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井下消防水減壓閥
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之前介紹高壓減壓閥，現(xiàn)在介紹井下消防灑水系統(tǒng)的作用主要在于消滅因工程外因引起的火災(zāi)，減少工作面的粉塵污染。從產(chǎn)生火災(zāi)的原因上來(lái)看，井下火災(zāi)有的是因?yàn)榫虏僮骺臻g漂浮的煤塵自燃，有的是因?yàn)榫路排凇⒚骰稹⑾鹉z摩擦起火、電路短路引發(fā)火災(zāi)。粉塵來(lái)源于采煤過(guò)程中產(chǎn)生的煤粉、礦石顆粒，其存在嚴(yán)重危害礦井工人健康，同時(shí)，高濃度的粉塵顆粒極易自燃產(chǎn)生爆炸。井下消防灑水系統(tǒng)的工作原理與井下安全隱患相，主要是通過(guò)對(duì)煤體注水，安裝噴霧灑水裝備、風(fēng)流凈化水幕等方式降溫除塵，并在當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)通過(guò)預(yù)先設(shè)置的消防裝置及時(shí)撲滅火災(zāi)。一般而言，與井下消防、灑水系統(tǒng)功能相匹配是井下消防救助隊(duì)，是專業(yè)的消防救助工作人員。井下消防灑水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)與消防隊(duì)的工作相契合，能夠輔助消防人員開(kāi)展救援工作。如井下消防水帶應(yīng)當(dāng)與救助隊(duì)的水帶接口相一致；救援工作的開(kāi)展一般由火源外向火源中心部靠近，為避免水霧與煤塵結(jié)合而成的水煤氣發(fā)生爆炸使救援人員及被困礦工遭受危險(xiǎn)，井下消防設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)預(yù)留暢通的通風(fēng)巷等。總而言之，井下消防灑水系統(tǒng)是綜合的安全保障系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)不容馬虎。
二、井下消防水減壓閥井下消防、灑水系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)
《煤礦井下消防、灑水設(shè)計(jì)規(guī)范》是井下消防、灑水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)每一環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)都有嚴(yán)格的規(guī)定。根據(jù)井下消防、灑水設(shè)計(jì)規(guī)范的要求，井下消防、灑水系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)做到安全可靠、技術(shù)*、經(jīng)濟(jì)合理、使用方便，在具體設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下要點(diǎn)：
1.預(yù)防為主、消防結(jié)合
設(shè)計(jì)井下消防、灑水系統(tǒng)的zui終目的是要保障井下安全，無(wú)論是安全事故發(fā)生以前還是發(fā)生以后，其設(shè)計(jì)都要能發(fā)揮作用、保障安全。井下消防、灑水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)以預(yù)防為主，在安全隱患突現(xiàn)以前將可能造成威脅的因素降低到zui少，以避免事故發(fā)生。如噴水裝置對(duì)操作面降溫除塵，采用難燃設(shè)備防止自燃等。在預(yù)防的同時(shí)，一旦發(fā)生火災(zāi)危險(xiǎn)，消防設(shè)備能夠及時(shí)發(fā)出警報(bào)，使消防救助人員能夠有效利用相應(yīng)的滅火設(shè)備進(jìn)行火災(zāi)救援。因此，井下消防、灑水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)有效結(jié)合預(yù)防與消防功能。
