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《3 水量》、水压、水质
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3.1— 水 量—
】3,.1.1 煤矿井!下消防、《洒水系统的最大设计!。日用水量决定—供水水源、水—处理设施及输—水工程的设计规【模是设计中非—常重要的《参数为安全起见【平时:。应保证按标准计算】的井下洒《水日:用,水量火灾时》情况复杂洒水用【水量不能打折扣在保!。证最大的洒》水,用水量?之外还需增》加,消防用水消》防用水按规定—存储在水池中水池】以前的供水系统【最大能?力不需?要考虑这部》分水但水池》储备:水应及时得到补充这!个能力是需要—考虑的本《条是强制《性条文必须严格执】行
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3.1.】2 本条》各款的说明分述于下!。
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—。1 煤炭工业【矿井:。设计规范GB 5】0215-94第1!。9.4.《7条:规定“井下消—防用水量《可为5L《。。/s每个消火栓的】计算流量可为2.5!L,/s当有《其他消防用水—设备时应计》入相应的用》水量”
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》 煤炭工【业,矿井设计规范GB】 5021》5-:2005改为;“井!下消:火栓:用,水,量应为5L/s~】10L/s其—。消火栓用《水量大?小应根据《矿井生产能力—与井下火《灾危险程度确定”】现行国家标准煤【。。。炭工业矿井设计【规范G?B 50215-2!015的规定—基本与2005年】版相同由于》最近一二十年出【现了许多《规,模很大的矿》井,在以往规定》指标的基础上适当】提高是合理的
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? 除了消火】栓用水之《外按煤矿安全规程规!定和国?内、:外实:践井:下还可?能要采用水喷雾【隔火装置、》胶带输送机自动【。。。灭火等固定灭—火装置故井下消【防用水总量》在消火栓用水之【。外,还有:其他:用水
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美—国国家消《防协会NFP—A 123标准【。规定“矿井供水系】统必须能够供给24!h的软管《水流所需《水量:和2h喷嘴用—水量两?者中的大者”并【不要求这两项—的叠加但根据该【标准条文中各种内】容的分量可》知在美国喷嘴是井下!防,。。、灭火的主》要装备如果喷—嘴即固定《灭火装置《发挥作用则软管即】消火栓一般就—不会动用而我国【煤矿井下的固定灭】火装置尚未普及只】能,在某些局部》重,要位置起作》用不能用它完—全代替消火栓消火】栓与固定灭》火装置同《时使用?的可能性不能排除】另外24h》的使用?时间远远大》于我国规定的火【灾延续时《间如:。我们在时间上取了】小的指标两种用水又!不同:时考虑结果》就可:。能偏:于不合?理,了故规定总消防【用水:量为:各种:消防:用,水量之和
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》 ,。 :2, 根据中华人民共!和国煤炭工业部(8!8):煤,安字第23》7号文?颁发的矿井》防灭火规范(试【行)中第24条规定!灭火供水系统“……!保证送到用水点时管!中,水量不小于0.6】m3/min”【这个水量折合1【0L/s该》规范并?没有规定消火栓的】使用个数按》每个DN50消火】栓,出水2.5》。L/s?计约:为,4个消火栓的—水量
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【 美国国家消防协会!标准NFPA— 12?。3规定“所有矿井】的供水系统必须满足!。。同时供给《3个软管水流—每个水流的流量【为最小3.2L【/s”合计为—9,.6L/s与上述】矿井:防,灭火规?范(试行)》的规定?。相差:不大
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》 ?。 实际调《查表明消火栓具有】灵活、方便的优点对!井下外因火灾主要】起初期灭《火的作用对于—。。。已扩:大的火灾消火—栓,给水系统提供巷道冷!却用水总之消火栓】给水是极其重要【的但根据目》前的经验使用水枪的!两,股水柱已满足使【用,要求上述美》国标准的《单个:。软,管水量略微偏大【。。而同时使用数—量只有3个为以【防万:一出现的特殊情况】设计中考虑留—出富余是应该的故】要求按3个》消火:。栓同时工作》即7:。.5L/s的—消火栓用水量—进,行设计可适》应大多数矿井—的要求
