煤矿井下消防、洒水设计规范(附条文说明) GB 50383-2016

4水源及水处理

4.1水源选择

4.1.1  煤矿井下消防、洒水的水源应与整个矿井的水源相结合,可采用一个水源或多个水源。

4.1.2  井下消防、洒水的水源应符合下列规定:

1  水源选择应符合现行国家标准《煤炭工业给水排水设计规范》GB 50810的有关规定。采用多个独立水源时,非主要水源的保证率要求可降低。

2  取水经处理后应能达到井下消防、洒水水质标准的要求。

▲ 条文说明
4.1.1、4.1.2这两条意在强调打开思路,不拘一格地充分利用现有水源条件,但同时也要坚持水源设计的基本原则。现行国家标准《煤炭工业给水排水设计规范》GB50810对水源的选择作了详细规定,矿井水源选择在其适用范围之内,应认真遵循这些规定。
一个矿井常有多个水源。井下消防、洒水优先使用矿井水处理复用,而当水量不足时由矿井其他水源补充。故多个水源成为常态。根据概率的规律,在存在多个水源时,全部水量的保证率并不比单个水源的保证率高,但供水的适应性增加了。也就是说维持一部分水量的保证率可提高很多,对于煤矿生产很有利。在这种情况下,非主要的水源自身的保证率要求可适当降低。
本规范上一版规定优先选择水质优良,处理简单的天然水源。主要是考虑建设和运行中的经济问题和方便管理等因素。由于目前生态保护和节约水资源分量加重。上述规定不符合新的设计理念,故删除。

4.1.3  水源选择应经过技术经济比较确定,并应符合下列规定:

1  应符合节约天然水资源、有利于环境保护的原则;

2  宜利用井下排水作为水源;

3  地面水源工程位置的选择,应综合水文、环境、交通、供电及工程地质等因素后确定。

▲ 条文说明
4.1.3国家各项政策规定的目的是引导各企业努力做好节约水资源和保护环境的工作。煤矿水源开发既要按照经济规律办事,也要符合国家和人民的长远利益。故应全面按照国家的政策规定做工作。比如在水源方案的经济技术比较中应计入各种水源的取水及水处理全部成本,分质供水增加的供水系统工程量。取水成本中应包括水资源费。利用井下排水时应计入因利用了井下水而避免的井下水不经处理排入天然水体需交纳的排放费等。

4.1.4  含有生活污水的再生水不宜作为井下消防、洒水水源,特殊情况用作水源时应进行安全风险评价。

▲ 条文说明
4.1.4《煤矿井下消防、洒水设计规范》GB50383-2006条文说明中提到:“在环境要求矿井的污水处理程度较高时,进一步处理利用就有了条件。与建筑中水利用相似,在水资源缺乏的地方肯定是有意义的。已有的实例:如神华集团公司大柳塔矿井、兖州矿业集团公司东滩矿井正在实施污水处理复用的工程。考虑到污水回用的工作刚刚开始,经验不足,不少人尚存在疑虑,故未纳入条文。”但目前情况已经发生变化。一方面生活污水处理后复用在大部分地区的矿井设计中已经成为必需。另一方面来自环境保护的压力越来越大。在实践中遇到有些地区环境保护部门要求矿井的生活污水达到零排放。在极端缺水或环境生态非常脆弱、敏感的地方,这样的要求可能是合理的。而由于季节问题,污水再生水,即中水,全部用于绿化或道路冲洗也无法实现。也不是所有地方都有用水量较大的选煤厂、电厂来消耗再生水。这样就需要把污水再生水送到井下用作洒水水源。一些矿井已经率先进行了污水再生水下井的实践。例如阳泉新景矿从2009年开始将生活污水经过深度处理后送到井下,3年多来运行正常。故在本标准中不能再将井下利用生活污水再生水的问题完全排斥。
由于微量有害物质的存在,再生水的使用带有风险。井下空间相对狭小,造成工人身体危害的可能性明显存在,盲目施行会造成事故。故提出进行安全风险评价的要求。保护环境是为了给人们创造健康良好的生活和工作条件,井下工人也应该享有这些条件。在避免污水再生水下井确有困难时就应该在设计决策前分析风险的大小,事故的发生概率、影响范围和影响的规模,并采取规避风险的措施并对措施的有效性作出评价。除了采取第4.3.4条规定的措施加强用水管理外,水处理后的出水水质也要有相应的严格要求。与此配合的还有采取改善井下工作环境的其他方法,如设置与人员靠近相关的自动关停喷雾的控制设施以减少污水再生水雾滴与人员接触的机会,或在人员停留的地点不采用再生水直接喷雾、重要的喷雾地点采用其他水源来供水等,这些都应该在风险评价中讨论确定。

