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1、 项目6 矿井防尘洒水系统设计任务1 矿井防尘洒水水源、管网系统及用水量计算 一一、矿井防尘洒水水源一一)矿井洒水的水质要求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。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。二二)供水水源选择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。序 号 项 目标 准1悬浮物含量不超过30mg/L2悬浮物粒度不大于03mm3pH值694大肠菌群不超过3个/L任务1 矿井防尘洒水水
2、源、管网系统及用水量计算 三三)防尘供水形式的选择防尘供水形式的选择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。 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。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差，作为下水平使用的静压供水水源，形成供静压供水系统。 图6-1 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43215图6-2 巷帮淋水源的静压供水系统1地面净水
3、池；2井筒；3供水管；4淋水巷道；5集水仓32514图6-3 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）123434下水平上水平任务1 矿井防尘洒水水源、管网系统及用水量计算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。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。3利用地面给水作为水源的静、动压供水图6-4 动压供水1进水管；2水泵12图6-5 水箱控制1注水管；2供水管；3压风管；4专用水车42
4、1 3图6-6 水箱控制1地面净水池；2水泵；3井筒；4供水管432 1任务1 矿井防尘洒水水源、管网系统及用水量计算二、管网系统一)管网布置形式及选择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。 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：（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
5、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。任务1 矿井防尘洒水水源、管网系统及用水量计算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DN2
6、5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
7、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1525m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。任务1 矿井防尘洒水水源、管网系统及用水量计算三、矿井防尘用水量的计算矿井防尘设计用水量Qs可按下式计算：QsK（Qc+QJ+Qy+Qf+Qx +Qq）式中 Qs矿井防尘用水量， m3/h； K富余系数，取1.251.35； Qc各采煤工作面防尘用水量之总和，m3/h；QJ各掘进工作面防尘用水量之总和，m3/h；Qy主要运输巷的运输及转载系统防尘用水量之总和，m3/h；Qf运输大巷风流净化水幕用水量之总和
8、，m3/h；Qx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Qc1 计算式如下：Qc1QkQz m3h式中 Qk每一处的湿式钻孔用水量，可取Qk3m3h； 任务1 矿井防尘洒水水源、管网系统及用水量计算 Qz每一工作面的煤层注水流量；Qz=1.3AGql m3h(6-3)
9、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，th； q1吨煤注水量，q10.020.035m3t。2）采空区灌水用水量Qc2 计算式如下： Qc2ncQd m3h(6-4)式中nc每一工作面的灌水孔(管)数； Qd单孔灌水流量，倾斜分层超前钻孔采空区灌水流量可取lm3h，回风顺槽 采空区水管灌水可取6m3h，水平分层采空区灌水可取2m3h。任务1 矿井防尘洒水水源、管网系统及用水量计算3）采煤机内外喷雾用水量Qc3 可按表选用：4）液压支架降、移架、放煤时喷雾水量Qc4Qc4nc4q4(6-5)式中 nc4同时使用的架间、放煤口喷雾喷嘴
10、数。 q4喷嘴流量，m3h，可取0.2m3h。5）湿式煤电钻打眼用水量Qc5可取Qc50.5m3h。6）爆破落煤喷雾用水量Qc6可取Qc61.2 m3h。7）冲洗煤壁用水量Qc7可取Qc7l.2m3h。8）出(攉)煤洒水量Qc8Qc8Gq8 m3h 式中 q8吨煤洒水量，q80.020.035m3/h； G工作面平均小时产量，th。 9）运输顺槽转载点喷雾用水量Qc9Qc9nc9Qcz m3h(6-7)式中 nc9转载点个数； Qcz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0.2m3h计算。任务1 矿井防尘洒水水源、管网系统及用水量计算 10）进、回风顺槽风流净化水幕用水量Q
