煤矿井下消防、撒施系统综述.pdf

味粥 遥 翻煤炭工程2 0 0 7年第8 期 煤矿井下消防、洒水系统综述 荆炜 烨， ，张 世和2 l .南京全成建设顾问有限公司，江苏南京2 1 2 .中煤国际工程集团南京设计研究院，江苏 南京 0 0 2 4 2 ; 2 1 0 0 3 1 摘 要文 章甘井 下消防给水系 统、井下 洒水给水系 统、井下消防洒水水 质、管 道毅设与安 装、实 施井下消防 洒水自 动化等方面 进行了 较为 全面 的论述， 对主要环节做了重点 说明， 并给出 了 相应的设 计参 数、 计算公式。为 从事该项工 程的设计与施工提 供了 有益的参考。 关键词井下消火 检;井下自 动喷水 灭火 喷雾降 尘; 风流净 化水幕 中 图分 类号 T U 9 9 8 . 1 ; T I 〕 7 5 3 文献 标识 码 B 文章 编号 1 6 7 1 - 0 9 5 9 2 0 0 7 0 8 4 0 2 2 - 0 3 井下消防、洒水系统包括消火栓给水系统、自动喷水 灭火装置、井下防尘洒水系统以及各类设备用水等。 1 井下消防给水系统 井下消防给水系统是煤矿井下安全的重要保证，井下 消防给水系统由水源及消防水池、井下输水管道、井下消 防给水管网组成。 1 . 1 水源及地面消防水池 水源有以 下几种类型 ①矿井总水源直供;②处理后 的井下排水; ③在井下直接取用潜水。 最终采用何种水源由经济技术比较后确定。 在地面副井井口房附近必须建立专用的并下消防水池， 水池有效容积按井下一次火灾的全部用水量计算， 但最小 不能小于2 0 0 扩， 地面消防水池如果与其他用途水池合 建， 必须保证水池中的井下消防容积不被它用。 消防水池补水 时间为4 8 h , 1 . 2 井下检水管 道 主井井简的井下输水管道，需按罐道梁的间距设活动 支座，每隔l o o m设一个固定支座，固定支座需要单独设计 管道梁，在固定支座之间设伸缩节。 1 . 3 消火检给水系统 在井底车场、井下主要运输巷道、带式输送机斜并与 平巷、上山与下山、采区运输巷与回风巷、采煤工作面运 输巷与回 风巷、掘进巷道等均应敷设井下消防洒水管道， 并每隔l o o m设D N 5 0 支管阀门，阀门 后加快速管接头。 为 了能够迅速扑灭井下火灾，在井下重要部位需要设置消火 栓箱。井下重要部位是主井与副井井底车场连接处、采 区上山口与下山口、带式输送机机头、机电喇室、检修确 室、材料库等。消火栓应设在井壁的壁完内。井下消火栓 给水系统用水量 标准为5 一 I O Us 。矿井生产能力在0 . 9 M t / a 以下时， 采用5 Us ; 矿井生产能力在1 . 2一 3 . O M V a 时， 采用， . 5 Us ; 矿井生产能力在4 . O M V a以上时，采用 1 0 . o va 。设计人员可依据矿井火灾危险程度在5 - I O Us 范围内调整。在计算消火栓出口 压力时， 一般选择0 . 3 -- 0 . 5 A I P a ， 火灾延 续时间可按不 小于6 h 计算。 在布置消火栓 时，应保证有两支水枪的充实水柱同时到达失火点。 1 . 4 井下自动喷水灭火系统 1 9 8 3 年原煤炭工业部发文要求在井下带式输送机必 须安装烟 感或温度连续监测装备，当发生火灾时， 能自 动 灭火。2 0余年过去了，由于种种原因这一基本政策未能得 到很好落实。据了解，美国煤矿最多的就是自动喷水灭火 装置。2 0 0 5年版 ‘ 煤炭工业矿井设计规范规定在带式 输送机巷道易发生火点处.应设置由烟感或温感控制的自 动喷水灭火装置。井下自动喷水灭火装置系统组成主要有 报警阀组、水流指示器、压力开关、末段试水装置、喷头 以及各管段。