3、煤壁注水
在采煤之前向被采煤層注水，增加煤的含水率，這樣在采煤過(guò)程中就會(huì)減少煤塵。當(dāng)煤的含水率超過(guò)7%時(shí)煤塵就不會(huì)發(fā)生
煤壁能否注水還取決于煤層的地質(zhì)情況，這由主導(dǎo)專業(yè)決定
煤壁注水一般由泵進(jìn)行的，煤壁注水量可按噸煤20～35L計(jì)算，管道終端壓力為0.1～0.5MPa，工作時(shí)間為8～16h。當(dāng)管道終端壓力達(dá)到注水壓力的情況下，也可以用靜水壓力直接向煤壁注水。煤壁打孔使用的是濕式鉆機(jī)，應(yīng)向鉆機(jī)供水。
4、沖洗巷道
在井下所有主要運(yùn)輸巷道、主要回風(fēng)巷道、上山與下山和正在掘進(jìn)的巷道都必須進(jìn)行巷道沖洗，這些巷道一般都敷設(shè)有消防給水管道，可借用消防給水管道的支管閥門進(jìn)行巷道沖洗。沖洗巷道時(shí)可使用DN50/DN25變徑快速管接頭，一端接消防給水管，一端接DN25軟性水管。軟性水管一端配有DN25小水槍，軟性水管長(zhǎng)度為50m。沖洗水量為0.4～0.6L/s，壓力為0.3～0.5MPa，工作時(shí)間為6～8h。
5、錨噴工作面用水
在掘進(jìn)工作面，有些巷道要緊跟錨噴作業(yè)，主要是在巷道壁安裝錨桿與混凝土噴射。安裝錨桿是通過(guò)錨桿打眼安裝機(jī)進(jìn)行的，是濕式作業(yè)，混凝土噴射前要沖洗巖幫，噴射時(shí)應(yīng)向混凝土攪拌機(jī)供水。
沖洗巖幫用水量為0.3～0.5L/s，壓力為0.2～0.4MPa，工作時(shí)間為1～2h；向混凝土攪拌機(jī)供水量為0.4～0.6L/s，壓力為0.1MPa，工作時(shí)間為4～5h。
水減壓閥是閥門一種自動(dòng)降低管路工作壓力的專門裝置，它可將閥前管路較高的水壓減少至閥后管路所需的水平。減壓閥廣泛用于高層建筑、城市給水管網(wǎng)水壓過(guò)高的區(qū)域、礦井及其他場(chǎng)合，以保證給水系統(tǒng)中各用水點(diǎn)獲得適當(dāng)?shù)姆?wù)水壓和流量。鑒于水的漏失率和浪費(fèi)程度幾乎同給水系統(tǒng)的水壓大小成正比，因此減壓閥具有改善系統(tǒng)運(yùn)行工況和潛在節(jié)水作用，意大利OR水減壓閥據(jù)統(tǒng)計(jì)其節(jié)水效果約為45%.
減壓閥的構(gòu)造類型很多，以往常見(jiàn)的有薄膜式、內(nèi)彈簧活塞式等。減壓閥的基本作用原理是靠閥內(nèi)流道對(duì)水流的局部阻力降低水壓，水壓降的范圍由連接閥瓣的薄膜或活塞兩側(cè)的進(jìn)出口水壓差自動(dòng)調(diào)節(jié)。
基本性能
（1）調(diào)壓范圍：它是指減壓閥輸出壓力P2的可調(diào)范圍，在此范圍內(nèi)要求達(dá)減壓閥到規(guī)定的精度。調(diào)壓范圍主要與調(diào)壓彈簧的剛度有關(guān)。
（2）壓力特性：它是指流量g為定值時(shí)，因輸入壓力波動(dòng)而引起輸出壓力波動(dòng)的特性。輸出壓力波動(dòng)越小，減壓閥的特性越好。輸出壓力必須低于輸入壓力—定值才基本上不隨輸入壓力變化而變化。
（3）流量特性：它是指輸入壓力—定時(shí)，輸出壓力隨輸出流量g的變化而變化的持性。當(dāng)流量g發(fā)生變化時(shí)，輸出壓力的變化越小越好。一般輸出壓力越低，它隨輸出流量的變化波動(dòng)就越小。意大利進(jìn)口OR水減壓閥詳細(xì)分析
三、井下消防水減壓閥井下用水量、剩余水頭等方面計(jì)算
1、地面消防水池有效容積計(jì)算
W=3.6(Qa×6+Qb×6+Qc×2) m3
W:地面消防水池有效容積 m3
Qa:井下消火栓系統(tǒng)設(shè)計(jì)水量 L/s
Qb:井下水噴霧隔火裝置計(jì)算用水量 L/s
Qc:井下自動(dòng)噴水滅火裝置計(jì)算用水量 L/s
2、消防水量計(jì)算
QS= Qa+Qb+Qc L/s
3、灑水日用水量計(jì)算
Qh=3.6K∑n0g0T0 m3/d
