文档库

最新最全的文档下载
当前位置:文档库 > 最新矿井防尘洒水系统设计

最新矿井防尘洒水系统设计

矿井防尘洒水系统设计

矿井防尘洒水设计是矿井设计的重要内容,属于安全技术措施的一部分,目的在于解决矿井生产的劳动卫生和生产安全。《规程》明确规定:“矿井必须采取综合防尘措施,并建立完善的防尘洒水管路系统。”因此,必须做好矿井防尘洒水设计。

防尘设计的依据:

(1) 煤层条件:包括煤层厚度、倾角、层数,煤含水量,煤自燃和煤尘爆炸特性等。

(2) 矿井设计及生产资料:包括井田范围和开采规模,开拓开采系统,巷道布置,采、掘工作面数目和位置,运输环节与系统布置;巷道断面、长度、坡度及支护状况;采用的采煤方法,采区的接替计划和布置;井口及水平标高,运输大巷、运输上山长度及坡度等。

(3) 矿井采、掘、装运的机械设备、类型、数量及在井下的配置状况。

(4) 井田范围气象条件,地面水源分布及补给状况,矿井涌水量,含水地层的水量水质等。

(5) 防尘洒水所需的技术经济资料。

防尘洒水设计的基本内容和程序是:选定防尘洒水水源;确定洒水管网布置系统;选择和布置洒水器及数量;确定供水量;选择材料和配件;管网水力的计算;供水压力的控制;水泵选型;概算防尘洒水费用等。通过防尘洒水设计,应提供的设计成果包括:防尘洒水系统图;设备、材料明细表;施工图(包括防尘洒水安装平面图和洒水管道在巷道中的安装图);矿井洒水器配置图;非定货装备的施工大样图;施工设计说明书。

第一节水源与供水形式的选择

一、矿井洒水的水质要求

1.井下消防、洒水及一般设备用水标准见表4-1。

表4-1 井下消防洒水水质标准

最新矿井防尘洒水系统设计

注:滚筒采煤机、掘进机等喷雾用水的水质除符合表中的规定外,其碳酸盐硬度应不超过3m mol/L(相当于16.8德国度)。

2.高压喷雾用水同国家生活饮用水标准。

3.特殊设备用水按设备厂家提供的水质标准。

二、供水水源选择

矿井可供选择的供水水源有很多,包括地表水、矿井水和工业或生活用水等。应根据矿井具体条件,本着有效利用水资源,降低用水成本,节约用水,循环利用,保护环境等原则,合理选取供水水源。

三、防尘供水形式的选择

防尘供水形式是开展防尘工作的基础。供水形式的确定取决于水源。现场采用的有以下几种形式:

1.利用井下水为水源的静压供水

井下水源可以是巷道的水沟水、淋帮水或含水

层水。因水源不同,这种供水系统又可分为:

最新矿井防尘洒水系统设计

1)用井下排水泵将井底水仓中的水排至地面

水池,通过沉淀过滤的清水经输水管网送至各用水

地点。如图4-1 所示。

储水池一般应设在地面,水池容量一般不得小

于一班的耗水量。水池标高的选择,应满足用水点

水压要求及考虑管材设备的耐压强度。有时地面水

池距离井底高差太大,需要采取降压措施,北方地

区冬季需要考虑防冻等问题。

这种供水形式的优点是水压稳定,便于管理。

2)收集井下淋帮水、裂源水,汇于集水池中,

用专用水泵将水送至地面,然后经管网送至井下各用水点。如图4-2 所示。该系统取水方式与前一种

情况类似,但淋帮水、裂源水比井下水仓水的水质要好得多,一般不需要沉淀或过滤。只是需要有淋水、裂隙水条件的矿井方可采用。主要优点是水压稳定,水质较好,管理方便。

最新矿井防尘洒水系统设计

3)收集上水平的巷道淋帮水或裂源水于集水池中,充分利用上水平上存在的一定高

图4-3 上水平巷帮淋水供下水平使用 1—总回风大巷;2—集水池;3—水管; 4—上山(或斜井)

1 2 3 4 3

4

下水平 上水平 图4-2 巷帮淋水源的静压供水系统

1—地面净水池;2—井筒;3—供水管;

4—淋水巷道;5—集水仓 3 2

5

1 4

图4-1 矿井水源的静压供水系统 1—地面净水池;2—水泵;3—井筒;

4—供水管;5—井底水仓

4 3 2 1

5

差,作为下水平使用的静压供水水源,形成供静压供水系统。如图4-3 所示。

优点:供水网短,水压稳定,水质较好。若上水平有足够的满足生产所需的水的水源,应积极加以利用。这种供水方式在经济和技术方面都是有利的,即使在水源水量有限,不能满足全矿生产需要,也应作为局部供水的水源加以利用。