井下自动喷水灭火装置设计基本参数为保 护巷 道长度为1 4 - 1 8 ., 喷水强度为S U m in 扩 ，喷头 出口压力为0 . 1 - 0 . 2 MP a ，火灾延续时间不小于2 h . 1 . 5 水喷雾隔火装里 水喷雾隔火装置主要设置在主井或斜井至井底车场连 接处，即主井或斜井井底两侧。通过水喷雾可以降低烟气 温度， 达到控制火势的目的。同时也可以隔断井上与井下 之间的火灾联系。水喷雾隔火装置一般要设置三层，层与 层之间相隔3一 S m。水喷雾隔火装置用水量可按喷头数量 累加计算，工作时间为6 h . 2 井下洒水系统 防尘洒水是井下生产的主要环节，它不但可预防尘肺 收稿日期 2 0 0 7- 0 3 一 2 1 作者简介 荆炜 烨 1 9 7 0 一 ， 男， 黑龙 江哈 尔滨人， 给排水工程师， 国家注册监理工程师， 国家注册一级建造师， 现 主要从事给排水工程专业的技术工作。 2 2 万方数据 2 0 0 7 年 第8 期煤 炭 工 程砚 困 诬 舀口 i4- 和活 浦 困 病发生， 还可以防止因明火 而引发的瓦斯爆炸或煤尘爆炸。 2 . 1 喷雾降尘 在井下煤仓 放煤口、 溜煤眼、翻车机、破碎机、 运输 机、转载点和卸煤 点都要安装若干喷头。喷头前压力为。 . 3 - 0 . 5 MP a ，单个喷头出水量为0 . 0 3 - 0 . O S I Ja ，工作时间为 1 0 -1 2 h , 在 炮采工作面， 应对湿式煤电钻、爆破前冲洗煤壁、 爆破时强喷雾降尘、出煤时洒水提供用水。单台湿式钻机 用水量为0 . 璐 一 0 . 1 0 1 /8 ，压力为0 . 巧 - 0 . 3 MP a ，工作时 间一般为8 一 1 o h 。爆破时强喷雾装置要求单个喷头出水量 为0 . 1 - 0 . 3 1/s ,压力为0 . 3 - 0 . 5 M P a ，工作时间为 1 一 2 h a 冲洗煤壁用水食为0 . 3一0 . 5 Us ，工作压力为0 . 2 - 0 . 4 M P a ， 工作时间一般为1 一 2 h 。出煤洒水可借用煤壁冲 洗水枪， 工作时间为1 - 2 h , 放顶煤时， 在工作面放煤口 处 要设置强喷雾装置， 要求单个喷头水量为0 . 1 一 。 . 1 5 1 1 s , 压力为1 . 0 - 2 . O MP a ，工作时间为4一 S h 。在掘进工作面， 应对湿式凿岩机、爆破时强喷雾、装岩机洒水、爆破时冲 洗井壁岩帮提供用水。 如果在掘进工作面使用煤巷或半煤巷掘进机时，其掘 进机的用水童为1 . 3 Us ，管道终端压力要求为0 . 1- 0 . 5 MP a ，工作时间为8 一l 0 h e 2 . 2 井 下风流净化水幕 井下巷道空气中存在大量漂浮的煤尘与岩尘，目前采 取的净化手段主要是水喷雾。风流净化水幕主要布置在采 煤工作面的回风巷，掘进工作面装车点下风向2 0 m处。风 流净化水幕由若干喷头组成， 一只喷头出水量为。 , 0 3 - 0 . 0 8 Us ，压力为0 . 3一 0 . 5 M P . 。工作时间为1 0 -1 2 h o 2 . 3 煤壁注水 在采煤之前向被采煤层注 水， 可达到减少煤尘的目的。 当煤的含水率超过7 时可不注水。 煤壁注水一般是由专用泵进行的，注水量可按吨煤2 0 一 3 5 L 计算，管道终端压力为0 . 1 一 0 . 5 MP a ，工作时间为8 一 1 6 h o 2 . 4 冲洗巷道 在井下所有主要运输巷道、 主要回风巷道、 上山与下 山和正在掘进的巷道都必须进行巷道冲洗，可借消防给水 管 道的 支 管 阀 门 进 行巷 道 冲 洗 。 冲 洗 水量 为0 . 4 一 。 . 6 u 。 ， 压力为0 . 3 - 0 . 5 M P a ， 工作时间为6 一 S h e 2 . 