4.2水源工程

4.2.1  地面水源工程应保证供水可靠、管理方便,并应使取水、净水、输水各个环节相互协调。

4.2.2  在具备可靠性、安全性且经济合理时,可开发井下水源。

▲ 条文说明
4.2.2井下水源的可靠性、安全性和经济合理性主要由下列条件提供:
(1)可靠性。
1)水文地质条件好,水源储量充足;
2)不需要动力,或动力有保障;
3)有可靠的备用水源。
(2)安全性。
主要指的是对矿井的安全是否造成影响。由水文地质条件、设计合理及施工方法正确来保证。详见第4.2.3条的说明。
(3)经济合理性。
主要体现在与地面水源相比有如下优点:
(1)节省动力消耗;
(2)减少管道工程量;
(3)对水资源的充分利用。
虽然很多矿井能满足以上大部分条件,另一些矿井却可能完全不具备条件,必须分析具体的情况才能确定开发井下水源是否合理。

4.2.3  井下钻井取水设计应符合下列规定:

   1  井下钻井设计前,必须先查明含水层所承受的水压大小以及含水层与井下巷道之间的岩层情况。

2  井下对承压较大的含水层打钻取水应采取符合现行国家标准《煤矿井巷工程施工规范》GB 50511规定的有关保护矿井安全的措施。(自2023年6月1日起废止该条1,▶▶点击查看:新规《建筑防火通用规范》GB 55037-2022

▲ 条文说明
4.2.3井下水源含水层水压较大时,矿井生产和井下设施本身就受到地下水的威胁。矿井因未探明的地质因素或偶然的人为因素造成透水,从而淹没巷道造成巨大损失的事例是很多的。但因井下开发水源造成事故的还未见到。这正是由于人们知道关系重大,因而采取了周密慎重的措施的结果。设计中必须坚持这样做。在现行国家标准《矿山井巷工程施工规范》GB50511-2010中与井下对承压较大的含水层打钻的相关规定有第8.4.4条~第8.4.7条。其中比较重要的内容是:“探水钻进前,必须安装孔口管、三通、阀门、压力表等。钻孔内的水压过大时,应采用反压和防喷装置钻进,并有防止孔口管和煤岩壁突然鼓出的措施”。
在探放水钻孔施工前,必须考虑邻近施工巷道的作业安全,并通知其作业人员,预先布置避灾路线。本条第1款是强制性条文,必须严格执行。

4.2.4  井下水源工程及设备硐室必须布置在稳定的岩层内,并应与井下巷道及设备布置相协调。井下水源井的位置应根据相关采煤设计资料及水文地质勘察资料确定。前期设计确定的水源井位,施工前必须根据巷道现状及巷道施工中新探明的情况重新核定或调整。(自2023年6月1日起废止该条,▶▶点击查看:新规《建筑防火通用规范》GB 55037-2022

▲ 条文说明
4.2.4井下水源工程及设备硐室必须布置在稳定的岩层内,并结合井下巷道及设备布置统一考虑。与熟悉井下地质和巷道系统的有关专业结合是很必要的。在井下开拓时一般会发现一些地质勘探中没有掌握的新情况,井下水源工程实施前必须根据情况核对并调整设计。

4.2.5  井下取水井所在硐室应有施工及检修的空间,其高度应满足水源井施工及维修时提升钴杆和井管的要求。

4.2.6  当取用原水水质达到用水标准的井下涌水时,应建立与采、掘、运输等生产活动相隔离的保护区及专用蓄水仓。不需进行净化的水从水源到水池或加压泵站不宜采用明沟输送。

▲ 条文说明
4.2.6据调查,一些矿井的井下涌水水质很好,甚至可以达到饮用水标准。这些矿井在取用时采取了保护措施。本条文中规定的就是其中的一些主要保护措施。在这里列出是为了向设计者提示在工程布置和工程量上给予合理安排。

4.3水处理

4.3.1  地面水源的净水工程应根据进水水质和井下消防、洒水水质要求选择合理的工艺流程。各水处理单元的设计参数及水处理构筑物的布置,可按现行国家标准《室外给水设计规范》GB 50013、《室外排水设计规范》GB 50014及《工业用水软化除盐设计规范》GB 50109的有关规定执行。

