煤礦井下消防灑水系統(tǒng)設(shè)計(jì)策略

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摘要:在礦井建設(shè)中，井下消防、灑水工程無(wú)疑是建設(shè)中不可或缺的工作，為井下的安全生產(chǎn)帶來(lái)了舉足輕重的作用。井下消防、灑水工程減輕了井下煤塵、保證了工人的健康、防止井下煤塵的爆炸以及外來(lái)因素火災(zāi)的及時(shí)滅火，而且在井下建設(shè)中，運(yùn)用灑水是最經(jīng)濟(jì)和有效的方法。

關(guān)鍵詞:煤礦井下消防;灑水系統(tǒng);設(shè)計(jì)策略

煤礦井下消防、灑水設(shè)計(jì)是煤礦井下安全生產(chǎn)的重要保證。在煤炭行業(yè)不斷發(fā)展的當(dāng)今時(shí)代，對(duì)于井下消防安全的要求也逐漸提高，國(guó)家頒發(fā)的《煤礦安全設(shè)施設(shè)計(jì)規(guī)范》也在日漸改進(jìn)。在實(shí)際生產(chǎn)中，并不能保證所有煤礦都會(huì)遵章守紀(jì)以及不可避免的突發(fā)性情況，所以，在消防灑水井下作業(yè)中所面臨的問(wèn)題也是不盡相同的。

1井下灑水給水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1．1噴霧降塵

將有壓力的水通過(guò)霧化噴嘴，形成覆蓋一定區(qū)域的密集水霧，從而對(duì)各種煤礦生產(chǎn)防塵、防火、滅火。在井下煤倉(cāng)放煤口、卸煤站、運(yùn)輸機(jī)、轉(zhuǎn)載點(diǎn)和采煤面都安裝自動(dòng)噴霧裝置，在控制粉塵濃度的前提下，就可以讓巷道的粉塵受到控制。在液壓支架移駕時(shí)普通的采礦工作中應(yīng)當(dāng)用KZP－G型號(hào)的自動(dòng)噴霧裝置，此裝置是由主機(jī)、傳感器、電磁閥和噴霧器等組合而成，每8個(gè)支架中間會(huì)安插一組噴霧的裝置，每一組安放四個(gè)噴嘴，而每個(gè)噴嘴的0．03L/s－0．10L/s;水壓為1．0MPa－2．0MPa。經(jīng)過(guò)對(duì)神東煤礦補(bǔ)連塔煤礦使用此裝置的調(diào)查，該裝置使用時(shí)間在10h－12h中，降塵率在80%以上，并且設(shè)備的靈敏度很高，幾乎沒(méi)有故障。在綜合機(jī)械化采礦工作中的降塵，我們優(yōu)先考慮的是煤炭科學(xué)研究總院重慶分院所開(kāi)發(fā)的YDPF型多功能自動(dòng)控制閥裝置，因?yàn)樵撗b置是通過(guò)每個(gè)支架的液壓聯(lián)動(dòng)達(dá)到噴霧降塵的。此裝置的移動(dòng)霧化噴嘴是每個(gè)支架安裝4個(gè);而在放煤口的每個(gè)支架也安裝4個(gè)。當(dāng)此裝置設(shè)計(jì)為每只噴嘴的水流量為0．097L/s，水的壓力達(dá)到1．8MPa時(shí)，并且每天的工作時(shí)間為4h－8h這樣所產(chǎn)生的工作效果是最佳的。在煤礦巷道定位噴霧的所有裝置中，目前采用了現(xiàn)階段較流行的KHC7型礦用自動(dòng)防塵裝置，我們?cè)谶@個(gè)裝置上安裝上不同的傳感器，就會(huì)適應(yīng)各種情況的煤塵所帶來(lái)的不同效果。如果在收稿日期:2016－04－05作者簡(jiǎn)介:張宇(1982－)，男，本科學(xué)歷，助理工程師，現(xiàn)在陜西省何家塔煤礦從事煤礦給排水供熱工作。KHC7型礦用自動(dòng)防塵裝置上如搭配上KGT17－LX系列傳感器，就可以充分的運(yùn)用在炮采、炮掘工作爆破時(shí)的強(qiáng)噴霧降塵，當(dāng)我們?cè)O(shè)定每個(gè)噴嘴水流量為0．3L/s，水壓為0．8MPa－1．0MPa，是最完美的工作效果，從而實(shí)現(xiàn)了由地面到中心的自動(dòng)噴霧降塵體系。

