán)高度(m)；
hfl——法蘭直徑(m)；
nc——泵站干管層數(shù)；
h△——設(shè)備吊離基礎(chǔ)的高度(m)，(h△＋hj)不小于平板車的高度；
hdj——大件(水泵、電動機)中的最大高度(m)；
Bdj——大件(水泵、電動機)中的最大寬度(m)；
hg——吊鉤中心至起重梁底面或起重機軌面高度(m)；
k——系數(shù)，起吊水泵可取0.8，起吊電動機可取1.2。
A.0.5 水泵吸水管和排水管(包括閥門)的質(zhì)量不得由水泵支撐，應(yīng)分別由支架承擔(dān)。
A.0.6 每臺水泵應(yīng)有單獨的吸水管，其長度不宜超過10m，并應(yīng)減少彎頭的數(shù)量。
A.0.7 水泵、吸水管、配水井(吸水井)及水倉相互之間主要相關(guān)尺寸的確定，應(yīng)滿足圖A.0.7-1和圖A.0.7-2中有關(guān)尺寸的規(guī)定。
A.0.8 每臺水泵宜單獨使用一個吸水小井，吸水井直徑不得小于3Dx，且不應(yīng)小于1.2m。單臺水泵流量小于100m3／h時，可兩臺泵共用一個吸水小井，但兩吸水管濾網(wǎng)中心線距離不宜小于3.5Dx。
A.0.9 配(吸)水井井口應(yīng)裝設(shè)活動蓋板，蓋板宜采用不小于5mm厚的花紋鋼板。
A.0.10 配(吸)水井內(nèi)應(yīng)設(shè)有爬梯，必要時可設(shè)搭板窩。
圖A.0.7-1 水泵、吸水管、配水井(吸水井)及水倉之間相互關(guān)系
a0-短管長度(mm)，大于或等于0；
a1-偏心異徑管長度(mm)，不宜小于大小管徑差的5倍；
(a0＋a1)-水泵入口前直管段總長度(mm)，不宜小于3倍的水泵吸水口直徑；
b1-吸水管濾網(wǎng)中心線距最近井壁的間距(mm)，距水泵側(cè)井壁可取(0.8～1.0)Dx，距側(cè)壁可取1.5Dx，且不小于Dx＋100mm；
Dx-吸水管濾網(wǎng)直徑(mm)；
h1-配(吸)水井最低水位到吸水管濾網(wǎng)上緣的距離(mm)，不得小于(1.0～1.25)Dx，且不得小于500mm；
hx-吸水管濾網(wǎng)下緣距配(吸)水井底距離(mm)，不應(yīng)小于(0.6～0.8)Dx，且不得小于700mm；
Lx-吸水管濾網(wǎng)中心線至配(吸)水井入口距離(mm)，小得小于4Dx
圖A.0.7-2 配水閘閥與配水井(吸水井)之間相互關(guān)系
C1-配水閘閥法蘭之間最小凈距(mm)，不應(yīng)小于150mm；
C2-配水閘閥操作手輪之間凈距(mm)，不應(yīng)小于500mm；
C3-配水閘閥操作手輪距配水井井壁間距(mm)，不應(yīng)小于700mm，當(dāng)雙配水井集中布置共享一個壁龕時，可不受限制；
C4-配水閘閥法蘭距配水井井壁間距(mm)，不應(yīng)小于200mm
附錄B 吸入式離心泵站設(shè)備安裝
B.0.1 地腳螺栓應(yīng)選用標(biāo)準(zhǔn)地腳螺栓，并應(yīng)符合下列規(guī)定：
1 地腳螺栓直徑應(yīng)根據(jù)設(shè)備底座上地腳螺栓孔的孔徑，按表B.0.1確定：
表B.0.1 地腳螺栓直徑(mm)
2 地腳螺栓長度應(yīng)按下列情況分別計算(圖B.0.1)：
圖B.0.1 地腳螺栓長度計算示意圖
式中：l——螺栓長度(mm)；
d——螺栓直徑(mm)；
hz——底座厚度(mm)。
B.0.2 水泵和電動機基礎(chǔ)設(shè)計應(yīng)符合下列規(guī)定：
1 水泵和電動機應(yīng)安裝在同一個混凝土基礎(chǔ)之上，混凝土強度等級不應(yīng)低于C20。
2 當(dāng)基礎(chǔ)位于整體性較好的基巖上時，可采用錨樁(桿)基礎(chǔ)；錨樁(桿)基礎(chǔ)的設(shè)計應(yīng)按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《動力機器基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》GB 50040的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。
3 水泵和電動機的混凝土基礎(chǔ)各部分尺寸的確定應(yīng)符合下列規(guī)定(圖B.0.2)：
圖B.0.2 基礎(chǔ)與地腳螺栓之間關(guān)系
b-機器底座邊緣距基礎(chǔ)邊緣的距離(mm)，不宜小于100mm；
f-基礎(chǔ)螺栓軸線距基礎(chǔ)邊緣的距離(mm)，不應(yīng)小于4倍螺栓直徑；
a-基礎(chǔ)螺栓預(yù)留孔邊緣距基礎(chǔ)邊緣凈距離(mm)，不應(yīng)小于100mm；
