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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)的原因上來看，井下火災(zāi)有的是因為井下操作空間漂浮的煤塵自燃，有的是因為井下放炮、明火、橡膠摩擦起火、電路短路引發(fā)火災(zāi)。粉塵來源于采煤過程中產(chǎn)生的煤粉、礦石顆粒，其存在嚴重危害礦井工人健康，同時，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，主要是通過對煤體注水，安裝噴霧灑水裝備、風流凈化水幕等方式降溫除塵，并在當發(fā)生火災(zāi)時通過預(yù)先設(shè)置的消防裝置及時撲滅火災(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，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)計應(yīng)當與消防隊的工作相契合，能夠輔助消防人員開展救援工作。如井下消防水帶應(yīng)當與救助隊的水帶接口相一致；救援工作的開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，井下消防設(shè)計時應(yīng)當預(yù)留暢通的通風巷等?？偠灾?，井下消防灑水系統(tǒng)是綜合的安全保障系統(tǒng)，其設(shè)計不容馬虎。
二、井下消防水減壓閥井下消防、灑水系統(tǒng)設(shè)計要點
《煤礦井下消防、灑水設(shè)計規(guī)范》是井下消防、灑水系統(tǒng)的設(shè)計標準，對每一環(huán)節(jié)的設(shè)計都有嚴格的規(guī)定。根據(jù)井下消防、灑水設(shè)計規(guī)范的要求，井下消防、灑水系統(tǒng)應(yīng)當做到安全可靠、技術(shù)*、經(jīng)濟合理、使用方便，在具體設(shè)計時應(yīng)注意以下要點：
1.預(yù)防為主、消防結(jié)合
設(shè)計井下消防、灑水系統(tǒng)的zui終目的是要保障井下安全，無論是安全事故發(fā)生以前還是發(fā)生以后，其設(shè)計都要能發(fā)揮作用、保障安全。井下消防、灑水系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)當以預(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，一旦發(fā)生火災(zāi)危險，消防設(shè)備能夠及時發(fā)出警報，使消防救助人員能夠有效利用相應(yīng)的滅火設(shè)備進行火災(zāi)救援。因此，井下消防、灑水系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)當有效結(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，這樣在采煤過程中就會減少煤塵。當煤的含水率超過7%時煤塵就不會發(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行的，煤壁注水量可按噸煤20～35L計算，管道終端壓力為0.1～0.5MPa，工作時間為8～16h。當管道終端壓力達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，應(yīng)向鉆機供水。
4、沖洗巷道
在井下所有主要運輸巷道、主要回風巷道、上山與下山和正在掘進的巷道都必須進行巷道沖洗，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行巷道沖洗。沖洗巷道時可使用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，軟性水管長度為50m。沖洗水量為0.4～0.6L/s，壓力為0.3～0.5MPa，工作時間為6～8h。
5、錨噴工作面用水
在掘進工作面，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。安裝錨桿是通過錨桿打眼安裝機進行的，是濕式作業(yè)，混凝土噴射前要沖洗巖幫，噴射時應(yīng)向混凝土攪拌機供水。
沖洗巖幫用水量為0.3～0.5L/s，壓力為0.2～0.4MPa，工作時間為1～2h；向混凝土攪拌機供水量為0.4～0.6L/s，壓力為0.1MPa，工作時間為4～5h。
水減壓閥是閥門一種自動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)水壓過高的區(qū)域、礦井及其他場合，以保證給水系統(tǒng)中各用水點獲得適當?shù)姆?wù)水壓和流量。鑒于水的漏失率和浪費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)運行工況和潛在節(jié)水作用，意大利OR水減壓閥據(jù)統(tǒng)計其節(jié)水效果約為45%.