! ? 一次灭火需要【动用的消火栓—数量取决《于矿井?的,火灾危险性但火【灾,危险性取《决于矿井井下的起火!源、可燃物》种类、可燃物分布】、受影响的人员【及财产数量关—系比较复杂与—煤质、开采方法和设!备配置?相关:矿井规模只是因素之!一进行火灾危险【性只能根《据,单个矿?井的具体《特点进行《分析评?价但一股消火栓水】柱的使用牵涉水【流量9m《3/h6h消防用水!量54?m3对工程的影【响有限为《供,水安全?和设计?操作方便《在,现行国?家,。标准煤炭《工业矿?井设计规范》GB 502—15:规定的范围内取【固定的数值》仅0.3《Mt/a以下的【小型:矿井可适当降低水】量
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火灾】延续时间在》设计:中主要用《于,。计算消防储备水量建!筑设:计防火规范GB 5!0016-20【06表8.》6.3中规》定的地面消防各种】情况的?火灾延续时间—中最:大为:可燃材料堆》场及:可燃液体储罐的6】h调查中井下火灾】的用水时间有—达到7h~8h的但!到这个时候矿井各】工作面均已停止【耗用日常洒水水量】单,独消防用水量—即使没?有储备?也能由水源及供【水系统来保证故【仍按火灾延》时,6h的要求考—虑消防储备》水,量本款是强制性条文!必须严?格,执行
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】3, 中煤科工集【团重庆研究院有限】公司研制的KHJ-!1型火灾监控系统】及自动灭火装置可】。用于:井,下瓦:斯环境中的胶带输送!机及巷道的其他外因!火灾进行喷雾—灭,火水流量大于—20m?3/h该公司—研制的?WPZ-1型胶带】输送机?自动防灭火装置供水!总流量为27—m3/h可保护机头!前后共16m的范】。围
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固定【灭,火,系统的?保护:对,象是各不《。相同的新设》计,。的灭火系统根据【。试验取?得水量参数》。是最:根本的方法》对于已有较完善【资料的装置》可以作为参》考但目前《国内资料仍比较缺乏!有关的国外资料【可见:本规范第6.1.9!条的条?。文说明
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《 关于固定灭火【装置每次灭火的使用!时间NFPA 12!3,的,规定取2h今沿用
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【。 4、5 消防】用水的发《生不是经常性—的连续两天》各发生一《次火灾?的概率更小如果消】防储备?水池平时存》有足够的用水供【水系统水池以前各个!设施的?规格按要《。求满足对《水,池的及?时补:充就行?了,不必:满足消防用水量发】生时能同《步,供,应最大?。用水量的能力按建】筑设计防火规范G】B, 50016—-2006的规定】消防水池《的补水时间》不超过48h目前】仍,然沿用这两款是强】制性条文必须严格】执行
《
《3.1?.3 在本—规范初版以前的【矿井:设计规范中给出一些!。井下洒?水量设计参数值但】都没有严《格规定井下洒水用水!量的计算方法一般】设计者理解这—些规范制定时的思】路是运用国内—、外一些除尘设【。。计手册中《提出的如《下,计算公?。式
《
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式!中K1、K2、K】3考:虑到不?均衡、?漏损、不《可预见用水的系数】;
】 【 ni、》。q,i、:。bi某种用水器材或!设,备的台数《、此种器材或设备的!额定流?量及同时使用系数
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!这种方法的实质是】考虑了同时使用【系数的累加法可【以,认为这种《方法目前《主要:存,在如下?问,题
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(【1,)该方法《只适用于炮采—。、普掘的情况—而综采?、综掘及机械化运】输系统的设备连续工!作时间较长根本不】可,。能错开使用大多数】用,水项的同《时,使用:系数等于1》例如煤层注》水、采掘机组和各处!的喷:雾,除,尘,每班8h《的实:际工作时间超过4】。h且各采区》及工作面上班、【开机基本《同步同?时工作是不》。可避免的《