2.利用井下水为水源的动压供水

1)用井下排水泵或设专用水泵,将井底水仓或集水池的水(不经地面)直接送至井下各用水地点的动压供水系统。如图4-4 所示。

该系统的优点:供水管路短。缺点是水泵效率低,水质难保证,已少有采用。

2)将井下水灌入专用水车,利用压缩空气将水压送到各洒水地点。如图4-5 所示。

最新矿井防尘洒水系统设计

该系统的优点:灵活方便,但贮水量有限,通常只供凿岩机湿式凿岩用水。

利用专用水车、专用注水泵,作为动压供水的方法,为大多数动压注水工作面所采用。也可以不设专用水车,而是注水泵直接与静压管网连接加压实现动压供水。

3.利用地面给水作为水源的静、动压供水

如图4-6 所示。这是一种多渠道供水的方

法,用生活用水补充矿井水的不足,适用于井

下缺水的矿井。该系统供水费用较高;当地面

水源的供应量不足时,往往发生地面生活用水

与井下生产用水相互矛盾,应合理安排水的配

给。

在上面介绍的几种供水系统中,根据现场

实际使用经验,采用集中静压供水系统在技术

经济上较为合理;煤层注水优先考虑采用静压

注水方式,对需要施行煤层高压注水的矿井,

使用移动专用泵联接供水管网加压要比使用专

用水车注水更加方便。

图4-5 水箱控制 1—注水管;2—供水管;3—压风管;

4—专用水车

4 2

1

3 图4-

4 动压供水

1—进水管;2—水泵 1 2

图4-6 水箱控制 1—地面净水池;2—水泵;3—井筒;4—供水管 4 3 2 1

第二节 矿井防尘洒水管网系统及用水量计算

一、管网布置形式及选择

管道与附件(法兰盘、弯头、阀门等)连接成一整体称为管路。井下若干条管路按需要相互联接就构成了矿井管网系统。

矿井防尘管网系统按其结构,可分为树状网和环状网两种类型。所谓树状网是指管网布置像树枝—样。从树干到树稍越来越细,树状分倒立或正立形状受供水方式制约,见图4—7a 、b 。如全矿井从井底水仓集中供水,则管网系统正好是—个正立状树状网。地面水池集中供水为倒立树状网。倒立树状网是矿井防尘常见的管网形状之—,它适用于静压供水的矿井。

所谓环状网是将主干管路连成环状(图4—7c)。由于环联管四通八达,当部分管线损坏时,一侧断水影响范围较小,全矿井或整个采区防尘工作不致中断。环状网适用于生产集中的水平煤层和作业地点所需水压基本均等的矿井或井下相同水平设有几个大小不等的静压水池同时为全矿井供水的矿井。

最新矿井防尘洒水系统设计

最新矿井防尘洒水系统设计

树状网和环状网相比,树状网结构简单、主干管线短、投资少,但可靠性较环状网差。当某一条管路损坏时,在它以后的各分支管路都将断水。环状网则可以克服这一弊病,但主干管路长度常需要成倍增长,造价也就相应增加。在生产实践中究竟采用哪种形式,应以安全可靠、经济合理为原则,结合各矿具体条件因地制宜地选择。

二、用水点装置

1.灭火装置

1)在井下的下列位置应设消火栓:

(1)重点保护区域及井下交通枢纽的15m 以内:

主、副井筒马头门两端;采区各上下山口;变电所等机电硐室入口;爆炸材料库硐室、检修硐室、材料库硐室入口;掘进巷道迎头;回采工作面进、回风巷口;胶带输送机机头。

(2)有火灾危险的巷道内:

斜井井筒、井底车场、胶带输送机大巷每隔50m ;采用可燃性材料支护的巷道每隔50m ;煤层大巷,采区上山、下山、工作面运输及回风顺槽等水平或倾斜巷道每隔l00m ;岩石大巷、石门每隔300m 。

2)在有火灾危险的巷道中,处于其他巷道已设消火栓保护半径之内的区域,可不设消火栓。在一般巷道中,消火栓的保护半径应按50m计;在岩石大巷、石门中可按150m 计。

3)下列位置宜设相应的固定灭火装置:

(1)胶带输送机机头处设自动喷水灭火系统;

(2)马头门内侧20m处设水喷雾隔火装置;

(3)井下变压器、空气压缩机等设备设泡沫灭火系统;

(4)其他经采矿工艺认定火灾危险较大的井下巷道或硐室。

2.给水栓

1)下列部位应设置相应规格的给水栓:

(1)设有供水管道的各条大巷、上下山及顺槽每隔l00m应设置一个规格为DN25的给水栓;

(2)掘进巷道中岩巷每l00m、煤巷每50m设置一个规格为DN25的给水栓;