▲ 条文说明
4.3.1调查中,井下水处理厂的管理者反映:对于由设计院进行完整设计的水处理构筑物,其运行参数与地表水处理基本一致;而外购的一元化净水器却有不少达不到标定的出水能力,有的只能出70%的水。故对此类设备应校核其尺寸,并留出一定的富余量。但目前的调查是有限的,井下水的情况毕竟与地面有所不同。故条文中规定的规范用词只是“可”。设计者应注意各具体场合的特殊情况。
矿井地面水源和煤矿地面建筑排水都没有多大的特殊性。水处理主要是去除水中的悬浮固体、降解有机物及消毒杀菌。特殊水质的水需要做中和、软化、除盐的也与一般工业给水一样。水处理工程设计的一般原则是共同的,故不重复。
水处理工程的出水可能不完全回用于井下,部分出水可能用于别处或排放。对于多种要求的处理如何做到经济合理是具体设计考虑的问题。但本规范涉及内容不特殊,按地面设置的水处理工程设计原则考虑即可,故不赘述。

4.3.2  利用井下排水作水源时宜将净水设施、酸性水中和设施、腐蚀性高矿化度水的除盐设施等集中设置于水处理站内。水处理站设置的位置应充分考虑职业健康和安全因素,并应根据井下条件、地面条件、环境要求及处理后水的使用分配情况进行技术经济比较后确定。

▲ 条文说明
4.3.2水处理设施设在地面或井下各有利弊,且均有应用的实例,各自的优劣不能一概而论。一般来说,地面设置工程造价低、管理方便,而且对操作人员的安全和职业健康有利;而井下设置则便于污泥处置、减轻管道磨损、减少水仓清理工作量、不与地面设施争地、并不会影响地面环境。处理后直接用于井下则在井下处理可节省提升用电。如果大部分的矿井水不用于井下,则在井下进行预处理再送到地面进行后续的处理是一个较好的方案。总之,各个矿井存在的突出问题各异,应根据具体情况分析确定。
利用酸性的井下水,必须对水进行处理以减少酸性水对管道和设备的腐蚀。在缺水的地方,一些矿井对高矿化度的井下水进行除盐,供给矿井的生活用水。这些技术方案和工程对井下消防、洒水也同样会出现,故在条文中列出。

4.3.3  设于井下的水处理构筑物应根据井巷工程的特点进行布置,应做到紧凑、便于管理和检修;应设置人行栈道,并应留出设备进、出通道。

▲ 条文说明
4.3.3井下水处理站布置在岩石或煤层的硐室中,能利用的空间有限;且井下岩石硐室的工程耗资大,在可能的条件下应尽量节省工程量。本条提醒设计时注意井下工程的这些特点,防止出现布置松散或不便操作的两种偏差。

4.3.4  生活污水再生复用于井下洒水时应符合下列规定:

1  再生水处理流程应包括二级生化处理、深度处理和消毒;

2  深度处理应包括超滤或活性炭吸附;

3  再生水水质应符合现行国家标准《城市污水再生利用城市杂用水水质》GB/T 18920中的车辆冲洗水质指标;

4  水处理设施发生故障时应及时关闭污水再生水管道,并应能及时切换成其他水源进入井下;

5  设计兼用于紧急供水服务的井下洒水系统,不应采用含生活污水的再生水。

▲ 条文说明
4.3.4如第4.1.4条的条文说明所述,缺水地区面临污水再生水下井的压力。为避免再生水下井带来的风险,增加本条。在煤矿设计中,污水再生水用于井下防火灌浆、混凝土施工是常用做法。与地面的应用相比,这些用水项对再生水没有特殊要求。但是,煤矿井下洒水包括喷雾防尘用水,由于水滴喷成雾状散布在空气中,可能与人体发生接触,存在着危害井下人员健康的风险,故以前一直未对污水再生水下井作出规定。考虑到在特殊情况下,污水再生水下井难以完全避免,故参考国内外研究成果,提出保证水质的要求,务求最大限度降低风险。
调研中记录的再生水下井的实例中采用的是图1所示的水处理工艺。
煤矿井下消防、洒水设计规范(附条文说明) GB 50383-2016
图1污水再生用于煤矿井下的水处理工艺

5给水系统

5.1系统选择

5.1.1  井下消防、洒水宜采用消防与洒水合一的给水系统。技术经济确实优越时,可采用分质、分压供水系统。

▲ 条文说明
5.1.1为节省造价,一般宜采用合一的供水系统。不同功能水压或水质要求相差较大时可采用(1)高压主系统在必要的分支上减压或低压主系统的支管上再加压;(2)统一优质水系统或普通水质主系统引水再处理等方法。但对于上述方法难以实现或太不经济时可采用分压、分质系统。
本条除对原条文进行了文字精简外,在条文中直接明确提出了分质、分压系统的概念。有提高分系统供水可选性的意思。除了煤矿井下的用水项所需的水压、水质相差较大外,井下供水水源又趋于多元化,就使井下采用分质或分压系统的合理性增加。但在多数情况下分系统供水的造价高于合一系统。需慎重选择。