Qh:全日用水量 m3/d
K:系數(shù) 1.1～1.2
n0:單臺(tái)噴霧裝置數(shù)量或噴頭數(shù)量。
g0:單臺(tái)噴霧裝置用水量或單個(gè)噴頭用水量 L/s
T0:單臺(tái)噴霧裝置日工作小時(shí)數(shù)或噴頭日工作小時(shí)數(shù) h
4、灑水設(shè)計(jì)秒流量計(jì)算：
Qg=∑n0g0 L/s
n0:單臺(tái)噴霧裝置數(shù)量或單個(gè)噴頭數(shù)量（只計(jì)入同一工作面中各設(shè)施中zui大用水量者，同一工作面其它設(shè)施用水量可舍去不計(jì)）。
g0:單臺(tái)噴霧裝置用水量或單個(gè)噴頭用水量 L/s
5、井下灑水調(diào)節(jié)儲(chǔ)水量計(jì)算：
上海申弘閥門有限公司主營(yíng)閥門有：截止閥,電動(dòng)截止閥井下灑水調(diào)節(jié)儲(chǔ)水量也應(yīng)儲(chǔ)存在地面水池中，一般與地面消防水池合建。灑水調(diào)節(jié)容量按灑水zui大小時(shí)用水量2小時(shí)計(jì)算。
6、消防設(shè)施以及其它設(shè)施剩余水頭計(jì)算：
H=H0-ZS m
H:所處設(shè)施用水點(diǎn)出口段剩余水頭 m
H0:靜壓時(shí)，地面消防水池池底水位與所處用水點(diǎn)垂直高度；動(dòng)壓時(shí)，工作泵出口處壓力值 m
Zs:管道沿程水頭損失與局部水頭損失之和 m
四、井下消防灑水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)
井下消防灑水水質(zhì)除考慮各點(diǎn)設(shè)施對(duì)水質(zhì)要求外，還要考慮對(duì)環(huán)境衛(wèi)生的影響。井下消防灑水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)如下：
序號(hào)
| 項(xiàng)目
| 標(biāo)準(zhǔn)
|
1
| 懸浮物含量
| ≤30mg/L
|
2
| 懸浮物粒徑
| <0.3mm
|
3
| PH值
| 6.5～8.5
|
4
| 總大腸菌群
| 每100ml水樣中不得檢出
|
5
| 糞大腸菌群
| 每100ml水樣中不得檢出
|
如有采煤機(jī)組冷卻水時(shí)，其水的碳酸鹽硬度不應(yīng)超過(guò)300mg/l（碳酸鈣計(jì)）
7.1 計(jì)算流量
7.1.1 管網(wǎng)水力計(jì)算應(yīng)根據(jù)各節(jié)點(diǎn)流量、高程及各管段的規(guī)格、長(zhǎng)度，按管網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算。
7.1.2 管網(wǎng)的水力計(jì)算應(yīng)按下列原則確定節(jié)點(diǎn)流量：
1納入計(jì)算的消火栓使用數(shù)量應(yīng)按能產(chǎn)生本規(guī)范第3.1.2 條規(guī)定的zui大消火栓用水量考慮；
2 固定滅火裝置應(yīng)根據(jù)需要分別按各種zui不利的情況每次取一項(xiàng)納入計(jì)算；
3 沖洗巷道用水應(yīng)以本規(guī)范第3.1.8 條規(guī)定的使用強(qiáng)度按沿巷道均勻出流考慮；
4 其他節(jié)點(diǎn)流量應(yīng)按各用水點(diǎn)處發(fā)生zui大用水組合時(shí)的流量計(jì)算。
7.2 水頭損失計(jì)算
7.2.1 管道中的總水頭損失應(yīng)為沿程水頭損失與局部水頭損失之和。
7.2.2 鋼管道的沿程水頭損失應(yīng)按下列公式計(jì)算：
當(dāng) v＜1.2時(shí)：
(7.2.2-1)
當(dāng) v≥1.2時(shí)：
(7.2.2-2)
式中 i——單位長(zhǎng)度的水頭損失（m/m）；
v——水的計(jì)算流速（m/s）；
dj——計(jì)算管徑（m）。
在特殊條件下，井下管道的沿程水頭損失也可采用工程計(jì)算中常用的其他管道水力計(jì)算公式計(jì)算（見(jiàn)附錄E ) .
