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3#井下供水设计

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常见问题

1、3#层井下供水设计井下总日用水量：提供的计算方法是一种更简单的累加法。不考虑同时使用系数，但在计算日用水量时考虑了每种用水项使用的时间，先按各用水项的流量和一天中的使用时间计各项自己日用水量，各用水项日用水量的累加即为总日用水量。在考虑范围大，用水点特别多的场合，少数用水量较小的用水项，如湿式凿岩等在不同的用水点之间使用时间是有可能错开的，也就是说存在着同时使用系数的问题。（1）这些用水项对于大型矿井所占分量极小。（2）对于小型矿井，由于井下洒水用水量本来就很小，且存在同时用水发生的机会，故相差的量是很有限的，并偏于保险。既然同时使用系数意义不大，又很难确定它的准确值，故不再采用。由于采用了上述计算方法算出了可能的最大用水量，用水量不均衡系数就没有意义了。本规范把漏损系数和未预见用水系数合并为富余系数K，以简化公式。1992年煤炭科学总院重庆分院主编的煤矿安全手册第三篇“矿井粉尘防治”及1 979年苏联斯柯钦斯基矿业研究所编写的煤矿防尘手册等资料，推荐k2、k3均为1.1 1.2。理论上两系数上限与下限自乘后应为1.211.44。考虑到这样算得的上下限是极端的情况

2、，而按极端的情况进行设计是不合理的。规范取1.251.35，供设计者根据遇到的情况选用。大型矿井或井下条件较好时选小值，反之则取大值。关于井下用水量与矿井规模的关系，调查中了解到：由于矿井的地质条件、采煤方法、设备及效率的不同，井下洒水的用水量（m3/d）与产量10kt/a ）的比值约为310，相差悬殊，难以给出合适的概算指数。只有做大量的工作对矿井进行分类才能接近实际。故在设计中根据设计细节进行计算是必要的。3.1.4煤矿安全规程（2004年）第一百五十四条（二）款规定：“采煤工作面应采取煤层注水防尘措施”。但同时规定了几种情况不在应采用煤层注水措施的范围内。这些情况包括围岩易于吸水膨胀、煤层薄、原有自然水分较高、煤层孔隙率低、煤层松软、分层开采的上分层采空区采取灌水措施煤层的下一分层等。主要考虑的是注水后煤层稳定与否、注水的难易程度、注水的副作用和必要性等问题。本条所提及的水量只涉及按规定应该进行煤层注水的矿井。煤层注水的用水量与煤的硬度、孔隙率、煤层压力、采煤方法、工作面规模、注水钻孔规格及注水方法等情况都有关系，是比较复杂的，只有现场试验才能得到准确的数据

3、。但设计经常要在有条件进行试验之前完成，故本条提出根据需要湿润的煤体量估算水量的方法。根据国内外的有关资料，吨煤注水量在1045L。这虽是实际发生的情况，但范围太大，设计者无从选择。实际上超过35L的情况是不多见的，而小于20L时设计稍大并无大的缺点。取2035L与大多数情况吻合。故在本条执行中可能有三种情况：1 ）完全无资料，则取35L ；2 ）有证据说明注水量小，但无确切的数据，则取20L或2035L之间的数值；3）有确切的资料，可按资料取值，不受推荐数字的限制。有关标准和资料表明煤层含水量4%为能达到防尘目的的最佳含水率，故注水使含水率达到4%为最理想的情况。因此可采用如下公式来估算煤层注水的用水量：Q = KG（W2-W1）（2）式中Q煤层注水耗水量（m3/d）；K一由于顶、底板及围岩损失、渗漏、润湿以及注水孔流失的水量增加系数，采用1.52.0 ；G原煤日产量（t/d）；W1原煤含水率（）；W2注水后要求煤体的最终含水率，一般取0.04。对于动压注水，一般由采矿设计根据条件选定了注水泵，这就限制了水量的大致范围。洒水系统设计时即可按注水泵的额定流量考虑。调查

4、中，各矿注水时间各不相同。本条按扣除一个班清理检修外的全部时间考虑。这是因为注水速度一般都较慢，不充分利用时间就不可能使注水量达到要求。在调研中没有见到直接在工作面注水的实例，但资料中是有的。考虑到在工作面注水与采煤交错作业的困难，按一个班的时间较合理。315本条根据调查结果和有关资料中的下列事实提出采掘工作面的洒水用水量参数：1 ）采煤机组的内外喷雾要求水压较高（47MPa ），一般均需要对从系统引来的水进行再加压。专为机组内外喷雾及机械冷却供水用的喷雾泵站有现成的系列产品，它们的额定流量80L/min。对于我矿采煤机，一天中的实际开机率按40% 计算。日采煤用水量为：80X60X24X0.4=46080L冲洗巷壁及水炮泥等项用水量很小，按工作面给水栓用水处理可以简化计算。对于5.4川巷道中在巷道两侧高1.0m的位置水平设置钢管，以上倾45安装喷嘴。置于木堆燃烧带的下风侧。结果：喷雾水量45L/min时不能充分防止火灾蔓延；喷雾水量134L/min时可以防止火灾蔓延；喷雾水量263L/min时火灾气流几乎完全冷却。必要的喷雾水量Qmax与巷道断面S （川）及通风速

5、度v（m/s）的关系可由下式表示：3Qmax = 38Sv（3）5 ）对于国内采煤机，一天中的实际开机率在30%左右，较大的为40%。对于引进机组或矿井条件特殊的机组开机率有超过50%的信息，但不具普遍意义。如遇能够长时期维持这种高开机率的情况，则可根据实际资料采用较长的用水项日工作时间。6 ）有的矿区按煤炭生产量计算工作面的洒水用水强度，其指标为20 30L/mint。考虑到不同矿井洒水工作的内容出入较大，所需的水量是否接近实际无法简单定论，上述指标的上下限值如何选择比较困难，故暂不列入条文。这个指标可作为参考和比较。316各个洒水降尘的用水点情况各异，安装喷嘴的型号及数量各不相同。例如，同样是巷道水幕，巷道的断面大小不同其用水量可能差一倍。除了有定型的成套除尘设施外，只有以喷嘴为单元计算水量才能接近实际。317、31.8井下混凝土施工主要为掘进巷道的砌碹及喷浆等，需要供水系统提供制备混凝土或水泥砂浆的用水。关于冲洗巷道，中国统配煤矿总公司（90 ）中煤安字第171号文颁发的生产质量标准中规定：“冲洗周期按煤尘的沉积强度决定，在距尘源30m范围内沉积强度大的地点应每班或每日冲洗一次；距尘源较远，或沉积强度小的巷道可几天或一周冲洗一次，运输大巷可半月冲洗一次。”根据这个规定，并按正常工作效率每小时冲洗巷道2530m匡算出巷道给水栓使用率如条文。给水栓的工作时间，混凝土设备按两个班，冲洗巷道按一个班，均扣除必要的间歇时间。两项的工作流量均按DN25给水栓的正常出水流量作为指标。冲洗巷道用水一般使用软管较长，阻力较大，且经常压扁软管出口限制流量，故指标取值略低。考虑到工作面在爆破、装岩、喷浆及装煤前需要洒水或冲洗湿润巷帮，在用水设备之外专门给出在工作面使用给水栓的水量。

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