11、c10Qc10nc10Qcm m3h(6-8)式中 Qc10一喷嘴个数； Qcm一个喷嘴的喷雾流量，设计时可按0.10.15m3h计算。 11）回风与运输顺槽巷冲洗沉积煤尘用水量Qc11 可取Qc112m3h。 12）单体液压支柱乳化液用水量Qc12 采用单体液压支柱支护时，应把乳化液用水量Qc12考虑在内。各采煤工作面防尘用水量之总和Qc为：机采或综采工作面防尘用水量之和Qcg与炮采工作面防尘用水量之和Qcb的总和。 即： Qc=Qcg+Qcb m3h(6-9) 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
12、施，可选取其中用水量较大的一项进行计算： QcgQc1(或Qc2)+Qc3+Qc4+Qc9+Qc10+Qc11+Qc12(6-10) QcbQc1(或Qc2)+Qc6(或Qc7或Qc5)+ Qc8+ Qc9+Qc10+Qc11+Qc12 任务1 矿井防尘洒水水源、管网系统及用水量计算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Qj1Qj1=nj1Qh(6-12)式中 nj1凿岩机同时工作台数，台；Qh单台凿岩机用水量，Qh0.3
13、m3h。2）湿式煤电钻打眼用水量Qj2Qj20.5m3h3）爆破落岩风水喷雾器用水量Qj3Qj31.5m3h4）爆破落煤喷雾用水量Qj4Qj41.5m3h5）冲洗岩(煤)帮用水量Qj5 ”Qj5lm3h6）装岩(煤)洒水用水量Qj6Qj6Gq6式中 G掘进工作面平均小时产量，th；装岩洒水时，取 0.02m3/h；装煤洒水时，取0.030.035m3h。7）装岩机装岩喷雾用水量Qj7可取Qj70.5m3h。任务1 矿井防尘洒水水源、管网系统及用水量计算8）掘进机喷雾用水量Qj8Qj8Gq8 m3h (6-13)式中 G掘进工作面平均小时产量，th；q8吨煤喷雾水量，可取0.020.35m3/h
14、。9）掘进机配套湿式除尘器喷雾用水量Qj9根据除尘器型号及用水方式确定其用水量，可取Qj91.51.8m3h。10）锚喷支护混凝土喷射机上料口除尘器喷雾用水量Qj10根据除尘器型号确定喷雾用水量，可取Qj100.8m3h。11）混凝土喷头用水量Qj11可取Qj110.8m3h。12）转载点喷雾用水量Qj12根据煤的水分大小选取适宜流量的喷嘴，设计时可按0.2m3h计算。13）风流净化水幕用水量Qj13Qj13=nj13Qjm(6-14)式中 nj13水幕的喷嘴个数；Qjm-喷嘴的喷雾流量， 0.10.15m3h。各掘进工作面防尘用水量之和Qj为：岩巷掘进工作面防尘用水量之和Qjy与煤及半煤岩巷
15、炮掘工作防尘用水量之和Qjmb，加上煤巷机掘工作面防尘用水量之和Qjg的总和。任务1 矿井防尘洒水水源、管网系统及用水量计算即：QjQjy+jmb+Qjg(6-15)式中 QjyQj3(或Qj5或Qj1)十Qj6+Qj7+Qj10+Qj11+Qj13 (6-16)QjmbQj4(或Qj5或Qj2)+Qj6+Qj13；(6-17)QjgQj8+Qj9+Qjl2+Qj13。 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QylQylnyQp1 m3h(6-19)式中
16、 ny喷嘴个数，取46个； Qpl喷嘴的喷雾流量，可取0.3m3h。 2）带式输送机转载点喷雾用水量Qy2Qy2nyQp2 m3h(6-20)式中 Qp2喷嘴的喷雾流量， 0.2m3h。 3）装车站喷雾用水量Qy3 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0.40.6m3h，3t矿车可取1.53m3h。4）翻罐笼卸载喷雾用水量Qy4Qy4，nyQpl m3h 任务1 矿井防尘洒水水源、管网系统及用水量计算 主要运输巷道的运输及转载系统防尘用水量之和Qy可由下式求得：QyQy1+Qy2+Qy3+Qy4(6-22)4.运输大巷等风流净化水幕
17、用水量可按下式计算： Qf=NnyQp2 m3h(6-23)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。任务二 管网水力计算、管路选择和水压控制管网水力计算、管路选择和水压控制 一、管网水力计算步骤一、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
18、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=12 m/s（设计时取v=0.60.9 m/s）；消防管v=2.53 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二、管网水力计算和管路选择1管路规格的确定管路规格的确定给水管道的水流速度，宜按表6-3采用。公称直径 (mm) 1520 2540 5070 80 水流速度 (m/s) 1.0 1.2 1.5 1.8 任务二 管网水力计算、管路选择和水压控制管网水力计算、
19、管路选择和水压控制如果已经给定流量Q和选定的流速v，那么，按Q=Sv计算出水管的计算内径dj=1.1287 (Q/ v) 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=0.60.9 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dj要大出1mm，即。d=1+dj。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
20、管。任务二 管网水力计算、管路选择和水压控制管网水力计算、管路选择和水压控制钢管道的管壁厚度应按下式确定：j+2.5 j= 0.5Pd/( )式中 设计采用的钢管壁厚(mm)； j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)； 钢的最大许用应力(MPa)；普通钢为113，优质钢为133； 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管路的沿程摩擦阻力计算任务二 管网水力计算、管路选择和水压控制管网水力计算、管路选择和水压控制任务二 管网水力计算、管路选择和水压控制管网水力计算、管路选择和水压控制任务二 管网水力计算、管路选择和水压控制管网水力计算、管路选择和水压控制
