GB/T 50451-2017 煤矿井下排水泵站及排水管路设计规范 （完整版）
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。
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
2.2 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
3.0.1 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。
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。
3.0.3 抗灾排水系统应采用潜水泵站。
4 排水设备及管路选择
5 排水设备及管路布置与安装
6 供配电、控制和照明
附录A 吸入式离心泵站的布置
A.0.1 吸入式离心泵站宜轴向单排布置。水泵台数较多、泵站长度过长时，如硐室围岩条件好，可采用双排布置。
A.0.2 单排布置泵站的硐室长度和宽度宜符合下列规定：
1 泵站硐室长度可按下式计算，当采用真空泵引水时，泵站硐室应增加真空泵布置所需长度：
式中：L——泵站硐室长度(m)；
Njz——机组台数；
Ljj——机组净间距(m)，应满足电动机转子抽芯和水泵的检修要求，如果设有集中检修区，则可适当减小，但不得小于0.8m；
Ljz——机组长度(m)；
Ldj——大件(水泵、电动机、平板车)中的最大长度(m)；
Ljx——集中检修区长度(m)，如果机组台数多，Ljj又较长，则宜设检修区，以减小Ljj；如果不设，则为零；
Lzb——值班室长度(m)，如果不设，或与集中检修区合并，或设置值班壁龛时，则为零。
2 泵站硐室宽度可按下列公式计算，并应取其大者：
式中：B——泵站硐室宽度(m)；
B1——基础边(靠吸水井侧)至硐室壁的距离(m)，宜取为0.8m～1.0m，并不应小于0.7m；
B2——基础宽度(m)；
B3——水泵或电动机外形(靠轨道侧)至基础宽度中心线的距离(m)；
B4——大件(水泵、电动机、平板车)中的最大宽度(m)；
B5——控制箱的厚度(m)。
A.0.3 双排布置泵站的硐室长度和宽度宜符合下列规定：
1 泵站硐室长度可按下列公式计算：
3)当采用真空泵引水时，泵站硐室长度应增加真空泵布置所需长度。
2 泵站硐室宽度可按下列公式计算，并应取其大者：
A.0.4 泵站底板至起重梁底面或起重机轨面的高度可按下列公式计算，并应取其大者：
式中：Hqg——泵站底板至起重梁底面或起重机轨面高度(m)；
hj——水泵基础顶面至泵站底板高度(m)；
hb——水泵高度(包括底座)(m)；
hdg——短管长度(如果需要)(m)；
hzf——闸阀高度(m)；
hn——止回阀高度或微阻缓闭止回阀高度(m)；
hst——三通高度(m)；
hsh——绳环高度(m)；
hfl——法兰直径(m)；
nc——泵站干管层数；
h△——设备吊离基础的高度(m)，(h△＋hj)不小于平板车的高度；
hdj——大件(水泵、电动机)中的最大高度(m)；
Bdj——大件(水泵、电动机)中的最大宽度(m)；
hg——吊钩中心至起重梁底面或起重机轨面高度(m)；
k——系数，起吊水泵可取0.8，起吊电动机可取1.2。
A.0.5 水泵吸水管和排水管(包括阀门)的质量不得由水泵支撑，应分别由支架承担。
A.0.6 每台水泵应有单独的吸水管，其长度不宜超过10m，并应减少弯头的数量。
A.0.7 水泵、吸水管、配水井(吸水井)及水仓相互之间主要相关尺寸的确定，应满足图A.0.7-1和图A.0.7-2中有关尺寸的规定。
A.0.8 每台水泵宜单独使用一个吸水小井，吸水井直径不得小于3Dx，且不应小于1.2m。单台水泵流量小于100m3／h时，可两台泵共用一个吸水小井，但两吸水管滤网中心线距离不宜小于3.5Dx。
A.0.9 配(吸)水井井口应装设活动盖板，盖板宜采用不小于5mm厚的花纹钢板。
A.0.10 配(吸)水井内应设有爬梯，必要时可设搭板窝。
图A.0.7-1 水泵、吸水管、配水井(吸水井)及水仓之间相互关系
a0-短管长度(mm)，大于或等于0；
a1-偏心异径管长度(mm)，不宜小于大小管径差的5倍；
(a0＋a1)-水泵入口前直管段总长度(mm)，不宜小于3倍的水泵吸水口直径；
b1-吸水管滤网中心线距最近井壁的间距(mm)，距水泵侧井壁可取(0.8～1.0)Dx，距侧壁可取1.5Dx，且不小于Dx＋100mm；
Dx-吸水管滤网直径(mm)；
h1-配(吸)水井最低水位到吸水管滤网上缘的距离(mm)，不得小于(1.0～1.25)Dx，且不得小于500mm；
hx-吸水管滤网下缘距配(吸)水井底距离(mm)，不应小于(0.6～0.8)Dx，且不得小于700mm；
Lx-吸水管滤网中心线至配(吸)水井入口距离(mm)，小得小于4Dx