】 对于普》掘、炮采《的场合?在一:。。个工作面有两台湿式!凿岩机的极普通情况!下80%的同—时使用系数也没【有确切?的物:。理,意义对于总数超过】5台是有意义的【但意义不大同—时使用系《数在现在的条件下】是否仍为80—。%很难?用,资料印证这一同时】使用系数值只出【现于以?前的规?范后:来的标准《则不再推荐这一【参数同时使》用系数是一个统【计数字只有在—数量相当大》的事件中才有—稳定的概率从发【展,趋势看?井下洒水的用水量越!来,越集:中,在井下的几》个用水大户上而【单位数量较多的小】户在用水量上—占的分量很少从这一!特性看采《用统一的不均匀系】数是不合适的—
【。 , (2)一些在】同一用水点的接续】工,序必须?在一个工作》停下来的《时候才能开始—另一个工作如湿【式打眼与放炮喷【雾它们是《绝对错开的同时使】用系:数取多少都》不合适
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《 (》3,)给水系统》的设计?需要两种不》同的关于水量的【概念其一《是反映一天中用水】总量的“日用水量】”用以?确定水源工程规模及!储,备水池?以前的输水工程的工!程量另?一个是反映在系【。统中某一《部分(也可》以是整个系统)【某一时刻可能出【现的用水《强度即?“最大小时水—量”或“秒流量”】用以确?定给水加《压水泵及《配水系统各个环【节管道及附件—的规格在现》行国:。家标准室外》给水设计规范GB !50013及—建,筑给水排《水设计规范》GB 5《0015《中规定用设计人数或!生产规?模的用水定额来计算!日用水量而》用不:均匀:系数来建立日平均】流量与最《大小时流量之—间的关系对于实【现这两个不同目【。的的区别是很清楚】的对于室内配水【管,道中计算流量的【确定则采用卫生器】具的当量《数用:经验公?式来计算其研究工作!则,更,加深入而计算井下】消防、洒水水—量,原来的方法中的同】时使用系数并未考虑!单位时间用水—量在一日中的—变化而矿井井—下一日的几个工作班!中,有生产?班和准备班之分【。用水强度《相,差很远一个》。班中由于不》。。同工序轮流出场用】水量也是不均匀的】把计:算出:的用水量当作最【大小时流量来推算】全日耗水量时按全天!或整:班计算都与实际有较!大差:距,在多年的运》用中工作时间取值】的问:题,始终存在着争议
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《 (4)以】往的设计规范中【提供的关于井下洒水!水,量的参数不够用例】如煤矿安全规程规定!必须进行《。。的煤层?注水等项在以往【的规范中并没有提及!有必:要在本规范中加【以补充
!。 : 根据以上情况本!规范提供《的计算方法是一种更!简,单,的累加法即在计【算日用水《量时考虑了每种【用水项在一天—。中使用的时间先按】各用水项的流量和一!天中的使用时间计】算各项?的日:用水量;《各用水项日用—水量的累加即为【总日:。用水量
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掌握了!各用水?项的用水特点就【不难计算出各用【水点的最大用水【量把它作为》各点的节《点流量就可以按管网!。的计算?规则把整个配—水系统总的及各【个分支管道的计算流!量,计算出来《这一:部分:的规定详见第—。7.1节
》
《
: 在考虑范围】大用水点特别—多,的场:合少数用水量较小的!用水项如《湿式凿岩《等在不同的》用水点之间使用时间!是有可能错开—的也就是说存在着同!时使用系数》。。的,问题这样《从理论上《来,说按本规范不考虑同!时使用系数的方【法计算就会》使计算的结果—大,于,实际流量但因为
】
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(】1):这些用?水,项,对于大型《矿井:所占分量极小;【
《。
》 (2)《对于小型矿井—。由于井下《洒水用水《量本来?就很小且存在全部湿!式凿岩同时用水【发生的机《。会故相?。差的数量很有限且】略,偏于保险既然同时使!用系数很难确—定它的准确值意【义又不大故舍—去不:用
《
由于!采用了上《述计算方法算出【了可能的最大—用水:量用:水量不均衡系数就】没有意义《了本规范把》漏损:系数和?未预见用水》系,数合并为富余系数】。K以简化公》式据防尘工作手册推!荐K:2,、K:3各:为1.?1~1.《2,理论上两《系,数上限与《下限自乘后应为1.!21:~1.44考虑到】这样算得的》上,、下:限是极端的》情况而按极》。端的情况进行设计】是不合?理的:今取:1.25《~1.35》供设:计,者根据遇到的情【况选用大型矿井【、井下条件较好时】。选,小值反之《则取大值