(3)溜煤眼、翻车机、转载点等需要冲洗巷道的位置。

2)湿式凿岩及湿式煤电钻的引水管或分水器的引水管,注水泵、喷雾泵吸水桶的进水管,宜通过软管与供水系统的给水栓相接。给水栓的规格必须与用水点的最大流量匹配。

3.喷雾装置

1)在井下采掘工作面的采煤机、掘进机截割部、放顶煤工作面放煤口、液压支架产尘源、破碎机等处以及运输系统中、的煤仓、溜煤眼、翻车机、装车机、胶带输送机、刮板输送机、转载机等的转载点上均应设置喷雾防尘装置。采掘工作面的外喷雾应采用由高压喷嘴构成的高压喷雾装置。

2)在下列地点应设置风流净化水幕:

采煤工作面进回风顺槽靠近上下出口30m内;掘进工作面距迎头50m内;装煤点下风方向15~25m处;胶带输送机巷道、刮板输送机顺槽及巷道;采区回风巷及承担运煤的进风巷;回风大巷、承担运煤的进风大巷及斜井。

三、矿井防尘用水量的计算

矿井防尘设计用水量Q s可按下式计算:

Q s=K(∑Q c+∑Q J+∑Q y+∑Q f+∑Q x +∑Q q)m3/h (4-1)

式中Q s——矿井防尘用水量,m3/h;

K——富余系数,取1.25~1.35;

∑Q c——各采煤工作面防尘用水量之总和,m3/h;

∑Q J——各掘进工作面防尘用水量之总和,m3/h;

∑Q y——主要运输巷的运输及转载系统防尘用水量之总和,m3/h;

∑Q f——运输大巷风流净化水幕用水量之总和,m3/h;

∑Q x——矿井消火栓总流量,取27 m3/h;

∑Qq——防治粉尘的其他用水量之总和,m3/h。

1.采煤工作面防尘用水量

采煤工作面防尘用水量包括煤层注水、采空区灌水、采煤机内外喷雾、液压支架移架、回柱喷雾、湿式打眼、爆破落煤喷雾、冲洗煤壁、出煤洒水、工作面顺槽输送机转载

点喷雾、回风顺槽净化水幕、冲洗顺槽沉积煤尘及支架乳化液用水等用水量。由于水炮泥用水量不大,可不计。

1)煤层注水用水量Q c1

计算式如下:

Q c1=Q k+Q z m3/h (4-2)

式中Q k——每一处的湿式钻孔用水量,可取Q k=3m3/h;

Q z——每一工作面的煤层注水流量;

Q z=1.3AGq l m3/h (4-3)

1.3——漏水与注水超流量的综合系数;

A——受注水湿润的煤产量与工作面总产量的比值;

G——工作面平均小时产量,t/h;

q1——吨煤注水量,q1=0.02~0.035m3/t。

2)采空区灌水用水量Q c2

计算式如下:

Q c2=n c Q d m3/h (4-4) 式中Q c2——每一工作面的灌水孔(管)数;

Q d——单孔灌水流量,倾斜分层超前钻孔采空区灌水流量可取lm3/h,回风顺槽

采空区水管灌水可取6m3/h,水平分层采空区灌水可取2m3/h。

3)采煤机内外喷雾用水量Q c3

可按表4—2选用:

表4—2 采煤机耗水量

最新矿井防尘洒水系统设计

4)液压支架降、移架、放煤时喷雾水量Q c4

Q c4=n c4q4 (4-5) 式中n c4——同时使用的架间、放煤口喷雾喷嘴数。

q4——喷嘴流量,m3/h,可取0.2m3/h。

5)湿式煤电钻打眼用水量Q c5

可取Q c5=0.5m3/h。

6)爆破落煤喷雾用水量Q c6

可取Q c6=1.2 m3/h。

7)冲洗煤壁用水量Q c7

可取Q c7=l.2m3/h。

8)出(攉)煤洒水量Q c8

Q c8=Gq8m3/h (4-6)

式中q8——吨煤洒水量,q8=0.02—0.035m3/h;

G——工作面平均小时产量,t/h。

9)运输顺槽转载点喷雾用水量Q c9

Q c9=n c9Q cz m3/h (4-7) 式中n c9——转载点个数;

Q cz——喷嘴的喷雾流量,根据煤的水分选取适宜流量的喷嘴,设计时可按0.2m3/h 计算。

10)进、回风顺槽风流净化水幕用水量Q c10

Q c10=n c10Q cm m3/h (4-8) 式中Q c10—一喷嘴个数;

Q cm——一个喷嘴的喷雾流量,设计时可按0.1~0.15m3/h计算。

11)回风与运输顺槽巷冲洗沉积煤尘用水量Q c11

可取Q c11=2m3/h。

12)单体液压支柱乳化液用水量Q c12

采用单体液压支柱支护时,应把乳化液用水量Q c12考虑在内。

各采煤工作面防尘用水量之总和∑Q c为:机采或综采工作面防尘用水量之和∑Q cg与炮采工作面防尘用水量之和∑Q cb的总和。

即:∑Q c=∑Q cg+∑Q cb m3/h (4-9)