5.1.2  井下消防、洒水宜采用静压给水系统,当不具备条件时,可采用动压给水系统,也可采用以一种给水方式为主、另一种给水方式为辅的混合给水系统。

▲ 条文说明
5.1.2静压供水稳定、节能、保证率高。凡有利用静压的条件或可以采取措施创造条件利用静压时就要尽量利用静压,而在确实无条件时用动压系统来满足要求。这是井下消防、洒水系统的一般设计原则。

5.1.3  采用再生水水源供水的井下洒水系统管道严禁与生活饮用水系统直接连接。生活饮用水水源作为备用水源时,系统间应采用间接连接方式,并应符合下列规定:

   1  生活饮用水系统应先进入中间水池,通过中间水池接入井下洒水系统;

   2  中间水池的生活饮用水进水管最低点应高于水池溢流水位150mm。(自2023年6月1日起废止该条,▶▶点击查看:新规《建筑防火通用规范》GB 55037-2022

▲ 条文说明
5.1.3不同系统间建立联系是为了提高供水的保证率。但保护优良水质不受污染的意义也非常太。本条规定是要求设计者做好全面考虑和周密的安排。防止逆流污染的问题,在发达国家很受重视,有很多立法和专门技术。从我国国情看,由于利用多种水资源的可能性较大,更应在给水系统可靠性及防止污染上提出高的要求,在技术上多做些工作。新近修订的国家标准给水、排水设计规范在防止交叉污染方面有很大程度的加强。很多要求和提示可供井下供水设计参考。本条是强制性条文,必须严格执行。

《煤矿井下消防、洒水设计规范[附条文说明]》GB 50383-2016

5.2水池、蓄水仓

5.2.1  矿井必须设置地面水池与井下消防、洒水系统相连。在特殊情况下采用其他供水设施代替地面水池时,其可靠性及供水能力均必须大手地面水池。(自2023年6月1日起废止该条,▶▶点击查看:新规《建筑防火通用规范》GB 55037-2022

▲ 条文说明
5.2.1按《煤矿安全规程》要求,矿井必须有设于地面的储水池。为了系统运行方便、节省电耗以及水压分布合理,设置井下蓄水仓在很多情况下也是需要的。但井下条件复杂,蓄水仓功能的可靠性不如地面水池。故一般井下蓄水仓只起辅助作用,不能完全取代地面水池。
给水工程设计中有三种方法提高供水系统的可靠性:
(1)选用高质量的设备和材料,以增加系统每个元素的可靠性;
(2)设置备用设备,如备用水源、备用泵、双电源、双管输水及环状管网等;
(3)设置储备,在发生故障时提供水量。
其中第三种方法在大多数场合都是重要的。特别是在火灾发生时动力供应难以保证的情况下,储备水量更显得可靠。因井下条件复杂,一般井下各种设施的可靠性比地面的同类设施差得多,故地面水池确实可以起到以防万一的保险作用。《煤矿安全规程》中关于设置地面水池的规定对于在井下已有供水设施的矿井来说,就应该这样理解。
关于地面水池设置,有关标准的要求明确,一般情况下它的意义也是明显的。特殊情况是:有些矿井井下钻眼取用承压的地下水,水从钻孔中可直接利用含水层原有水压通过管道送到用水点使用。这种水源不易受损、不用电源动力、水量及水压充足而稳定,它的供水可靠性大于地面水池。在这种情况下是否仍必须设置地面水池确有不同的看法。美国消防协会标准NFPA123规定:“配水管线必须延伸到每一个工区。例外的是,在井下火灾时动力供应不受干扰的情况下,从合适的矿井井下供水(水源)引出管道是允许的”。上述承压管井的情况属于用可靠性更大的供水设施代替地面消防水池,不应该看作违反规定。本条是强制性条文,必须严格执行。

5.2.2  地面水池的设计应符合下列规定:

   1  水池内为井下服务的容积应大于井下消防储备水量与井下洒水储备水量之和;

   2  井下消防用水的储备水量计算值小于200m3时,应按200m3取值;

   3  井下洒水储备水量应按洒水日用水量的25%计算;小于200m3时,应按200m3取值;

4  水池应分为两格或两座,并应在两格或两座内各存放一部分井下洒水储备水量。(自2023年6月1日起废止该条1、2、3,▶▶点击查看:新规《建筑防火通用规范》GB 55037-2022