7.2.3 管道的局部水頭損失計(jì)算應(yīng)按具體情況分別采用下列兩種計(jì)算方法：
1 巷道及井筒內(nèi)的長(zhǎng)距離管道應(yīng)按沿程水頭損失的10％計(jì)算。
2 水源、水處理站及加壓泵站硐室內(nèi)的管道應(yīng)按管件逐個(gè)計(jì)算，然后累加。
7.2.4 軟管的水頭損失可按下式計(jì)算：
(7.2.4)
7.3 水壓計(jì)算
7.3.1 在設(shè)計(jì)中應(yīng)按下列原則對(duì)灑水系統(tǒng)zui不利點(diǎn)的水壓進(jìn)行驗(yàn)算：
1 對(duì)水壓可能低于用水點(diǎn)所需資用水頭的zui不利點(diǎn)應(yīng)計(jì)算zui大流量時(shí)的動(dòng)壓值；
2 對(duì)水壓可能高于zui大允許壓力的zui不利點(diǎn)應(yīng)計(jì)算靜壓值。
7.3.2 井下消防、灑水管道系統(tǒng)中某一點(diǎn)的水壓值應(yīng)按下式計(jì)算：
p＝10-6r(△Z－△h)g＋P0 (7.3.2)
式中 p——管道系統(tǒng)中某計(jì)算點(diǎn)的計(jì)算水壓值( MPa）；
r——水的容重（l000kg/m3) ；
△Z——位置水頭差，為計(jì)算點(diǎn)至該點(diǎn)管道上游水壓已知點(diǎn)（如減壓閥、水池計(jì)算水面或加壓泵出口）之間的幾何高差（m ) ；
△h——從上游已知點(diǎn)至計(jì)算點(diǎn)之間的管道水頭損失（m ) ；
g ——重力加速度，9.81m/s2 ；
P0——已知點(diǎn)的水壓（MPa ) ，可為系統(tǒng)加壓水泵的出口壓力或減壓閥后的水壓。
7.3.3 對(duì)于環(huán)狀管網(wǎng)或有多個(gè)進(jìn)水口的管道系統(tǒng)的動(dòng)水壓力校核，宜進(jìn)行平差計(jì)算。計(jì)算結(jié)果的閉合差應(yīng)小于0.005MPa。井下消防灑水系統(tǒng)的其他設(shè)計(jì)注意
1.水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)：井下消防灑水系統(tǒng)對(duì)消防用水的要求有比較嚴(yán)格的規(guī)定，一般而言，懸浮物的含量不得超過(guò)30mg/L，直徑不得超過(guò)0.3mm，pH介于6.5-8.5，大腸桿菌群落不超過(guò)3個(gè)/L。達(dá)不到zui低標(biāo)準(zhǔn)的水用于消防滅火，一方面污染環(huán)境，另一方面達(dá)不滅火目的，還有助長(zhǎng)火勢(shì)的可能。因此，在水源選擇時(shí)也要根據(jù)水質(zhì)要求合理選擇，必要時(shí)采取一定的凈化措施。
2.管道選材：考慮到井下消防的灑水系統(tǒng)的井深、高壓特點(diǎn)，在鋪設(shè)管道的選材上一般選用鋼管，當(dāng)靜水小于或等于1.6MPa時(shí)可選用焊接鋼管，當(dāng)水壓大于1.6 MPa 時(shí)則應(yīng)當(dāng)采用無(wú)縫鋼管。對(duì)于管壁的厚度，在用計(jì)算公式得出結(jié)果后，實(shí)際管道的選取時(shí)應(yīng)該適當(dāng)大于應(yīng)得管壁厚度。其原因在于井下地形復(fù)雜，環(huán)境惡劣，負(fù)載不均，加強(qiáng)管道的厚度有助于防止管道破裂的意外。