而计算采煤工作面防尘用水量时,应考虑到各防尘措施并非同时全部采用,因此不能采取将全部用水量相加的方法进行计算,对非同时采用的防尘措施,可选取其中用水量较大的一项进行计算:

Q cg=Q c1(或Q c2)+Q c3+Q c4+Q c9+Q c10+Q c11+Q c12 (4-10)

Q cb=Q c1(或Q c2)+Q c6(或Q c7或Q c5)+ Q c8+ Q c9+Q c10+Q c11+Q c12 (4-11) 2.掘进工作面防尘用水量

掘进工作面防尘用水量包括湿式打眼、爆破落岩(煤)喷雾、冲洗岩(煤)帮、装岩(煤)洒水、喷雾,掘进机喷雾、湿式除尘器喷雾、锚喷支护、转载点喷雾、风流净化水幕等用水量。

1)凿岩机湿式打眼用水量Q j1

Q j1=n j1Q h (4-12)式中n j1——凿岩机同时工作台数,台;

Q h——单台凿岩机用水量,Q h=0.3m3/h。

2)湿式煤电钻打眼用水量Q j2

Q j2=0.5m3/h

3)爆破落岩风水喷雾器用水量Q j3

Q j3=1.5m3/h

4)爆破落煤喷雾用水量Q j4

Q j4=1.5m3/h

5)冲洗岩(煤)帮用水量Q j5”

Q j5=lm3/h

6)装岩(煤)洒水用水量Q j6

Q j6=Gq6

式中G——掘进工作面平均小时产量,t/h;

装岩洒水时,取0.02m3/h;装煤洒水时,取0.03~0.035m3/h。

7)装岩机装岩喷雾用水量Q j7

可取Q j7=0.5m3/h。

8)掘进机喷雾用水量Q j8

Q j8=Gq8m3/h (4-13) 式中G——掘进工作面平均小时产量,t/h;

q8——吨煤喷雾水量,可取0.02~0.35m3/h。

9)掘进机配套湿式除尘器喷雾用水量Q j9

根据除尘器型号及用水方式确定其用水量,可取Q j9=1.5~1.8m3/h。

10)锚喷支护混凝土喷射机上料口除尘器喷雾用水量Q j10

根据除尘器型号确定喷雾用水量,可取Q j10=0.8m3/h。

11)混凝土喷头用水量Q j11

可取Q j11=0.8m3/h。

12)转载点喷雾用水量Q j12

根据煤的水分大小选取适宜流量的喷嘴,设计时可按0.2m3/h计算。

13)风流净化水幕用水量Q j13

Q j13=n j13Q jm (4-14) 式中n j13——水幕的喷嘴个数;

Q jm--喷嘴的喷雾流量,0.1~0.15m3/h。

各掘进工作面防尘用水量之和∑Q j为:岩巷掘进工作面防尘用水量之和∑Q jy与煤及半煤岩巷炮掘工作防尘用水量之和∑Q j mb,加上煤巷机掘工作面防尘用水量之和∑Q jg的总和。

即:

∑Q j=∑Qjy+∑jmb+∑Q jg (4-15) 式中Q jy=Q j3(或Q j5或Q j1)十Q j6+Q j7+Q j10+Q j11+Q j13 (4-16) Q jmb=Q j4(或Q j5或Q j2)+Q j6+Q j13;(4-17) Q jg=Q j8+Q j9+Q jl2+Q j13。(4-18) 3.主要运输巷的运输及转载系统防尘用水量

主要运输巷道及转装载点防尘用水量包括电机车运输、集中运输巷带式输送机转载点、装车站及翻罐笼等处的喷雾用水量,计算如下:

1)电机车运输喷雾用水量Q yl

Q yl=n y Q p1 m3/h (4-19) 式中n y——喷嘴个数,取4~6个;

Q pl——喷嘴的喷雾流量,可取0.3m3/h。

2)带式输送机转载点喷雾用水量Q y2

Q y2=n y Q p2m3/h (4-20)

式中Q p2——喷嘴的喷雾流量,0.2m3/h。

3)装车站喷雾用水量Q y3

装车站喷雾用水量应根据煤的水分、矿车容量及单位时间放煤量等条件确定喷嘴个数及喷雾流量。1t矿车可取0.4~0.6m3/h,3t矿车可取1.5~3m3/h。

4)翻罐笼卸载喷雾用水量Q y4

Q y4=,n y Q pl m3/h (4-21) 主要运输巷道的运输及转载系统防尘用水量之和∑Q y可由下式求得:

∑Q y=∑Q y1+∑Q y2+∑Q y3+∑Q y4 (4-22)

4.运输大巷等风流净化水幕用水量

可按下式计算:

∑Q f=Nn y Q p2m3/h (4-23) 式中N——安装净化水幕的总处数;

其它符号同前。

5.防治粉尘的其他用水量

防治粉尘的其他用水量包括对主要运输、通风巷道的定期冲洗、刷白及如隔爆水棚的充水等用水量。这类用水常是临时性的,可根据矿井的具体情况给其他用水量∑q以适当值。

第三节管网水力计算与管路选择

一、管网水力计算步骤

1.根据矿井开拓、采掘工程平面及采掘机械配备布置图,确定洒水地点及选择洒水器类型,并给出消防系统平面布置图。

2.确定各洒水地点的耗水量及工作压头。一般规定最不利点位置的洒水器压力不应小于0.2 MPa。为不使洒水器耗水过多,定点洒水器的工作水压不应大于0.6 MPa。

3.确定各管段的计算流量。

4.根据管网需通过的流量及经济流速选择合适的管径。管网中的流速规定为:洒水管v=1~2 m/s(设计时取v=0.6~0.9 m/s);消防管v=2.5~3 m/s。

5.计算各管段的阻力损失。

6.根据管段所承受的静水压力选择管材及加减压措施。

二、管网水力计算和管路选择

1.管路规格的确定

给水管道的水流速度,宜按表4-3采用。

表4-3 给水管道的水流速度

最新矿井防尘洒水系统设计

如果已经给定流量Q和选定的流速v,那么,按Q=S·v计算出水管的计算内径

v Q

v Q d j 1287.12==π,m (4-24)

在矿井洒水系统设计中,管中水的平均速度v 是按技术与经济比较后确定的,计算得到的经济流速v 的数值在 1.2 m/s 左右;设计中考虑管道使用中的锈蚀和水垢沉积使断面积变小,一般可取v=0.6~0.9 m/s 。

考虑到因水管的锈蚀等对沿程阻力的影响,在选择内径d 时应比计算内径d j 要大出1mm ,即。d=1+d j 。内径大于300mm 的管子可不考虑这一因素。

煤矿井下消防、洒水管道宜采用钢管。最大静水压力大于1.6MPa 的管段应采用无缝钢管;计算水压小于或等于1.6MPa 的管段可采用焊接钢管。

钢管道的管壁厚度应按下式确定:

δ≥δj +2.5 (4-25)

[]2j P d δσφ

= (4-26)

式中 δ——设计采用的钢管壁厚(mm);

δj ——按计算水压算出的理论管壁厚度(mm);

2.5—一考虑制造壁厚公差及腐蚀裕度的附加值(mm);

P ——最大计算水压(MPa);

d ——管道内径(mm);

[]σ——钢的最大许用应力(MPa);普通钢为113,优质钢为133;

φ——焊缝系数;无缝钢管取1.0,焊接钢管取0.8。

2.管路的沿程摩擦阻力计算

钢管道的沿程水头损失应按下列公式计算:

当v ≥1.2 m/s 时

3.12

00107.0j d v i =,m / m (4-27)

当v <1.2 m/s 时

20.31.3

0.8670.000912(1)j v

i d v =?+,m/m (4-28)

式中 i ——单位长度的水头损失(m/m )

其它符号同前。

在特殊条件下,井下管道的沿程水头损失也可采用曼宁公式或海森-威廉公式计算。 计算管段的水头损失为

h w = i ·L

(4-29)

式中 h w ——管段的水头损失,m ;

L ——管段长度,m 。

3.管路的沿程总阻力计算

管网的阻力损失(或称水头损失)包括沿程摩擦阻力和局部阻力。在洒水管网中主要是沿程摩擦阻力损失,局部阻力所占的比例很小,在设计中, 管道的局部水头损失计算应按具体情况分别采用下列两种计算方法:

1)巷道及井筒内的长距离管道应按沿程水头损失的10%计算。

2)水源、水处理站及加压泵站硐室内的管道应按管件逐个计算,然后累加。

若管道局部阻力按摩擦阻力的10%计算,那么,管道的总阻力损失

H = 1.1·Σh w

(4-30) 式中, H ——管道的总阻力损失,m ;

Σh w ——计算各段管道的摩擦阻力之和,m 。

软管的水头损失可按下式计算

21.33

0.00031j v

i d ,m/m (4-31)

第四节 水压控制措施和管路敷设

井下的采煤机组、掘进机组、不同类型的洒水器、消火栓等都有各自的流量和压力要求。因此,防尘设计中就必须考虑压力的控制问题。

压力控制与供水水源的选择关系很大,因供水水源位置的不同,可能造成整个管网的加压或减压,也可能造成局部加压或减压。即使供水水源所提供的自然水头对大部分管网的压力要求能基本得到满足,但局部网点需要加压或减压的情况也总是存在的。