5 描喷工作面用水 在掘进工作面，有些巷道要紧跟锚喷作业，主要是在 巷道壁安装锚杆及进行混凝土喷射。向混凝土搅拌机的供 水量为0 . 4 - 0 . 6 L二 压力为0 . i mp s ，工作时间为4 - 5 h , 式中 林 一地面消防水池有效容积，。 3 ; 认一 井下消火 栓系 统设计水量， US ; Q E一 井下水喷雾隔 火装置计算用水量。Us ; 认 井下自 动喷水灭火装置计算用水量，Le o 3 . 2 消防水童计算 消防水量计算采用公式为 口 ， ， Q , Q , Q , 式 中 Q s 设 计 消 防 用 水量 ， U S . 3 . 3 洒水日用水量计算 洒水日 用水量计算公式采用下式 Q , 3 . 6 K 艺n . g . 0 式中 Q ‘ 一一 全日 用水量， m 3 / d ; K - 漏水与不可预见用水量系数1 . 1 一 1 . 2 ; 、 单台喷雾装置数量或喷头 数量; 9 0 单 台 喷 雾 装 置 用 水 量 或 单 个 喷 头 用 水 量 ， L s , T u 单 台 喷 雾 装 置日 工 作 小时 数 或 喷头日 工 作小 时数，h 。 3 . 4 洒水设计秒流量 计算 洒水设计秒流量计算公式如下 吼 艺n u b 式 中 Q , - 设 计 洒 水 秒 流 量 ， U . ; 、 单 台 喷 雾 装 置 数 量 或 单 个 喷 头 数 量 只 计 人 同 一工作面中各设施中最大用水量者，同一工 作面其它设施用水量可舍去不计 。 井下用水t计算 地面消 防水池有效客积 计算 地面消防水池有效容积计算公式为 F 二3 . 6 口 。 x6Q ‘ x6认 x 2 4 井下消防洒水系统其他要求 4 . 1 井下消防洒水水质标准 井下消防栖水水质除考虑各点设施对水质的要求外， 还要考虑对环境卫生的影响。井下消防洒水水质标准如下 悬浮物含里不超过 3 0 m g / L ,悬浮物粒径不大于 0 . 3 m m , 州 值为6 . 5 一 8 . 5 ， 大肠杆菌群不超过3 个/ L o 4 . 2 井下消防洒水管道毅设 井下消防洒水管道，宜采用消防与洒水合一的枝状管 网，也可以通过联络巷组成局部环状管网。宜使管道水流 方向与巷道中风流方向 相一致。在井下消防洒水主干普上 每隔5 0 0 。左右安装一只检修阀。环状管网上也要安装若干 阀门， 供转换切断与检修用。 从主千管上接出的支管， 都 要在支管上安装一只控制阀门。 各类用水设施前、消火栓 前、 其它消防装置前都要安装阀门。 供设施检修更换用。 井下消防洒水管一般选用无缝钢管。 立井下井输水管宜采用套管式焊接或专用快装管接头。 井下管网宜采用专用快装管接头或法兰盘。 井下管网宜采用托架或吊架固定，如选用吊架固定时， 每隔5 0 。加设一只托架。 立井输水管的降压宜采用降压水箱或减压阀。 各用水 下转第6 0页 2 3 万方数据 睡 务目困煤 炭 工 程2 0 0 7 年 第8 期 .东滩翔 2 0 0 5年7月 1 7日中午1 2 0 0 ,提升机慢速空载运行至 离井口3 0 二时， 4 - 整流柜中 与4 可控硅晶闸管串联的快速 熔断器烧断， 拆开 快熔检 查， 是电 流太大所致。 停掉高压， 换新快熔， 再合高压时， 4 整流柜4 - 快熔又烧断。我们怀 疑是4 - 可 控硅短路造成的， 停了 高、 低压电源，取出4 可 控硅测量阴阳 极电阻均 在2 0 k 1 1 。拆掉4 可控硅快熔，只合 高压电源，测量整流柜交流电压，一切正常。分掉高压 装上4 - 可 控硅， 再合高压电源， 仍正常，当 合2 - 变压器高 压电源时， 3 , 4 整流柜1 , 3 - 可控硅， 快熔全部烧断。 