減壓閥的構(gòu)造類型很多，以往常見的有薄膜式、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)的進出口水壓差自動調(diào)節(jié)。
基本性能
?。?）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)。
?。?）壓力特性：它是指流量g為定值時，因輸入壓力波動而引起輸出壓力波動的特性。輸出壓力波動越小，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。
?。?）流量特性：它是指輸入壓力—定時，輸出壓力隨輸出流量g的變化而變化的持性。當流量g發(fā)生變化時，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就越小。意大利進口OR水減壓閥詳細分析
三、井下消防水減壓閥井下用水量、剩余水頭等方面計算
1、地面消防水池有效容積計算
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)計水量 L/s
Qb:井下水噴霧隔火裝置計算用水量 L/s
Qc:井下自動噴水滅火裝置計算用水量 L/s
2、消防水量計算
QS= Qa+Qb+Qc L/s
3、灑水日用水量計算
Qh=3.6K∑n0g0T0 m3/d
Qh:全日用水量 m3/d
K:系數(shù) 1.1～1.2
n0:單臺噴霧裝置數(shù)量或噴頭數(shù)量。
g0:單臺噴霧裝置用水量或單個噴頭用水量 L/s
T0:單臺噴霧裝置日工作小時數(shù)或噴頭日工作小時數(shù) h
4、灑水設(shè)計秒流量計算：
Qg=∑n0g0 L/s
n0:單臺噴霧裝置數(shù)量或單個噴頭數(shù)量（只計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）。
g0:單臺噴霧裝置用水量或單個噴頭用水量 L/s
5、井下灑水調(diào)節(jié)儲水量計算：
上海申弘閥門有限公司主營閥門有：截止閥,電動截止閥井下灑水調(diào)節(jié)儲水量也應(yīng)儲存在地面水池中，一般與地面消防水池合建。灑水調(diào)節(jié)容量按灑水zui大小時用水量2小時計算。
6、消防設(shè)施以及其它設(shè)施剩余水頭計算：
H=H0-ZS m
H:所處設(shè)施用水點出口段剩余水頭 m
H0:靜壓時，地面消防水池池底水位與所處用水點垂直高度；動壓時，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)標準
井下消防灑水水質(zhì)除考慮各點設(shè)施對水質(zhì)要求外，還要考慮對環(huán)境衛(wèi)生的影響。井下消防灑水水質(zhì)標準如下：
序號
| 項目
| 標準
|
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
|
如有采煤機組冷卻水時，其水的碳酸鹽硬度不應(yīng)超過300mg/l（碳酸鈣計）
7.1 計算流量
7.1.1 管網(wǎng)水力計算應(yīng)根據(jù)各節(jié)點流量、高程及各管段的規(guī)格、長度，按管網(wǎng)結(jié)構(gòu)進行計算。
7.1.2 管網(wǎng)的水力計算應(yīng)按下列原則確定節(jié)點流量：
1納入計算的消火栓使用數(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納入計算；
3 沖洗巷道用水應(yīng)以本規(guī)范第3.1.8 條規(guī)定的使用強度按沿巷道均勻出流考慮；
4 其他節(jié)點流量應(yīng)按各用水點處發(fā)生zui大用水組合時的流量計算。
7.2 水頭損失計算
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)按下列公式計算：
當 v＜1.2時：
(7.2.2-1)
當 v≥1.2時：
(7.2.2-2)
式中 i——單位長度的水頭損失（m/m）；
v——水的計算流速（m/s）；
dj——計算管徑（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算中常用的其他管道水力計算公式計算（見附錄E ) .