e-螺栓距孔壁的距離(mm)，不應(yīng)小于15mm，且基礎(chǔ)螺栓預(yù)留孔最小應(yīng)為80mm×80mm
4 基礎(chǔ)厚度應(yīng)按下列公式計算，并應(yīng)取其大者：
式中：Hj——基礎(chǔ)厚度(mm)；
h1——二次灌漿層厚度(mm)，不應(yīng)小于25mm，不宜大于100mm，并以微膨脹混凝土填充密實；
h0——地腳螺栓一次埋入長度(mm)，不應(yīng)小于20d—h1(帶彎鉤地腳螺栓)或15d—h1(帶錨板地腳螺栓)；
h2——地腳螺栓底至預(yù)留孔底的距離(mm)，宜取50mm～100mm；
h3——預(yù)留孔底至基礎(chǔ)底面的距離(mm)，不應(yīng)小于100mm；
G——水泵機組總重(N)；
S——基礎(chǔ)平面面積(mm2)；
γc——混凝土重度(N／mm3)，可取(22～24)×10-6N／mm3。
5 機組的基礎(chǔ)初步確定后，除工程實例證明可行者外，有條件時應(yīng)按有關(guān)規(guī)范做靜力計算和動力校核。
6 機組基礎(chǔ)的四周應(yīng)設(shè)集水槽，并應(yīng)引入吸(配)水井。
B.0.3 水泵與電動機之間的聯(lián)軸器應(yīng)設(shè)防護罩。
附錄C 鋼管路縱向穩(wěn)定性計算
C.0.1 立井井筒排水管路可視為中心受壓桿件，在確?？v向穩(wěn)定的條件下，其最大允許約束長度應(yīng)按下列公式計算，
可按表C.0.1根據(jù)φ查得：
式中：lw——最大允許約束長度(m)；
i——管子橫斷面慣性半徑(m)；
μ——長度系數(shù)，取決于兩端約束條件：兩端固定，可取0.65；一端固定，一端鉸支，可取0.8；一端固定，另一端允許側(cè)移，可取1.2；一端鉸支，另一端允許側(cè)移，可取2.1；
λ——長細比；
σs——管材屈服極限(MPa)；
φ——軸心受壓桿件穩(wěn)定系數(shù)；
N——管路軸心壓力(N)；
A——管子橫斷面金屬面積(mm2)；
[σ]——管材許用應(yīng)力(MPa)，可按本規(guī)范第4.5.7條規(guī)定取值。
表C.0.1 軸心受壓桿件穩(wěn)定系數(shù)
附錄D 排水管路支承梁的荷載
D.0.1 排水管路支承梁的荷載標(biāo)準(zhǔn)值應(yīng)符合下列規(guī)定：
1 永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值Gk：支承梁自重、相應(yīng)管路段管子和連接件以及防腐蝕材料的自重。
2 可變荷載標(biāo)準(zhǔn)值Qk：
1)水柱重標(biāo)準(zhǔn)值Q1k：底部支承梁所支承管路中的水柱重；
2)溫度變化標(biāo)準(zhǔn)值Q2k：不能自由伸縮的管路段因溫差引起的作用力，可按下式計算：
式中：A——管子橫斷面金屬面積(mm2)；
E——鋼材彈性模量(MPa)；
α——鋼材的線膨脹系數(shù)；
Tj——計算管段的環(huán)境極限溫度(℃)；
Ta——管路安裝時的環(huán)境溫度(℃)。
3 偶然荷載標(biāo)準(zhǔn)值A(chǔ)k：水錘力根據(jù)止回閥設(shè)置情況和水泵機組等條件計算確定。
D.0.2 排水管路支承梁的荷載效應(yīng)組合應(yīng)符合下列規(guī)定：
1 支承梁設(shè)計應(yīng)按承載能力極限狀態(tài)進行荷載效應(yīng)組合，并應(yīng)符合下式要求：
式中：γ0——結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，礦井壽命大于50a時，可取1.1；小于或等于50a時，可取1.0；
S——荷載效應(yīng)組合的設(shè)計值；
R——結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力設(shè)計值。
2 荷載基本組合可按下式計算：
式中：γG——永久荷載分項系數(shù)，可取1.2；
γQ1——水柱重分項系數(shù)，可取1.2；
γQ2——溫度變化分項系數(shù)，可取1.4；
Sgk——按永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值Gk計算的荷載效應(yīng)值；
SQ1k——按水柱重標(biāo)準(zhǔn)值Q1k計算的荷載效應(yīng)值；
SQ2k——按溫度變化標(biāo)準(zhǔn)值Q2k計算的荷載效應(yīng)值。
3 荷載偶然組合可按下式計算：
式中：SAk——按偶然荷載標(biāo)準(zhǔn)值A(chǔ)k計算的荷載效應(yīng)值。