1．2煤層灑水

在礦井中，可以在采煤前向被采的煤層灑水，緩解在煤過(guò)程中產(chǎn)生的煤塵。煤層的注水量取決于煤層的地質(zhì)情況，一般每噸煤的注水量為20L－30L。參照國(guó)內(nèi)外注水的經(jīng)驗(yàn)，注水壓力應(yīng)當(dāng)將水壓控制為中低壓長(zhǎng)時(shí)間注水，滲水性較強(qiáng)的煤層采用3MPa的低壓，滲水性較弱的煤層采用3MPa－10MPa的中壓，如果有必要，可以再增高壓力到大于10MPa。灑水作業(yè)的工作時(shí)間由注水作業(yè)與采煤作業(yè)平行、交錯(cuò)而定。

1．3特定風(fēng)流凈化水幕

在礦井井下巷道內(nèi)，漂浮著無(wú)數(shù)的煤塵和巖塵，可以使用的最佳方法是風(fēng)流凈化水幕。風(fēng)流凈化水幕是由若干噴頭組成，將其安裝在采煤工作面的回風(fēng)巷處、掘進(jìn)工作面裝車(chē)點(diǎn)下風(fēng)向20m的地方，配上LZS－PG型光控水幕裝置，裝置間距控制在200m，水壓為5MPa，噴頭用水量為1．3L/s，從而在井下巷道橫斷面上形成一層水幕。在鄭煤集團(tuán)告成煤礦的調(diào)研中，降塵率在90．6%以上。

1．4清洗井下巷道

井下所有主要運(yùn)輸通道，包括總回風(fēng)巷道以及主要回風(fēng)巷道、采集區(qū)域的回風(fēng)巷道和皮帶運(yùn)輸巷道、挖掘工作表面及周?chē)约八忻簤m可能匯集的巷道都是必須進(jìn)行沖洗的，發(fā)生煤塵爆炸的主要原因就是沒(méi)有定期沖洗巷道內(nèi)的煤塵，導(dǎo)致煤塵沉積，難以消除。所有的巷道內(nèi)一般都會(huì)安裝消防給水管道，也可以用消防給水管道內(nèi)的水對(duì)巷道進(jìn)行沖洗，關(guān)于沖洗所用到的用水量設(shè)定為0．4L/s－0．6L/s，水壓為0．3MPa－0．5MPa，日工作時(shí)間為6h－8h。陜西省何家塔煤礦是近水平斜井，礦井垂直深度80m，機(jī)械化采掘，皮帶運(yùn)輸巷道為8000m，其中順槽皮帶4000m盤(pán)區(qū)運(yùn)輸皮帶2000m主斜井皮帶2200m。針對(duì)此煤礦分析皮帶巷道起火的原因以及防治工作。皮帶巷道起火的原因有:沒(méi)有按照相關(guān)煤礦安全生產(chǎn)的規(guī)定，致使阻燃皮帶面長(zhǎng)期摩擦發(fā)熱而起火;安全保護(hù)裝設(shè)施不完善，巷道內(nèi)的環(huán)境惡劣造成皮帶與托輥摩擦而起火。我們?yōu)榱艘种七@種不必要的皮帶起火現(xiàn)象，間接性的對(duì)皮帶巷道采用自動(dòng)停機(jī)，添加潤(rùn)滑，讓皮帶巷道可以在自行發(fā)熱后能夠自動(dòng)噴出水來(lái)，從而起到降溫的作用。定期務(wù)必加強(qiáng)對(duì)皮帶巷道的徹底檢查。

2井下消防給水及滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2．1地面消防水池設(shè)計(jì)

消防水池一般設(shè)在消防管道入井處，它的作用是儲(chǔ)備消防用水。消防用水是不能與其他用水共用一個(gè)儲(chǔ)水池的，即使共用也應(yīng)采取措施確保消防用水不為他用。何家塔煤礦所設(shè)計(jì)的消防水池總?cè)莘e在600m3距離井底垂直距離約160m，其所能供應(yīng)的水量和水壓完全符合煤礦消防需求。