▲ 条文说明
5.2.2按本规范第3章规定的消火栓用水流量7.5L/s及火灾历时6h计算的水量为162m3。按目前国内已有设备,一套胶带输送机灭火设备2h用水量为54m3。两项合计为216m3。《煤矿安全规程》规定的200m3最小消防储备水量与此数十分接近,故本规范也照此规定消防水池最小容积。但200m3的储量在目前已经不能满足全部消防用水量,井下可能有用水量更大的固定灭火设备。故虽然规范有200m3的消防储备下限,但并未规定消防储备的上限,在必要时应以储备满足一次火灾的全部消防用水量为妥。
美国国家消防协会NFPA123标准中未明确规定矿井的消防储备用水量,只是规定了矿井供水系统必须能够供给井下灭火所需的总水量。按该标准计算的这个水量为817.56m3。这个水量是按24h消火栓用水量或2h的固定灭火设备的用水量算出的。这个水量应由消防储备水和充足可靠的供水水源共同供给。但现有的储备水比临时取水具有更高的可靠性。为偶然使用的消防需求扩大水源工程,使大量设施平时闲置是不合理的。故美国矿井实际上肯定需要有相当的储备水量。
修订的条文明确储备水池总容积应大于消防储备量与井下洒水调节量之和,并在其他条文中规定了消防储备量及井下洒水调节量各自的计算方法。是为了提高设计人员的可操作性。
本条第1款~第3款是强制性条文,必须严格执行。

5.2.3  地面水池应有确保消防储备水量不作他用的技术措施。(自2023年6月1日起废止该条,▶▶点击查看:新规《建筑防火通用规范》GB 55037-2022

▲ 条文说明
5.2.3在合用的水池中确保消防存储量不作他用的常用技术措施有:
(1)水池中设置与消防储备水分开的日用调节水的隔间;
(2)将日用出水管的标高设于消防储备水位上限以上;
(3)设水位探头和电控装置在水位降到消防储备限时令日用出水阀关闭等。
几种方法都有一定的实际作用,各有优、缺点。效果如何还是取决于管理人员的实际操作。道理很显然,如果操作者一心要使用储备水,任何方法都是阻止不了的。但这些措施能起到报警、提示的作用,避免无意动用储备水的操作者误操作,实际意义很大。《煤矿安全规程》规定“地面消防水池必须经常保持不少于200m3的水量。如果消防用水同生产、生活用水共用同一水池,应有确保消防用水的措施”。在现行国家标准《建筑设计防火规范》GB50016中也有类似的规定。本条是强制性条文,必须严格执行。

5.2.4  在有助于提高灭火效率且具备条件时,也可建设辅助性的井下蓄水仓。

▲ 条文说明
5.2.4设立井下蓄水仓的场合有如下几种情况:
(1)提供距用水点较近的井下储备水量;
(2)提供井下供水系统的调节容量;
(3)减压。
以上目的都是为了提高系统运行的稳定、可靠、方便及节能。如不具备条件或在采用其他技术或设施也能达到目的的情况下则不必设蓄水仓。但目前显然不能完全排除在某种情况下为井下消防、洒水系统设置井下蓄水仓的必要性。故明确列入条文。

5.2.5  在设有井下蓄水仓的井下消防、洒水系统中,蓄水仓可储备10min消防水量,但地面水池的消防水储备量应按本规范第5.2.2条的规定确定。

▲ 条文说明
5.2.5根据本规范第5.2.3条,为了保证消防储备水量平时不被动用,消防储备水池或合建的水池的消防储备部分的出水口与井下管道系统之间平时一般由阀门截断。这样发生火灾时就需要进行阀门的切换。由于地面水池至井下的距离较远,传递信号和操作阀门需要一定的时间。这种情况下,在井下蓄水仓中储存部分消防用水对于提高灭火效率会有明显的作用。类似于地面建筑的初期灭火用水的储备。故参考地面防火规范作出有条件时在井下蓄水仓中储备部分消防用水的相关规定。

5.2.6  在井下消防储备用水与地面消防储备用水合并存放时,水池提供的容积必须按井下消防储备用水与地面消防储备用水中的大者确定。(自2023年6月1日起废止该条,▶▶点击查看:新规《建筑防火通用规范》GB 55037-2022