一、水压计算

井下消防、洒水管道系统中某一点的水压值应按下式计算:

p =10-6γ(ΔZ -Δh )g+P 0 (4-32)

式中 p ——管道系统中某计算点的计算水压值(MPa);

γ—一水的容重(1000kg /m 3);

ΔZ ——位置水头差,为计算点至该点管道上游水压已知点(如减压阀、水池计算水面或加压泵出口)之间的几何高差(m);

Δh ——从上游已知点至计算点之间的管道水头损失(m);

g ——重力加速度,9.81m /s 2;

P 0——已知点的水压(MPa),可为系统加压水泵的出口压力或减压阀后的水压。

二、管网的加压措施和水泵选型

1.管网分支的加压

因管网分支供水压力不足,井下局部网点不能满足洒水压力要求时,可以采用压气水箱进行加压,压气水箱因受风压的限制,只能作局部加压,比如掘进工作面湿式凿岩等防尘用水可采用这种方法。

如果静压供水的水源低于用水地点标高时,必须设置加压泵来提高供水压力。

井下加压泵的设置位置,应根据加压泵的服务范围,最好通过水力计算确定,应尽量使管网分支的阻力值不致相差太大,同时还应顾及到加压泵位置不致因开采工作的发展而频繁搬家。

井下加压泵有两种供水连接方式:

1)加压泵与供水管路连接。优点是可以利用供水管道中的剩余压力,减小水泵功率。在局部加压时常用这种连接方式。但必须注意水泵流量与供水管路流量相适应,在水泵吸水管上应设阀门,出水管上设置逆止阀和压力表。

2)设置一定容积的吸水池,水泵从水池中吸水加压。这种方式灵活性较大,水泵便于调节,与管网不发生干扰等优点,但无法利用管网的剩余压力。

2.加压水泵的选型

在洒水设计中,水泵的选型应考虑两个因素:

1)流量。水泵流量应考虑由水泵所担负管网的全部洒水设备耗水量的总和。并考虑洒水系数。

2)扬程。水泵的扬程应包括:洒水设备要求的出口水压、管道总水头损失、泵房内部的水头损失和水泵房至最高位置洒水点之压差,即

H = H出+ H损+ H泵+ H差(4-33) 式中,H ——水泵的扬程,m;

H出——洒水设备要求的出口水压,m;

H损——管道总阻力损失,m;

H泵——泵房内管道的总阻力损失,m;

H差——泵房至最高位置洒水点的标高压差,m。

数值较小可不予考虑。防尘洒水加压泵一般装备2台,一台运转,在设计选型时H

一台备用。由于加压泵一般功率较小,重量较轻,可以不作固定基础,安装在整体框架上,位置可选择在采区车场,上、下山等处适当地点。

三、管网的减压措施

1.静水压力小于2 MPa 时的减压措施。

管网中供水压力远高于洒水设备要求供水压力,低于供水管(钢管、铸铁管)允许承压范围。对此可采取如下办法来消除超过洒水设备额定值的多余水头:

1) 用缩小管径增加流速的办法消除洒水器前的多余作用水头。

2) 在需要减压的支管或洒水器前设置减压阀门。在洒水器前某一支管上设置减压阀时,安装两个截止阀,一个作截流,一个作减压,根据喷雾状况适当调节减压阀。

3) 用电测压力表配合电磁阀(减压阀)控制压力。

4) 在洒水器之前的支管上安装阻力片,阻力片结构如图4-8所示。

上述方法中的减压原理都是靠水流动产生局部阻力来减压的,不能降低管网系统的静水压力。因此,在洒水设计中对管材及配件的选择,都必须以静水压力为依据。

在以上这些减压方法中,设置阻力片的方法较好,具有加工简单,耗材少,承压大,不容易损坏等优点。

单片阻力片的减压幅度一般不大,如果需要消除的剩余水头较大时,可以串联几个阻力片,片间距必须大于管径的30倍,否则将使设计计算结果与实际有较大偏差。

阻力片安装时,必须使锐缘方向对着水流方向,不得倒置,阻力片安装位置前后也要保持有长度为30倍管径的直管段。

2.静水压力大于2 MPa 时的减压措施。

由于压力大于2 MPa 的供水系统静水压力大,若不采取降压措施,在选择管材及配件方面将会遇到困难,而且很不经济。对于这种系统,应该首先将静水压力设法降低到2MPa 以下,然后对多余的作用水头按静水压力小于2 MPa 时减压措施减压。

将静水压力降低到2MPa 以下的具体办法有如下两种:

1) 使用无缝钢管及配件。无缝钢管的承载能力较大,最大可承载5MPa ,但价格较高。例如,九龙岗矿采用外径108mm ,壁厚8mm 的无缝钢管,最大承载能力达到5.2 MPa ,运转良好。

2) 设置一定容积的减压水箱或减压水池。

减压水箱实际上是一个开口的盛水容器,如

图4-9所示。开口的减压水箱在供水系统中是独

立的,或者说是将整个高压供水系统分成两个以

上的、独立的更低压供水系统。地面或上水平的

防尘用水,先注入降压水箱,然后由水箱再将水

注入下部防尘供水系统。如图4-10所示。这样,

减压箱就能降低系统中的静水压力。

减压水箱一般设有两根进水管,其中一根工

作,一根备用,减压水箱设有浮球阀门,以便调

节井下用水量。减压水箱的出水管可在箱体下部

侧壁上接出,或自箱顶接出U 型的虹吸式出水管,以

水流方向

图4-8 阻力片结构 1 2

最新矿井防尘洒水系统设计

最新矿井防尘洒水系统设计

3 4 图4-9 减压水箱的结构 1—进水管;2—球阀;3—浮球;4—供水管 2 1 前段管 高度H ' 后段管 高度H <100m

避免箱底沉渣进入洒水管网。如图4-11所示。

减压水箱的容积一般为1 m 3

,或者按井下5~10 min 消防用水量或 0.5~1 h 的喷雾洒水量计算。水箱由钢板制成,设在斜井、平巷或其它巷道内的减压水箱可以用钢筋混凝土制作,可以作成水仓型式。

减压水箱可设在井筒罐道上厚斜井的壁龛内,也可设在水平巷道硐室内。减压水箱的洒水管最好选择从风井铺设,使减压水箱的位置选择有一定的灵活性,在满足压力的条件下,水箱可设于风井井筒、总回风巷或上山巷道内,设置数量可以不受限制。若洒水管从副井铺设,则减压水箱只能设在井筒内,而且数量最好不要超过一个。

减压水箱中的浮球阀是一个关键部件,由于井下用水很不均衡,水面变化太频繁,使用中阀体极容易磨损,加之井下条件差,球阀杆件

极容易锈蚀,检修不方便,不少矿井改用减压水池

最新矿井防尘洒水系统设计

代替减压水箱。减压水池则不需要浮球阀,且增大

了贮水容积。

水池水位的控制也可采用水位继电器与电磁

闸阀自动系统,实现自动补给水量。减压水池的容

积无统一的规定,有建议按井下2h 的除尘用水量计算,有条件的情况下,水池容积可稍大些。

减压水池位置应根据开采环境灵活确定,应选择地质条件较好,不受采动影响的区域;经减压后的静水压力不得超过2 MPa ,若超过此值过大,就应另外选择恰当位置。

3.管路布置和安装要求

矿井防尘洒水和消防用水管道的布置方式主要取决于所采用的水源情况。

1)采用井下明沟水为水源:加压泵房可设在采区车场内,管道由泵房沿运输机上山敷设,经运输中间巷至回采工作面,沿途供给运煤机、采区煤仓等除尘用水。

2)采用收集顶、底板 含水层水作为洒水水源时:应根据取水地点的位置、标高决定管道敷设路线,并根据自然压头大小,考虑是否加压。

3)在利用地面水作为防尘洒水水源时,管道一般沿副井井筒敷设,经井底车场、主要运输大巷、运输机上山至采煤工作面,以供沿途用水点及采煤工作面防尘洒水用。

由于矿井生产地点分散,除主管路外,井下洒水管路需要按洒水设备的分布状况进行布置。为防止洒水管线不受到破坏,在可能的条件下,洒水管线布设应尽量避开采动沉陷区域。在布设管线区域不能达到稳定条件时,应对管路铺设、管材、接口方式等进行适当处理,防止管道损坏。

管道沿井筒的安装、沿井巷的敷设方法,应严格按施工规范进行。洒水、压风等管线一般同处于巷道一侧,用工字钢等作为支架、U 型托钩悬挂在巷道帮上或放置在巷道底板支墩。如图4-12所示。管料选择在生产现场一般多采用无逢钢管或焊接钢管,主要原因是比较轻便,易于悬挂,每节长度较长,节接头少。铸铁管较便宜,每节长度短,重量大,不方便悬挂。平硐采的矿井,平硐内无分支管道,采用铸铁管沿巷道底板设支墩敷设,南方平硐开拓的矿井较多采用。

图4-11 减压水箱出水管的安装

图4-12 供水主管道的布设几种方法

回采工作面和洒水器支管都采用胶质软管。采煤机组一般选用公称直径D g =25 mm 的胶质软管,配给长度与采煤工作面长度相等,冲洗巷道用的胶质软管D g =50 mm ,配给长度100m (因巷道内一般150m 左右留有管接头);其他地方使用的胶质软管,管经D g =25或12mm ;每个洒水器配给长度5m ,凿岩机配给长度50 m 等根据实际长度选取。