图A.0.7-2 配水闸阀与配水井(吸水井)之间相互关系
C1-配水闸阀法兰之间最小净距(mm)，不应小于150mm；
C2-配水闸阀操作手轮之间净距(mm)，不应小于500mm；
C3-配水闸阀操作手轮距配水井井壁间距(mm)，不应小于700mm，当双配水井集中布置共享一个壁龛时，可不受限制；
C4-配水闸阀法兰距配水井井壁间距(mm)，不应小于200mm
附录B 吸入式离心泵站设备安装
B.0.1 地脚螺栓应选用标准地脚螺栓，并应符合下列规定：
1 地脚螺栓直径应根据设备底座上地脚螺栓孔的孔径，按表B.0.1确定：
表B.0.1 地脚螺栓直径(mm)
2 地脚螺栓长度应按下列情况分别计算(图B.0.1)：
图B.0.1 地脚螺栓长度计算示意图
式中：l——螺栓长度(mm)；
d——螺栓直径(mm)；
hz——底座厚度(mm)。
B.0.2 水泵和电动机基础设计应符合下列规定：
1 水泵和电动机应安装在同一个混凝土基础之上，混凝土强度等级不应低于C20。
2 当基础位于整体性较好的基岩上时，可采用锚桩(杆)基础；锚桩(杆)基础的设计应按现行国家标准《动力机器基础设计规范》GB 50040的有关规定执行。
3 水泵和电动机的混凝土基础各部分尺寸的确定应符合下列规定(图B.0.2)：
图B.0.2 基础与地脚螺栓之间关系
b-机器底座边缘距基础边缘的距离(mm)，不宜小于100mm；
f-基础螺栓轴线距基础边缘的距离(mm)，不应小于4倍螺栓直径；
a-基础螺栓预留孔边缘距基础边缘净距离(mm)，不应小于100mm；
e-螺栓距孔壁的距离(mm)，不应小于15mm，且基础螺栓预留孔最小应为80mm×80mm
4 基础厚度应按下列公式计算，并应取其大者：
式中：Hj——基础厚度(mm)；
h1——二次灌浆层厚度(mm)，不应小于25mm，不宜大于100mm，并以微膨胀混凝土填充密实；
h0——地脚螺栓一次埋入长度(mm)，不应小于20d—h1(带弯钩地脚螺栓)或15d—h1(带锚板地脚螺栓)；
h2——地脚螺栓底至预留孔底的距离(mm)，宜取50mm～100mm；
h3——预留孔底至基础底面的距离(mm)，不应小于100mm；
G——水泵机组总重(N)；
S——基础平面面积(mm2)；
γc——混凝土重度(N／mm3)，可取(22～24)×10-6N／mm3。
5 机组的基础初步确定后，除工程实例证明可行者外，有条件时应按有关规范做静力计算和动力校核。
6 机组基础的四周应设集水槽，并应引入吸(配)水井。
B.0.3 水泵与电动机之间的联轴器应设防护罩。
附录C 钢管路纵向稳定性计算
C.0.1 立井井筒排水管路可视为中心受压杆件，在确保纵向稳定的条件下，其最大允许约束长度应按下列公式计算，
可按表C.0.1根据φ查得：
式中：lw——最大允许约束长度(m)；
i——管子横断面惯性半径(m)；
μ——长度系数，取决于两端约束条件：两端固定，可取0.65；一端固定，一端铰支，可取0.8；一端固定，另一端允许侧移，可取1.2；一端铰支，另一端允许侧移，可取2.1；
λ——长细比；
σs——管材屈服极限(MPa)；
φ——轴心受压杆件稳定系数；
N——管路轴心压力(N)；
A——管子横断面金属面积(mm2)；
[σ]——管材许用应力(MPa)，可按本规范第4.5.7条规定取值。
表C.0.1 轴心受压杆件稳定系数
附录D 排水管路支承梁的荷载
D.0.1 排水管路支承梁的荷载标准值应符合下列规定：
1 永久荷载标准值Gk：支承梁自重、相应管路段管子和连接件以及防腐蚀材料的自重。
2 可变荷载标准值Qk：
1)水柱重标准值Q1k：底部支承梁所支承管路中的水柱重；
2)温度变化标准值Q2k：不能自由伸缩的管路段因温差引起的作用力，可按下式计算：
式中：A——管子横断面金属面积(mm2)；
E——钢材弹性模量(MPa)；
α——钢材的线膨胀系数；
Tj——计算管段的环境极限温度(℃)；
Ta——管路安装时的环境温度(℃)。
3 偶然荷载标准值Ak：水锤力根据止回阀设置情况和水泵机组等条件计算确定。
D.0.2 排水管路支承梁的荷载效应组合应符合下列规定：
1 支承梁设计应按承载能力极限状态进行荷载效应组合，并应符合下式要求：
式中：γ0——结构重要性系数，矿井寿命大于50a时，可取1.1；小于或等于50a时，可取1.0；
S——荷载效应组合的设计值；
R——结构构件承载力设计值。
2 荷载基本组合可按下式计算：
式中：γG——永久荷载分项系数，可取1.2；
γQ1——水柱重分项系数，可取1.2；
γQ2——温度变化分项系数，可取1.4；
Sgk——按永久荷载标准值Gk计算的荷载效应值；
SQ1k——按水柱重标准值Q1k计算的荷载效应值；
SQ2k——按温度变化标准值Q2k计算的荷载效应值。
3 荷载偶然组合可按下式计算：
式中：SAk——按偶然荷载标准值Ak计算的荷载效应值。
