关于煤矿井下供水施救系统在设计中应考虑及注意的几个问题

（昆明煤炭设计研究院 云南昆明 650011）

摘要：随着经济的发展，社会对于煤炭需求量不断增加，煤炭开采市场异常繁荣，众多的煤矿得到建设以及生产。但是煤矿开采非常复杂，受影响因素多，一旦操作不当极易发生安全事故，严重威胁工作人员生命健康。因此，煤矿企业必须要为煤矿设置专业的安全避险系统，其中就包括井下供水施救系统。它是在灾害期间为井下人员提供饮用水源的安全系统，以保障被困人员安全。鉴于其重要性，必须要对其进行科学地设计。本文首先分析了煤矿进行供水施救系统，并且以实例探讨设计要点。

关键词：煤矿；井下供水施救系统；设计要点

引言

煤矿井下施救系统是煤矿井下安全避险“六大”系统之一。通过科学的井下施救系统的设计以及施工，能够在灾害急救之时，为被困人员提供生命所需水源，达到抢险救灾，施救的目的。

1煤矿井下供水施救系统

由于煤矿生产环境的特殊性，矿井的地质条件、开采难易程度都不尽相同，这就使得煤矿生产面临的安全事故风险较大，因此，确保矿井生产安全至关重要。为此，创新设置了安全避险“六大系统”，其中就包括井下供水施救系统（图1）。

供水施救系统也即消防防尘供水管道系统，设置该系统的目的是为安全避险提供服务，通过管路、阀门等构成完善的施救系统，在矿山发生灾变时，为井下提供生活饮用水和输送营养液的系统。其主要由储水池、过滤装置、供水管路、三通及阀门等组成。对于供水施救系统设计，必须要符合以下要求：首先，用水量的设置必须要符合各类消防防尘设施的有关标准（表1）。其次，供水施救系统可以与生产供水系统共用，施救时水源应满足生活饮用水水质卫生要求。供水施救系统应优先采用静压供水，当不具备条件时，采用动压供水。供水施救系统的配套设备应符合相关标准的规定，纳入安全标志管理的应取得矿用产品安全标志。

2煤矿井下供水施救系统设计要点分析

2.1实例概况

该煤矿现主采煤C5层倾角3-14°，平均煤厚2.1m，属近水平、缓倾斜共存的中厚煤层，为高瓦斯矿井，煤尘不具有爆炸危险性。矿井设计生产可采储量1200万吨，核定年生产规模45万吨。采用斜井开拓，长壁式采煤方法，全部垮落法管理顶板，目前为11508采煤工作面及11511回风巷、11511运输巷两个掘进工作面。

2.2供水施救系统设计要点

2.2.1供水水源

依据矿井设计，选择主井口附近的地面高位水池为供水水源，设计容量300m?，主要供地面生活用水以及井下生活用水；污水处理站一个（日处理能力为400m?），生产用水主要由污水处理站处理井下废水和高位水池自来水补充供给。供水施救系统跟防尘供水为同一管路，高位水池与污水处理站管路在井口相通，可通过控制阀进行转化，供应井下自来水进行施救。

2.2.2供水施救系统管网布置

矿井防尘系统采用静压供水，主要运输巷、各采掘工作面巷道内均敷设防尘供水管路。防尘管路系统为（未注明主管路全部为DN100）：

（1）主斜井探煤上山1480皮带下山11508采面联络巷11508采面回风巷。

（2）主斜井探煤上山1480皮带下山11508采面运输巷。

（3）斜井探煤上山1480皮带下山11511采面联络巷11511回风巷掘进。

（4）斜井探煤上山1480皮带下山11511采面联络巷11511运输巷掘进。

防尘主管路上的支管均采用DN15钢管，主要运输巷道每隔50米、回风巷道每隔100米均设一“三通”支管闸阀

2.2.3供水量验算

供水施救系统即在矿井灾变时，为井下输送水源，因此，供水施救系统设计中必须要做好供水量的计算工作。

首先，以某一采区为例，供水量计算的有关条件如下：地面高位水池（标高为+1690）；11508采煤工作面（标高为+1450）、11511回风巷掘进工作面（标高为+1469）；11511运输巷掘进工作面（标高为+1444）；分别计算位压差知：

11508采煤工作面=1690-1450=240

11511回风巷掘进工作面=1690-1469=221

11511运输巷掘进工作面=1690-1444=256

根据以上结果知，11511回风巷掘进位压差最小、水压最小、流量最小、供水量也最小，若11511回风巷掘进水量满足，则其它掘进工作面的供水量都能够得到满足。

2.2.4采区供水量计算

供水量计算时要分为正常生产期间与灾变阶段两种情况。在正常生产期间，该矿供水量计算。11508采面、11511回风巷掘进、11511运输巷主管路管径均为DN50，按理论压力平均分配原则计算水量：