第五节 矿井防尘洒水系统图的绘制

一、井下消防洒水管路系统图及内容

井下防尘洒水管与消防水管一般共用,通常将井下消防管路系统与防尘洒水系统合二为一,也称井下消防洒水管路系统;并且要求同时满足井下消防和井下防尘的需要。井下洒水(消防)管路系统图是表达煤矿井下消防和防尘供水管路系统及有关技术参数的图件,是矿井消防洒水工程设计、施工、管理中的主要图纸。《规程》已经将井下消防洒水系统图列为井工开采煤矿必须及时填绘的反映实际情况的图纸之一。

井下消防洒水管路系统图可分为管路系统工程平面图、示意图和立体图三种。其中管路系统工程平面图是生产中最常用的图纸。矿井防尘系统图反映矿井综合防尘的实际状况,它对于防尘工作采用科学管理是不可缺少的工具。

井下消防洒水管路系统图中的内容主要以样图形式反映,辅助以文字、图例和表格说明。主要内容包括:

(1) 井下管网布置及供水方式;

(2) 消防洒水水源及用量;

(3) 消火栓、阀门及三通、喷雾器、过滤器等的型号,设置位置及数量,净化水幕设置位置;

(4) 井下用水点分布;

(5) 井下管路系统管材及直径;

(6) 减压(增压)设备(设施)及装置的位置;

(7) 井下巷道及硐室名称。

根据井下消防洒水管路系统图,可合理安排井下清洗巷道、清扫落尘等防尘工作。随着矿井巷道的掘进和各采掘工作面位置不断变化,利用井下消防洒水管路系统图可合理调配生产用水和防尘、消防用水,以及防尘洒水设计工作。

最新矿井防尘洒水系统设计

2200

2200 ( a ) ( b ) ( c )

二、井下防尘洒水管路系统图绘制

1.矿井防尘洒水管路系统工程平面图的绘制方法与步骤

1) 先复制矿井采掘工程平面图或矿井开拓方式平面图,删去与矿井消防洒水管路系统无关的图示内容,保留坐标网、指北方向、煤层底板等高线、断层、采区范围境界、巷道及采掘工作面等图示内容,作为底图使用。

2) 根据确定的井下消防洒水管路系统布置方案,用粗单线条表示管路,在底图稿的巷道旁(巷道宽度较大时,可在巷道内)绘制出供水管的主管道、分管道和支管道。

3) 用专有符号绘制供水系统的管路的附属装置,如截止阀、三通、阀门、喷雾洒水器和减压等。管路的附属装置的设置位置和技术性能均应反映设计技术要求。

4

-

1

3

系统

平面

最新矿井防尘洒水系统设计

4) 标注管径及长度尺寸。

5) 用文字说明或浮放表格反映水管路系统图中有关技术参数及绘制依据。对有些在图中反映不出的图示内容,可采用局部放大详图。

6) 绘制图例。

此外,应对全图内容进行合理布局,线条搭配得当,清晰明了。

图4-13为某矿井下消防洒水管路系统工程平面图。

2.矿井防尘系统示意图

矿井防尘系统图填绘的内容包括防尘静压水池,全部主、支干管路,喷雾洒水管路及注水管路系统;井下所有防尘设施;除尘系统和隔爆装置;以及措施施用、煤层水分、粉尘浓度等。防尘系统图及其表示图例如图4-14所示。

最新矿井防尘洒水系统设计

最新矿井防尘洒水系统设计

图4-14 某矿防尘系统示意图

矿井防尘系统示意图具体填绘内容和要求:

1)防尘供水管网

防尘静压水池用统一图例标记(图4-14),根据实际位置在图纸上绘出。在图例符号旁标明注水池的标高和容积。防尘洒水的主、支干管路一般用彩色线条醒目表示出。例如,4"~6"以上的主干管路可用红色2mm粗线、2"~3"支干管用黄色(粗1.5mm)线条全长绘标,并注明行长和管径,例如6"×1500m。洒水喷雾和注水管路,4"~2"洒水管路用蓝色(粗1mm)线条;煤层注水管路用绿色(粗1mm)线条表示,同时注明管长和管径。

管道和水池滤流装置,用所定图例标记接头尺寸和过滤形式及滤网筛孔目数。

2)采掘工作面防尘设施

采掘工作面防尘应注明:工作面编号,开采方式和煤岩性质,煤层水分和游离SiO2含量,粉尘浓度,防尘设施。

3)巷道防尘和隔爆设施

巷道防尘和隔爆设施包括冲洗、刷白、定点喷雾、净化风流水幕和隔爆岩粉棚及水槽棚等。