3.管道防腐：礦井復(fù)雜、潮濕的深井環(huán)境會(huì)加速管道的銹蝕，因此，需要加強(qiáng)管道的防腐工作。管道鋪設(shè)以后，其防腐工作不易開(kāi)展，故而通常從預(yù)防腐開(kāi)始著手。使用油漆等隔斷物質(zhì)阻絕管道內(nèi)的活性金屬與氧氣、水分的接觸是常用的防腐方法。管道的底漆通常采用無(wú)機(jī)富鋅底漆，防護(hù)涂料根據(jù)井底的酸堿度不同進(jìn)行選擇。當(dāng)為酸性水時(shí)或含鹽量較高時(shí)，采用氯化橡膠系列防腐涂料，當(dāng)為中性至堿性水時(shí)，采用無(wú)機(jī)富鋅底漆。為保證防腐效果，對(duì)期末的厚度也有相應(yīng)的要求：漆膜總厚度應(yīng)不小于200Lm，底漆厚度一般為30～70mm。
4.巷道沖洗：在礦井下，對(duì)所有的巷道都必須進(jìn)行沖洗。這些巷道主要有運(yùn)輸巷道、上下山巷道、掘進(jìn)巷道和回風(fēng)巷道等。巷道沖洗可以利用消防給水裝置。運(yùn)用變徑快速管接頭，一端連接消防給水裝置，一端連接軟管。
5.檢測(cè)智能化與消防自動(dòng)化：火災(zāi)發(fā)生的初始階段往往不被人發(fā)覺(jué)，進(jìn)而造成火災(zāi)蔓延引發(fā)事故。實(shí)現(xiàn)火災(zāi)檢測(cè)智能化能較好避免火災(zāi)事故的發(fā)生，在醞釀階段采取消防措施可較好實(shí)現(xiàn)消防效果。監(jiān)控系統(tǒng)與井下滅火系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)合作， 形成井下消防有機(jī)整體。要實(shí)現(xiàn)檢測(cè)的智能化應(yīng)當(dāng)在火災(zāi)易發(fā)點(diǎn)裝置自動(dòng)報(bào)警、滅火系統(tǒng)，其監(jiān)控范圍包括井上和井下。消防自動(dòng)化初上述的噴霧灑水系統(tǒng)、水噴霧隔水裝置以外，還可以在井下設(shè)置若干壓力傳感器，將數(shù)據(jù)傳送到地面，實(shí)現(xiàn)整體控制。
井下消防以及灑水系統(tǒng)都是煤礦作業(yè)安全保證的重中之重，面對(duì)錯(cuò)綜復(fù)雜的井下環(huán)境，我們不得不在這兩個(gè)方面加以重視。但如何根據(jù)不同煤礦礦區(qū)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出*的井下消防及灑水系統(tǒng)的方案，仍然需要我們煤礦消防、灑水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者不斷推陳出新，因地制宜。同時(shí)，相關(guān)消防、灑水裝備的研發(fā)也應(yīng)緊跟現(xiàn)實(shí)需要。不斷發(fā)現(xiàn)不足，不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)，只有不停止探尋的腳步，不斷完善相關(guān)設(shè)計(jì)才能為開(kāi)采挖掘煤礦資源提供安全、可靠的環(huán)境，才能助力新時(shí)期中國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。與本文相關(guān)的論文：電動(dòng)調(diào)節(jié)閥執(zhí)行器的開(kāi)關(guān)量控制