▲ 条文说明
5.2.6本条规定中日常洒水所需的调节容积是参考现行国家标准《室外给水设计规范》GB50013中关于泵站调节水池容积的规定以及《建筑设计防火设计规范》GB50016中关于水箱储水容量的规定确定的,与现行行业标准《煤矿井下粉尘综合防治技术规范》AQ1020规定的2h的总用水量数量上基本吻合。只是在设计中的2h总用水量的概念尚需进一步说明,故仍采用便于操作的百分比的计算方法。本条是强制性条文,必须严格执行。

5.2.7  井下消防及洒水储备水量应能及时得到补充。

5.2.8  寒冷地区的地面水池应采取防冻措施。

5.3加压、减压

5.3.1  供水系统应保证供水管道及每个用水设备和器具均在允许的压力范围内工作,必要时应设置加压或减压设施以满足最不利点的水压要求。

5.3.2  加压泵的设置应符合下列规定:

1  在井筒深度浅、地面水源完全不具备静压供水条件时,加压泵宜设于地面;

2  下列条件时宜在井下设置加压泵:

1)利用的井下水源天然压力不足;

2)井下管道系统往前延伸后出现压力不足。

5.3.3  井下消防、洒水加压设施的设计应符合下列规定:

1  供给整个矿井井下或采区的给水加压设施,宜按固定加压泵站的要求设计;

2  单个采、掘工作面的给水加压设施应与采、掘机组的活动喷雾泵站协调,条件合适时可合成一个泵站;

3  单个用水点的局部增压措施可采用管道泵。

▲ 条文说明
5.3.3本条根据加压设备的规模及是否需要进行频繁移动的特点对其设置的方式作出大致的规定。以便按各自的条件采用完整的或简易的加压系统。

5.3.4  需减压的井下消防、洒水管道宜采用减压阀降低下游管道的水压。在有可利用的空间且位置合适时,也可采用减压水箱或利用用水点的上水平蓄水仓将上游管道中的水压释放,然后再靠静压送往用水点。

5.3.5  减压水箱设计应符合下列规定:

1  水箱容积不应小于管道计算流量的10min水量;

2  进入减压水箱管道的静压不宜超过2.0MPa;

3  水箱上部应有不小于1.4m的检修空间,其周围至少在两个方向上应有不小于0.6m的操作空间;

4  水箱宜采用耐腐蚀材料制造;

5  水箱应装设两个浮球阀。

▲ 条文说明
5.3.4、5.3.5井下使用给水减压阀已经比较成熟,但考虑到在特定的条件下采用水池或水箱减压不但兼有调节功能,并有避免设置和维护复杂阀件等可取之处,故在条文中列入,并根据常规做法对水箱设计的一般要求作出规定。

5.3.6  从水压高于1.0MPa的干管直接连接给水栓、消火栓时宜设减压阀。从静压不大于1.0MPa的管段接出时可采用孔板减压。减压后的动水压力不应大于0.5MPa。

▲ 条文说明
5.3.6第3章作了高压管道设计压力上限的规定。本条对在高压管道上连接给水栓及消火栓时的减压措施按水压高出的程度分简易的和完善的两种选择。因井下需减压的用水点可能很多,全部采用减压阀花费较大。调查中遇到高压干管上接给水栓的情况多用以阀门的开启程度进行调节的简易方法。这种方法使用不方便并加快阀门损坏,故不予推荐。而把孔板减压作为简易的方法纳入规定,同时限定使用范围。

5.3.7  减压阀的设置应符合下列规定:

1  减压阀的位置及出口压力的确定,应保证对静压和计算流量下的动压均能适应,且应满足下游水压的要求。

2  减压阀前的管道应设过滤器。

3  减压阀应按产品的要求方向竖直或水平安装。

4  总干管及采区供水干管的减压阀应采用双阀并联安装。

5  支管减压可采用单阀及带阀门的旁通管。但从高压干管上直接连接的单个给水栓、消火栓,其连接管上的减压阀可不设旁通管。

6  当一个系统有两个及以上进水管,或井下干管形成环状且减压阀位置在环上时,可不设并联减压阀或旁通管。

7  减压阀应在上下两端各设同规格检修阀门。只供单个用水点的减压阀下端可不设检修阀门。

8  减压阀进、出管道上应设压力表。

9  减压阀一端管道靠近减压阀处应设承受管道推力的固定支架,另一端管道上应设相同口径的管道伸缩器。

10  立井井筒中的减压阀宜设置在具有检修空间的壁龛硐室内。

▲ 条文说明
5.3.7根据目前煤矿井下消防、洒水系统上采用减压阀的情况和一些设计者的经验提出本条并说明如下:
1用于井下的比例式减压阀已经研制成功,对于动压和静压的各种场合均能使用。阀的标定工作压力表明阀体的强度能适应上游的最大水压力;而减压比例则说明在上游一定的压力下阀后水压的大小。在较复杂的情况下要实现型号选择和位置正确无误,可能需要按静水时、最大用水时及消防用水时的不同流量作几种水力验算。
2减压阀前的过滤器用于截留水中的固体颗粒。一般采用便于清洗滤网的Y型或N型管道过滤器。
3比例式减压阀竖直安装有利于延长使用寿命,而可调式减压阀则适于水平安装。
4~7减压阀设并联减压阀及两端的检修阀是为了在减压阀检修时不停止工作,以此提高供水的可靠性。对于环状管道及有两进口的系统,当一处减压阀检修时,可通过环的另一半圈或进口向下游供水,故可省去并联减压阀。
条文中关于减压阀旁通管及检修阀设置的规定可参见示意图图2、图3:
煤矿井下消防、洒水设计规范(附条文说明) GB 50383-2016
图2减压阀旁通管及检修阀设置示意图
煤矿井下消防、洒水设计规范(附条文说明) GB 50383-2016
图3不设并联减压阀及旁通管的情况示意图
8设压力表的目的是检查减压阀工作情况。
9减压阀上、下游压差将造成管道轴向的受力荷载。固定支架及伸缩器的作用可见本规范第8.3.1条的条文说明。

5.4管网

5.4.1  井下消防、洒水系统的管道必须延伸到能够对全部用水项进行供水的所有用水点以及井下后期开拓工程的接管处。(自2023年6月1日起废止该条,▶▶点击查看:新规《建筑防火通用规范》GB 55037-2022

▲ 条文说明
5.4.1本规范第3章及第6章对于井下消防和洒水的用水项及用水点作了详细的规定。要发挥这些用水点的功能就需要系统管网把水送到他们能方便使用的地方。如这一点做不到,水量、水压和水质等功能都会落空。这是系统设计的功能性基础,不应出现遗漏。为了不恰当地节省工程量而使系统延伸面不满足要求,是造成系统不能发挥作用的重要原因之一。
虽然根据生产和安全的需要井下的用水点几乎遍及各巷道。但巷道中的消火栓灭火或冲洗巷道等不是在一固定位置长时间使用的用水项。偶然用水时可以从其他巷道的给水栓用水龙带或软管引水至需要的地点临时使用。故只要一个巷道在其他巷道给水栓的服务半径以内,就不必在本巷道内再多设一根管道。局部的固定用水点可采用通过联络巷引入短距离的支管的方法。总之,可以通过合理的布置避免过多的工程量。共用主干管道设在哪条巷道的选择,应按靠近更多用水点及使用、安装和维修方便的原则由设计者具体策划。本条是强制性条文,必须严格执行。

5.4.2  管道系统可采用枝状管网,有条件时宜连成环。

▲ 条文说明
5.4.2根据安全规程的要求及用水点的分布,大、中型矿井的大部分井下巷道都设有洒水管道。在这种情况下,利用联络巷道中增加有限的管道工程把管网连成环就有了条件。而环状管网能大大提高对各点供水的可靠性,对减少管道的水力损失也非常有利。
井底车场具备布置成环状管网的条件。
有一种情况值得讨论。即第5.1.2条所说的不具备静压供水的条件的情况。这种情况对于采用凿井进行开拓的煤矿来说是很少见的。因为既然向地下打井就意味着煤层距地面有一定的深度。静压供水的条件一般都会具备。但是近几年确遇到井筒不太深且井下延伸较远或上翘,从而使矿井的大部分区域只能采用动压给水。这种情况的井下用水储备虽然仍可按第5.2.1条和5.2.2条的规定要求进行设计,但储备水送到用水点还要靠机械加压。这种情况下,除了水泵、水池需增加备份外,系统的可靠性还需管网的合理设计才能实现。双进口、多输水干管以及环状管网是可选的方法。

5.4.3  管网进水口位置的选择及管网的布置应使管道中水的流向与巷道中的风向一致或在火灾时能够临时改变成一致。(自2023年6月1日起废止该条,▶▶点击查看:新规《建筑防火通用规范》GB 55037-2022