7.2.3 管道的局部水頭損失計算應(yīng)按具體情況分別采用下列兩種計算方法：
1 巷道及井筒內(nèi)的長距離管道應(yīng)按沿程水頭損失的10％計算。
2 水源、水處理站及加壓泵站硐室內(nèi)的管道應(yīng)按管件逐個計算，然后累加。
7.2.4 軟管的水頭損失可按下式計算：
(7.2.4)
7.3 水壓計算
7.3.1 在設(shè)計中應(yīng)按下列原則對灑水系統(tǒng)zui不利點的水壓進行驗算：
1 對水壓可能低于用水點所需資用水頭的zui不利點應(yīng)計算zui大流量時的動壓值；
2 對水壓可能高于zui大允許壓力的zui不利點應(yīng)計算靜壓值。
7.3.2 井下消防、灑水管道系統(tǒng)中某一點的水壓值應(yīng)按下式計算：
p＝10-6r(△Z－△h)g＋P0 (7.3.2)
式中 p——管道系統(tǒng)中某計算點的計算水壓值( MPa）；
r——水的容重（l000kg/m3) ；
△Z——位置水頭差，為計算點至該點管道上游水壓已知點（如減壓閥、水池計算水面或加壓泵出口）之間的幾何高差（m ) ；
△h——從上游已知點至計算點之間的管道水頭損失（m ) ；
g ——重力加速度，9.81m/s2 ；
P0——已知點的水壓（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 對于環(huán)狀管網(wǎng)或有多個進水口的管道系統(tǒng)的動水壓力校核，宜進行平差計算。計算結(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)計注意
1.水質(zhì)標準：井下消防灑水系統(tǒng)對消防用水的要求有比較嚴格的規(guī)定，一般而言，懸浮物的含量不得超過30mg/L，直徑不得超過0.3mm，pH介于6.5-8.5，大腸桿菌群落不超過3個/L。達不到zui低標準的水用于消防滅火，一方面污染環(huán)境，另一方面達不滅火目的，還有助長火勢的可能。因此，在水源選擇時也要根據(jù)水質(zhì)要求合理選擇，必要時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，在鋪設(shè)管道的選材上一般選用鋼管，當靜水小于或等于1.6MPa時可選用焊接鋼管，當水壓大于1.6 MPa 時則應(yīng)當采用無縫鋼管。對于管壁的厚度，在用計算公式得出結(jié)果后，實際管道的選取時應(yīng)該適當大于應(yīng)得管壁厚度。其原因在于井下地形復(fù)雜，環(huán)境惡劣，負載不均，加強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)境會加速管道的銹蝕，因此，需要加強管道的防腐工作。管道鋪設(shè)以后，其防腐工作不易開展，故而通常從預(yù)防腐開始著手。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機富鋅底漆，防護涂料根據(jù)井底的酸堿度不同進行選擇。當為酸性水時或含鹽量較高時，采用氯化橡膠系列防腐涂料，當為中性至堿性水時，采用無機富鋅底漆。為保證防腐效果，對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，對所有的巷道都必須進行沖洗。這些巷道主要有運輸巷道、上下山巷道、掘進巷道和回風巷道等。巷道沖洗可以利用消防給水裝置。運用變徑快速管接頭，一端連接消防給水裝置，一端連接軟管。
5.檢測智能化與消防自動化：火災(zāi)發(fā)生的初始階段往往不被人發(fā)覺，進而造成火災(zāi)蔓延引發(fā)事故。實現(xiàn)火災(zāi)檢測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現(xiàn)消防效果。監(jiān)控系統(tǒng)與井下滅火系統(tǒng)的聯(lián)動合作， 形成井下消防有機整體。要實現(xiàn)檢測的智能化應(yīng)當在火災(zāi)易發(fā)點裝置自動報警、滅火系統(tǒng)，其監(jiān)控范圍包括井上和井下。消防自動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，面對錯綜復(fù)雜的井下環(huán)境，我們不得不在這兩個方面加以重視。但如何根據(jù)不同煤礦礦區(qū)特點，設(shè)計出*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)計者不斷推陳出新，因地制宜。同時，相關(guān)消防、灑水裝備的研發(fā)也應(yīng)緊跟現(xiàn)實需要。不斷發(fā)現(xiàn)不足，不斷優(yōu)化設(shè)計，只有不停止探尋的腳步，不斷完善相關(guān)設(shè)計才能為開采挖掘煤礦資源提供安全、可靠的環(huán)境，才能助力新時期中國的經(jīng)濟發(fā)展。與本文相關(guān)的論文：電動調(diào)節(jié)閥執(zhí)行器的開關(guān)量控制
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