2．2井下消防管道與消火栓的設(shè)置及供水量

井下消防與灑水對(duì)水質(zhì)的要求是一樣的，因此從經(jīng)濟(jì)原則出發(fā)，采用消防、灑水合一的管道設(shè)計(jì)為宜。在鋪設(shè)管道的時(shí)候，盡量保持水管水流方向與風(fēng)向一致，管道必須延伸到可以對(duì)全部用水點(diǎn)進(jìn)行供水的全部地方，如主要的運(yùn)輸巷、上山與下山的巷內(nèi)、采煤工作面運(yùn)輸與回風(fēng)巷、挖掘內(nèi)巷道等等地方，每隔100m安裝一個(gè)控制閥。對(duì)于水管閥門(mén)的設(shè)計(jì)要考慮到現(xiàn)實(shí)需要，對(duì)于易產(chǎn)生火災(zāi)的地方要有專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)。井下消火栓的供水量就是由礦井的生產(chǎn)能力來(lái)衡量的。當(dāng)消火栓的供水量達(dá)到5L/s時(shí)，礦井的生產(chǎn)能力為0．9Mt/a，當(dāng)消火栓的供水量達(dá)到7．5L/s時(shí)，礦井的生產(chǎn)能力在1．2Mt/a－3．0Mt/a中間，當(dāng)消火栓的供水量達(dá)到10L/s時(shí)，礦井生產(chǎn)能力為4Mt/a。當(dāng)火災(zāi)危險(xiǎn)程度增加時(shí)，消火栓供水量應(yīng)當(dāng)控制在5L/s－10L/s的范圍內(nèi)是最為合適的，此時(shí)井下消火栓出口壓力應(yīng)為0．35MPa－0．50MPa;工作時(shí)間6h。

2．3井下消防滅火系統(tǒng)的設(shè)置

對(duì)于火災(zāi)應(yīng)提早做好防范措施，自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)裝置一般設(shè)置于容易發(fā)生火災(zāi)的位置，如帶式輸送機(jī)的機(jī)頭機(jī)尾上。此裝置的具體操作就是感溫探測(cè)器和感煙探測(cè)器探測(cè)到過(guò)熱的熱度以及過(guò)濃的煙霧時(shí)，探測(cè)器就會(huì)向報(bào)警控制器發(fā)出信息，雨淋閥就會(huì)自動(dòng)開(kāi)啟，致使灑水噴頭就會(huì)向外噴水，從而滅火。自動(dòng)噴水滅火裝置的綜合測(cè)試設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)為:噴水強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到8L/(min/㎡)，巷道的最佳長(zhǎng)度為14m－18m，灑水噴頭的出口處壓力應(yīng)為0．1MPa－0．2MPa為最佳，最長(zhǎng)作業(yè)噴水時(shí)間為2h。針對(duì)立井或斜井的采礦環(huán)境，采用水噴霧隔火裝置進(jìn)行滅火。水噴霧隔火裝置普遍為三層噴霧裝置，每層的間距為3m－5m，每層安裝噴頭2個(gè)－3個(gè)，工作時(shí)間為6h。通過(guò)水噴霧隔火裝置可以斷開(kāi)井上與井下之間的火災(zāi)關(guān)系。

3結(jié)語(yǔ)

井下消防、灑水系統(tǒng)都是煤礦作業(yè)安全保證的重中之重。面對(duì)錯(cuò)綜復(fù)雜的井下環(huán)境，如何根據(jù)不同各個(gè)煤礦礦區(qū)的特殊之處，來(lái)設(shè)計(jì)出最適合的井下消防及灑水系統(tǒng)的方案，一定得不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)，不斷完善相關(guān)設(shè)計(jì)才能為開(kāi)采挖掘煤礦資源提供安全、可靠的環(huán)境。

參考文獻(xiàn):

［1］喬奶平．礦井防滅火及其防治措施［J］．山西煤炭管理干部學(xué)院學(xué)報(bào)，2012，04．

作者：張宇 單位：陜西省何家塔煤礦