談礦井供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路

王秉濤

(煤炭工業(yè)太原設(shè)計(jì)研究院，山西太原 030007)

山西是一個(gè)水資源較為匱乏的省份，而礦井建設(shè)是山西省非常重要的工業(yè)項(xiàng)目，在礦井建設(shè)中離不開對(duì)水資源的開發(fā)和利用。所以在礦井的建設(shè)中，怎樣合理的進(jìn)行水資源的開發(fā)和利用，顯得尤為重要。在這個(gè)過程中關(guān)鍵是解決供需的矛盾，同時(shí)要保護(hù)水資源，避免對(duì)水資源進(jìn)行濫開濫采。礦井水資源的利用必須取得當(dāng)?shù)乇O(jiān)管部門的許可和批復(fù)。

礦井的建設(shè)一般離市區(qū)較遠(yuǎn)，直接利用市政管網(wǎng)的供水方式受到限制，所以，水源的選擇一般選擇自建水源井;在煤炭開采的過程中會(huì)有井下涌水，對(duì)這部分涌水處理后回用;礦區(qū)的地面生活污水收集后，經(jīng)生活污水處理站處理后回用。綜上，礦井建設(shè)中一般有三種水源可以利用，其中，自建水源井(或市政管網(wǎng)的水源)可以作為永久水源;井下涌水及生活污水處理后的回用部分，因其水量不穩(wěn)定，在使用的過程中需永久水源進(jìn)行補(bǔ)充。

礦井在建設(shè)和運(yùn)營(yíng)的過程中，對(duì)水資源的使用一般分為:生活用水、地面生產(chǎn)用水、消防用水、井下消防灑水等。生活用水主要包括:礦井地面行政區(qū)辦公樓、食堂、單身宿舍、聯(lián)合建筑等用水，對(duì)水質(zhì)較高的生產(chǎn)系統(tǒng)的用水，在設(shè)計(jì)中也按生活用水計(jì)算;地面生產(chǎn)用水主要包括:地面車間的除塵灑水、皮帶走廊的除塵灑水、儲(chǔ)煤場(chǎng)的除塵灑水、鍋爐房用水、道路灑水、地面綠化等用水;消防用水主要為地面建筑室內(nèi)、室外消防用水;井下消防灑水主要為井下生產(chǎn)、除塵灑水及消防用水。礦井的消防用水一般為井下和井上按一次消防用水量考慮，如果井上和井下的供水系統(tǒng)分開的話，水量的儲(chǔ)存也分開，但是一次消防水量不變。相關(guān)的規(guī)范中規(guī)定地面和井下的消防給水系統(tǒng)應(yīng)分開設(shè)置。

礦井供水系統(tǒng)怎樣劃分，是礦井給水設(shè)計(jì)當(dāng)中一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。合理的進(jìn)行供水系統(tǒng)的合并，可以減少很多后續(xù)的工作，如管網(wǎng)的敷設(shè)、水泵的數(shù)量等等。礦井供水系統(tǒng)劃分的一個(gè)主要因素為用水對(duì)象對(duì)水質(zhì)的不同要求，生活用水的水源應(yīng)符合《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》，地面生產(chǎn)用水應(yīng)符合《城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》，井下消防灑水用水應(yīng)符合《煤礦井下消防、灑水用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》。另一個(gè)主要因素為用水點(diǎn)對(duì)水壓的不同要求，相同或接近的用水水壓決定了供水系統(tǒng)是否可以合用，避免重復(fù)建設(shè)造成資源的浪費(fèi)。在礦井供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，根據(jù)水質(zhì)、水壓及水源的水量情況，系統(tǒng)大致有以下幾種劃分:1)生活供水系統(tǒng);地面生產(chǎn)、消防供水系統(tǒng);井下消防灑水供水系統(tǒng);2)地面生活、生產(chǎn)、消防供水系統(tǒng);井下消防灑水供水系統(tǒng);3)生活、消防供水系統(tǒng);地面生產(chǎn)及井下消防灑水供水系統(tǒng)。

供水系統(tǒng)合建和供水管網(wǎng)合建是兩個(gè)不同的概念，供水系統(tǒng)合建是指供水構(gòu)筑物、加壓設(shè)備處于同一位置;供水管網(wǎng)的合建是指相同水質(zhì)的水源經(jīng)同一管道供至各個(gè)用水點(diǎn)。

以下將各個(gè)供水系統(tǒng)分開來(lái)進(jìn)行分析。

1 生活供水系統(tǒng)

生活供水系統(tǒng)一般建在行政區(qū)或生活區(qū)，該供水系統(tǒng)的選擇應(yīng)首先確定最不利點(diǎn)的供水水壓。礦井工業(yè)廣場(chǎng)一般建在溝底或者山腰，周圍還有較高的地形，可以考慮利用地形建高山水池，重力流進(jìn)入生活供水管網(wǎng)。該供水系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)是水源只經(jīng)過一次提升;存在的問題是該供水系統(tǒng)不在場(chǎng)地內(nèi)，外部需要合適的位置、電源等的供給。如果場(chǎng)地較為開闊平整，生活供水系統(tǒng)可以考慮采用變頻供水裝置，設(shè)計(jì)儲(chǔ)水水池及供水加壓設(shè)備。該供水系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)是場(chǎng)地外部條件利用較好，且好維護(hù)及管理;存在的問題是泵房及水池占用場(chǎng)地的位置，需進(jìn)行二次加壓，運(yùn)行費(fèi)用相對(duì)較高。