▲ 条文说明
5.4.3美国国家消防协会标准NFPA123规定“水流及通风气流必须沿着同一方向,除非有辅助设施可在带有供水管线的巷道处火的上风侧确保灭火供水”。其说明的理由是:“如果火灾在一个风流与输水方向相反的区域,火不得不沿着风流的方向蔓延,而使水流穿过火区。在火区内的管道通常由于各段巷道的顶板燃烧而毁坏。当输水管道发生断裂时,消防人员就失去了水的供应,直接灭火就不可能进行了”。调查中也了解到我国也出现过类似的情况。因烟气与供水的方向相逆,人员就无法靠近火区,灭火工作受阻。总之保证水流与气流同向是很重要的。但我国煤炭行业目前尚未强调这个要求。另外井下风流复杂,存在两侧风向改变的中性点以及着火后风向倒转的进风斜井、斜巷等,如何处理尚无经验。全部巷道都做到水风同向可能是困难的。但要求采矿专业通风设计采用自动风门或风机切换转动方向等措施进行人为控制风向是解决问题的方法。
环状管网供水方向转换灵活,顺风供水容易实现。有条件时应首先采用。本条是强制性条文,必须严格执行。

5.4.4  井下消防、洒水管道的阀门设置应符合下列规定:

1  井下消防、洒水管网应在每个支管起点设控制阀;

2  在管道的直线管段应每隔一段距离设一个检修阀。两个检修阀中间的支管、给水栓或其他洒水点的总数不宜超过10个,且两阀中间的距离不宜超过500m。

▲ 条文说明
5.4.4管网上关键的部位设检修阀是为了提高各点供水的可靠性。在某管段发生故障进行检修时,要求关闭阀门后影响其他用水点的数量尽量少。同时也希望事故中和事故后外泄的水量尽量少,泄水时间尽量短。本条文是参考地面给水工程规范的内容作出的类似规定。
美国国家消防协会标准NFPA123规定井下“供水管道每隔1525m的间距内必须安装检修阀,每个支管与干管连接的地方必须设控制阀。推荐检修阀的间距为305m”。本条规定与NFPA标准的规定说法不同,但是执行结果是基本一致的。

5.4.5  仅在灭火时动用的消防储备水池的出水口应设切换阀。切换阀门应设在便于操作的位置。有条件时应采用可兼用手动开启的电动阀门。

▲ 条文说明
5.4.5井下发生火灾时,井下动压给水系统很可能受影响而不能工作,此时只能立即动用地面水池中的消防储备水。切换阀门是特别关键的组件,应给予重视。类似的重要阀门还有采区管网进水总管的控制阀等。采用电动阀可使其操作迅速。但应考虑防爆的要求。

5.4.6  管道的规格应保证在计算流量下各用水点的水压均能满足用水点中各用水项的需要,且应在经济上合理。确定管道规格时应按本规范第7章规定的管道水力计算方法校核。

▼ 条文说明

5.4.7  阀门、管件的规格宜与相关的管道一致,但在需减压的管道上安装的阀门规格可缩小。

5.5系统功能的扩展

5.5.1  井下消防、洒水系统应根据矿井设计,按煤炭工业相关标准的要求设置用于井下紧急供水的管道接口及配套阀件。按功能要求设置的管道接口可包括替换水源的接入口、实施紧急供水的支管接口,以及放空原有存水的泄水口。

▲ 条文说明
5.5.1煤矿井下消防洒水系统是一个几乎覆盖井下各个重要部位的供水系统。如果矿井井下有可以利用这个系统的其他用水项,就应当从功能到经济的各种因素进行综合考虑,扩展系统的功能。
本条的规定是按照矿井井下紧急避险系统的用水条件提出的。主要是考虑实现紧急供水的可实施性。由于井下洒水系统的水质标准已经有所提高,利用现成管道为紧急情况服务不存在太大的困难。
现在我国的井下紧急避险工程设计缺乏实践经验,如何实施有不同的意见。比如有较多的意见认为要为避险设施单独设一个供水系统。表面上看单独系统比借用洒水系统可以提高标准、做得更完善,但实际上不一定合理。因为事故发生的情况难以把握。由于探测技术的发展以及井下开拓、采煤和运输工艺及安全措施的采用,发生事故的频率总的来说是很低的。一个管道系统放置一二十年不用,它的管道和阀门会出现很多不适合使用的状态。另外,设计者也不能不考虑工程的经济性。从这些问题出发,在条件具备的场合利用井下消防、洒水系统倒是一个很强的可选项。

5.5.2  井下消防、洒水系统在由正常运行转为紧急供水时需要打开和关闭的管网阀门,应设于操作方便、不易受到损害的地方,且总数不宜超过6个。

▲ 条文说明
5.5.2本条的规定是为了实现转换功能的操作方便。

5.5.3  井下消防、洒水系统与紧急供水水源的连接,应按本规范第5.1.3条的规定采取防止交叉污染的措施。

▲ 条文说明
5.5.3各种功能有不同的水质要求,可能由不同水源供水,设计中应避免出现交叉污染,造成意外损失。

 

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