逐一取出3 , 4 整流柜各可控硅， 侧量阴阳极电阻， 均为 2 0 0 k 1 2 左右，阳 极、门极间的电压均正常。 重新装好可控 硅， 先合2 - 变压器， 再合I . 变压器，合低压电源， 没有出 现异常， 当合2 整流柜风机电源时， 4 “ 整流柜4 ， 可控硅快 熔烧断。由于 快熔烧断的瞬间无法检查脉冲是否正常，详 细检查脉冲回路硬件。未发现异常。怀疑是可控硅动态时 出现瞬间 短路， 造成快熔烧断。 改为6 脉动运行，即1 整 流变压器带1 , 2 - 整流柜。派人去厂家测试3 , 4 - 柜全部 可控硅.所有参数均合格。 袅1 6 R A 2 4调沈装置参数修改前后对比表 电枢回路电阻i n 电枢回路电 感自. 】」 电枢电流调节器比例参数 电枢电流调节器积分参数 电枢自 动翻 转的阀值 速度调节器的微分作用时间 / . 附加的无转 矩时间间 隔/ . 原 值 欣 0 1 9 2 . 5 8 0 . 1 9 0 . 0 4 0 . 2 5 8 叩 0 . 01 2 新 值 a 0 1 9 2 . 5 8 0 . 5 认 0 2 8 0 . 0 5 6 〕 0 . 0 0 8 电机 震动前 电压 波形 电 机 嗡嗡 响 时 电压波 形 电移 L 动 /产厂 // /// 篡q 8A fF 电11 L 震动、 嗡嗡 响时 电压波形 圈 1波 形 圈 排除了可 控硅短路的可能性， 那么只有脉冲 位置不正 确能引起短路，于是将脉冲回路的各电路板更换掉， 重新 试车， 运行的 第二天晚上. 出现3 “ 柜无电流、全部电 流都 加在4 “ 柜的现象，瞬间又消失。第三天上午，又出现了上 述现象， 而 且不消失。经测量3’整流柜脉冲板放大板2 4 V 电源只有1 1 V ，于是停电准备检查脉冲电源，这时4 “ 整流 柜4.可控硅快熔又烧毁。拆下3’整流柜上供各脉冲板的 2 4 V电源板，发现零线断裂，焊好后试合高压5次，均无 异常现象。一直运行到现在，再未出现烧快熔的现象。 经分析， 烧快熔现象的原因是由于零线断裂， 操作 瞬间出现干扰脉冲，不同相的晶闸管导通时，三相交流电 源发生短路，导致快熔过流烧断。而零线的断裂则是由于 出厂装配时电路板受到损伤， 加上3 禅 整流柜冷却风机长时 间震动导致损伤加重，致使零线断裂。 4 结语 从两起故障的处理过程可以看出，眼睛看到的常常只 是故障的表面现象.是一种间接结果，无法按正常逻辑推 断原因， 这给查找故障原因带来很大困难。建议各位同行 日 常维护检查一定要仔细， 不能有一丝一毫的马虎大意， 另外， 产品制造中 很小的疏忽会给维护工作带来很大的麻 烦， 建议厂家在制造时要保证质量，不要给运行 带来隐 患。 责任编样郑燕凌 上接第2 3页 设施降压宜选择减压阀、 减压孔板、节流管等。降压水箱 设在立井壁完内。水箱有效容积一般为1 0 m i n 的洒水流量。 降压水箱应采用防腐材料， 并留有 检修空间。 管网升压可选用水泵，其工作泵与消防泵都要设置备 用泵，局部升压时可采用管道泵。 4 . 3 井下消防 洒水管 道防腐 管道、 阀门、 管件、支吊架等防 腐预处理采用风 级， 底漆采用无机富锌底漆， 防护涂料根据井下水酸、 碱度而 定，可采用氮化橡胶系列防腐漆或无机富锌漆。 4 . 4 井下消防洒水自动化 井下消防洒水自动化的组成①火灾自动报替系统应 有手动和自 动两种触发装置; ②消火栓给水系统、自动喷 水灭火系统、 水喷雾隔火装置能在地面显示， 并能控制; ③地面消防水池能集中显示水位。 能控制阀门; ④在井下 消防管网上设置若干压力传感器， 并传到地面集中显示; ⑤管道泵的 就地控制;⑥喷雾洒水装置与设施联动，强喷 雾装置与设施联动外，还能人工就地控制， 风流净化水幕 应做到时控与自控相兼。 贵任编样郑燕凌 6 0 万方数据