P11508采煤工作面=ρgh=1.0×103×9.8×240=2.423Mpa

P11511回风巷掘进工作面=ρgh=1.0×103×9.8×221=2.231Mpa

P11511运输巷掘进工作面=ρgh=1.0×103×9.8×256=2.584Mpa

p总=2.423+2.231+2.584=7.238Mpa

式中，p总为三个采区的位压差之和

Q总=200m?/d/24=8.333m?/h

式中Q总为井下一天的总供水量

Q11511回风巷掘进工作面=Q总×（P1504/p总）=8.333×（2.231/7.238）=2.569m?/h

在灾变自救期间需水量计算中，11511回风巷掘进单班最多工作人数为8人，一个成年人正常每小时的需水量为：Q需=2000/24=83.3ml；自救期间需水量为：Q11511=8×83.3=666.4ml/h=0.007m?/h

故Q11511>Q·11511

由此可知，按照目前供水量，各作业点水量完全能够满足自救需要。

2.2.4管路安装

关于采煤工作面上，在11508工作面上下口40米各设1施救站，施救站每处分出五个分支接￠10闸阀供施救用水。采煤面运输巷每隔50米设一三通及闸阀，采煤面回风巷每隔100米设一三通及闸阀，运输巷及回风巷每隔200米设一处施救站，每个施救站每处分出个五个分支接￠10闸阀供施救用水，以上供水施救装置要随着工作面的回采不断向后移设。关于掘进工作面，11511回风巷、11511运输巷掘进巷道在距工作面40米处各设1处施救站，分出五个分支接￠10闸阀供施救用水；每隔50米设一三通及闸阀，掘进面每隔200米设一供水自救站，每个施救站分出五个分支接￠10闸阀供施救用水。主要进回风巷每隔100米设一三通及闸阀，运输巷每隔40米设一三通及闸阀。机电硐室、绞车房、水泵房等有岗位工作业的地方必须设三通及闸阀。安装位置应尽可能接近工作场地，最远不超过40米，保证井下工作人员在发生灾害时有足够的时间进入并开启施救装置，真正起到救灾防护的作用。特殊情况或特殊需要时，按要求的地点及数量进行安装。宜考虑在压风施救地点就地供水。单独供水施救系统，一般主管选用DN50，支管选用DN25。主要大巷或岩巷管路采用托管梁吊挂时，安装高度为水管的U型卡或管路法兰盘最低点距离水平地面高度1.8m；管道梁间距为3m。采掘工作面的管路吊挂要求距底板高度为1.2m～1.3m，每组吊挂点钢丝绳卡不少于3个，绳卡间距50mm，绳卡必须上紧，压入量不低于钢丝绳直径的1/8。敷设管路应与巷道起伏一致，同一坡度内管路必须成一直线。管路过交叉点时，应设过门管路，拱形巷道沿齐脸依据巷道形状过路，矩形巷道沿顶板过路或高度不低于轨面上2.4m过路。供水施救部件齐全完好，阀门手柄方向一致，且与主管平行。供水点前后2m范围无材料、杂物、积水现象。宜设置排水沟或安装排水管。管路安装完毕后，应先刷一遍防锈漆，面漆为天蓝色；法兰盘、紧固螺栓及快速接头、阀门，应先清除表面灰尘刷一遍防锈漆，表面漆为黑色。管路及各供水施救部件应采用反光材料制作标志牌，边框白色、蓝底白字；三通支管、阀门张贴于正面中间部位，巷道内每隔100m安装一张标志牌，张贴于管路中间部位。

结束语

总之，煤矿井下施救系统是煤矿生产安全避险“六大系统”的有机组成部分。为了提高煤矿安全生产能力，充分发挥六大系统的安全避险功能，必须要做好井下施救系统的设计工作，从供水水源、管路敷设、水量计算、安装等多方面确保井下供水系统的科学、合理、有效。

参考文献

[1]刘坚.井下供水管网自动调节与监控系统研制与应用[J]. 电子设计工程. 2012（04）

[2]王文.煤矿井下安全避险“六大系统”工程设计探讨[J].机械管理开发.2012（04）

[3]李莹莹.矿井供水管道监测系统的设计[J].工矿自动化.2012（04）

作者简介

马彬（1966—），男，专科，工程师，1988年7月毕业于重庆建筑工程学院昆明分院，毕业后至今在昆明煤炭设计研究院任职，主要从事给排水工程设计工作。