【
》 关于》井下用水量与矿井规!模的:关系调查中了—。解到由于矿井—的地:。质条件、采煤方法】、设备及效率的不同!井,下洒水的用水—量(m3/d)【与,产量(?万t/a)的—比值:约在3~10之间相!差悬殊难以给—出合适的概》。算指数只有做大量】的工作对矿井进【行分类才能接近【实,际故在?设计中?按本条规定根—据设计?细节参数《进行计算是必要【的
3】。.1.4 煤矿安!全规程第一》百五:十四:条(二)款规定“采!。煤工:作,面,应采取煤《层注水防尘》措施…?…”但同时》规定了?几种情况不》在应采用《煤层:注水措施的范围内】这,些情况包括围岩【易,于吸水膨胀》的性质、薄煤—层,、原有自然》水分较高《、煤层孔隙率—低、:煤层松软、》分层开采的上分【层、采空《区,采取灌?水措施时的》下一分层等这些【条件主要考虑—的,是注水?后煤:层稳定与否、注水的!难易程?度、注水《的副作用和必要性】等问题如《属于:该款规?定的情况则》煤层注水量应该为零!本条所提及的水【量只:。涉及按规定》应该进行煤层—。注水的矿井
】
《 煤层注水的用!。水量与煤的硬度【、孔隙率《、煤层?。压力、采煤》方法、?。工作面?规模、注水钻孔规格!及注水方法等情况都!有关系是比》较复杂的只有现场试!验才:能得到准确的数据但!洒水系统的》设,计经常要《在有条件进行试【验之前完成故—本,条提出根据需要湿润!的煤:体量估算水量的方法!根据国内、外的【有关资料《吨煤注?水量在10L—~45L范围内这】虽是实际发》生的情?况但范围太大设【计者无?从选择实际上—。超过35L的—情况是不多见的【而小于20L—时设计?规模稍大并无大的】缺点按本条》规定取2《0L~35L与大】多数情?况吻合故在》本条执行《中可能有三种情况】
! ,。(1)完《全无资料则取—3,5L;
】
(2【),有证据说《明注水量小》但无确切的数—据则取20》L或:20~35L之【间的:数值;
【
—(3:)有:确切:的资:料可:按资料取值不受【推荐数字的》。限制
! , 有关标准和【。资料表明煤层含水】量4%?为能:达到防尘目的—的最佳?含水率故《注水使含水率达【到,4%为最理想的【情况因此可》采用如下《公式来估算煤层注水!的用水量
】
,
,。
【 式中Q—煤层注水耗水量【(m:3,/d);
【
:
: 》 K由—于顶、底板及围岩】损失:、渗漏、润湿以及】注水孔流失》的水:量增加系数采—。用,1.5~2.—0;:
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! G原煤日】产量:(t/d《);
—
! W1原—煤含水率(%)【;
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《 , 》 《W2:注水:后要求?煤体的最《终含水率一般取0.!。。。。04
【
》对于动压《注水:一,般由采?矿设计根据条件【选定了注水泵这就】限制了水量的大【致范围洒《水系统设计时即可按!注水泵的额定流【量考虑
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调查【中各矿注水》时间各不相同本【条按扣除《一个班清理检修【外的全部时间—考虑这是《因为:注水:速度一般都较慢【不充分利用时间【就不可?能使:煤层含水量达到要求!在本次?修订的调研》中,了解到直接》在,工作:面注水的实例本条】规,定的在工作面—。注水与?采煤交错作业时【按两个?班采煤一个班8h的!注水时间《是符合实际的—
—3.1.5》 本条根据调【查结果和《有关资料中》的下列情况提出【采、掘工作面—的洒水用《水量参?数
《
— (1)采煤机组】的内、外《喷雾要求水压较高】4MPa~7M【Pa一般均需要对】从系统引来的水进行!再加压专《为机组内《、外喷?雾及机械冷》却供水用的喷雾泵】站有现成的系列产】品它们的《额定流量为80L/!min、12—0L/min
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【(,2)现采用的称为“!高压:喷雾”的新》技术一般仍从喷【雾站水泵出》。水,接管再通过》采煤机组自带的机】载泵把水《压提高至12—MPa~15MP】a高压喷嘴开孔【很小:雾化好但水量并【不大机组总用—。水量略有减少但【也有内喷雾经常【由于:喷雾孔堵《塞而不能工作只能】靠加强外喷雾来弥补!估计与所用》水,的,水质有关
【
【(3)?综采工作《面除机组用水外还】要进行支架的喷【雾以消除移架产生的!粉尘综?放工作?面,。。在放煤时还要在放煤!口进行喷雾降尘【这些都是靠专—门设置?。的喷嘴进行工作的在!综放工作面机组采】煤和放顶《煤的关系一般为采】二刀放一道偶—。有采一刀放一道的】
】 由于最近几年!的,技术改进《放顶煤处增加—防,止煤尘?。扩散的护板需—要喷雾?防尘的?面积大?大减:小
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》 (4)炮采】及普掘有湿式打眼、!水炮泥?装填、冲洗巷帮、放!炮喷雾、装》岩或装煤洒》水等用水工序它们都!是前后接续不同【。时进行
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条【文中按每天平均工作!16h中打眼工【作占1/2时间【装药、?放,炮、清理工作面【占1/2的》时间考虑
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!冲洗巷壁及水—炮泥等项《用水量很小按—工作:面给水栓用水处理】。可以简化《计算
》
《 :。 (5)对于国【内采煤机《一天中的实际开机率!在30%左》右较大的《为40%对于引【进机组或矿》井条:件特殊的机组开机率!有,超,过50%的信息但】不具普遍意》义本规?范不采?用为:标准参数当然如遇能!。够,长时期维持这—种高开机率的情【况则可根据实际【资料采用较》长,的用水项《日工作时间
【
【 (6)有的矿【区按煤炭生》产量计算工》作面:的洒水用水强—度其指?标,。为20L/》(min·t)【~,30L/(min·!t)考虑《到,不同:矿井洒水工作—的内容出入较大所】需的水量是》否接近实际无—法,简单定论且上述指】标的上下《限值如何选择比【较困难故暂》不列入条《文这:个指标可作为—参考:和比较
!3.1.6 井】下巷道的各洒水降】。尘的用水点情—。况各异安装喷嘴的】型号及数量各不【相同例?如同样是巷道水幕】巷道的断《面大小不《同其用水《量可:能差一倍除了有定】型的成套除》尘设施外只有以【。喷嘴为单元计算【水量才能《接近实际《。本规范第6.—3.2条规定—了喷雾防尘设计的】原则附录D则—提供了各种水喷雾】喷嘴的?使用场合和技术【参数设计中可采用这!些资料当然如采【用定型?的通用设计它的【水量也可直接按通】。用设计的说明—中提供的用水量数值!纳,入计:算
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?3.1.7》、3:。。.,1.8 井下【混凝土施工》主要为掘进》巷,道的砌碹及喷浆等】需要供水《系统提供制》备,混凝土或水泥砂浆】的用水它是由系统】上,的,给,。水,栓提供的与》。冲洗巷?。道,的给水栓可以互【相兼用有的用—水点:的,用水项较多则—可能需要稍》大规格的特殊给【水栓:
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!关于冲洗巷道(9】0)中煤安字—第171号文—颁发的生产质—量标准中规定“……!冲洗:周期按煤尘的沉【积强度决定》在,距尘源?30m范围内沉【积强度大的》地点应每班或每日冲!洗一:次;距尘《源较远或沉积强【。度小:的巷:道可几天或一周冲】洗一次运输》大巷可半月冲洗一次!。”根据这个规定并】按正常工《。作效率?每小时?冲洗巷道《25:m~30m框—算出巷?。道给水栓使用率如】。条文
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》 给水栓》的,工作时间混凝土设】备按两个班冲洗【巷道按一《个班:均扣除必要的—间歇时间《两,项的工作流量—均按DN25给水栓!的正常出水流量【作为指标冲洗巷道用!水一般使用》软管较长阻》力较大且经常压扁软!管出口?限制流量《故指标取略低的值
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— 考虑到【工,作面在爆破、装岩】、喷浆及装煤前需要!洒水或?。冲洗湿润巷帮在用】水设备之外专门【给出在工《作面使用《。给,水栓的水量
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:3.1.9》 , 除了采《。。煤和掘进机组—冷却水?与喷雾一《起包:括在机组《额定用?水量中外尚有—其他设备如》提升、运输设备【。、电气?设备需要煤矿井【下消防、《洒,水系统提供设备冷却!水这些水量参数应】根据设?备厂:家提供参数纳入另外!还有可?能会出现《的井下?紧急供水等这些水】量都较大应该计入而!水量小于每天3【m3的用水》项可以略去不计无】论从理论上还是【实际操作上把这【。部分水?量归于“其》他”:用水范?围由:富余:系数:来体现它们的存在】都是比?较合理的
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