不論是高山水池直接供給還是二次加壓，生活供水系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)根據(jù)水質(zhì)資料，對(duì)水源進(jìn)行處理、消毒，使水源滿足飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。生活供水水源一般取自地下奧灰層，并征得當(dāng)?shù)厮姓鞴懿块T的同意，取得“取水許可證”，如果該水源位置在井田范圍或井田邊境附近，應(yīng)考慮到礦井的開采對(duì)深井水量的影響。水源地應(yīng)采取防止污染和人為破壞的措施，并有對(duì)外的道路和通信線路。生活供水水源無(wú)論是取自地下或地表，都應(yīng)有相應(yīng)的水質(zhì)資料，選擇合理的水處理工藝，使之達(dá)到用水標(biāo)準(zhǔn)。井下涌水處理后作為生活用水水源已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，目前，井下涌水作為生活用水水源還有待于人們觀念的轉(zhuǎn)變、處理效果的提高以及出水水質(zhì)的穩(wěn)定。

水源由深井泵或取水泵提升至地面生活供水系統(tǒng)清水池，生活供水系統(tǒng)清水池容積為調(diào)節(jié)水量、事故水量之和，分兩格設(shè)計(jì)，便于清洗檢修時(shí)不間斷供水。水池埋地敷設(shè)，池頂覆土，保證當(dāng)?shù)貎鐾梁穸鹊囊蟆Ｇ逅貎?nèi)設(shè)置水位信號(hào)，與深井泵或取水泵聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。清水池為高位水池時(shí)，池水自流進(jìn)入管網(wǎng)，至用水點(diǎn)。清水池為地面水池時(shí)，供水系統(tǒng)設(shè)置采用二次加壓裝置，應(yīng)保證變頻水泵工作的安全性、可靠性。生活供水主管道為支狀管網(wǎng)，直埋敷設(shè)，如遇濕陷性黃土，需管溝敷設(shè)。

2 地面生產(chǎn)供水系統(tǒng)

地面生產(chǎn)供水系統(tǒng)的位置主要根據(jù)用水對(duì)象對(duì)水質(zhì)的要求、以及回用水水量的情況進(jìn)行選擇。

如果用水對(duì)象對(duì)水質(zhì)的要求較高，需要達(dá)到飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的(如瓦斯抽放站)，或者回用水水量很少的情況下(僅滿足井下消防、灑水水量時(shí))，地面生產(chǎn)供水系統(tǒng)可以和生活供水系統(tǒng)合建、管網(wǎng)合用。此時(shí)，地面消防也可以統(tǒng)一考慮，該供水系統(tǒng)儲(chǔ)水池容積為生產(chǎn)、生活調(diào)節(jié)水量、事故水量之和，分兩座設(shè)計(jì)，之間設(shè)置聯(lián)通管，便于清洗時(shí)不間斷供水和消防時(shí)的供水可靠性，水池埋地敷設(shè)，池頂覆土，保證當(dāng)?shù)貎鐾梁穸鹊囊蟆Ｇ逅貫楦呶凰貢r(shí)，池水自流進(jìn)入管網(wǎng)，至用水點(diǎn)。清水池為地面水池時(shí)，供水系統(tǒng)設(shè)置采用二次加壓裝置，應(yīng)保證變頻水泵工作的安全性、可靠性。和消防供水管網(wǎng)合并時(shí)，管道采用環(huán)狀管網(wǎng)。

如果用水對(duì)象對(duì)水質(zhì)的要求不高，或者回用水水量充足、能進(jìn)行深度處理的情況下，地面生產(chǎn)系統(tǒng)可以和廢水回用系統(tǒng)(井下消防灑水供水系統(tǒng))合建。但是，供水管網(wǎng)分開敷設(shè)，因井下消防灑水供水系統(tǒng)一般為重力流管道，地面生產(chǎn)供水系統(tǒng)為二次加壓管網(wǎng)。此時(shí)，供水系統(tǒng)應(yīng)和井下水處理工藝一并考慮，這樣可以充分的利用空間，節(jié)省占地，減少不必要的重復(fù)建設(shè)、重復(fù)選型。

國(guó)家環(huán)保、清潔生產(chǎn)的要求越來(lái)越高，煤炭企業(yè)各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的易產(chǎn)塵點(diǎn)均設(shè)置除塵、降塵設(shè)施，該部分用水也包含在生產(chǎn)用水當(dāng)中。用水點(diǎn)有鍋爐房、棧橋除塵灑水等。局部用水點(diǎn)需較高的供水壓力，可以通過管道泵解決。

3 消防供水系統(tǒng)

消防供水系統(tǒng)是供給工業(yè)場(chǎng)地地面建、構(gòu)筑物的室內(nèi)、室外消防管網(wǎng)的給水系統(tǒng)。

消防供水系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)場(chǎng)地的位置，結(jié)合周圍的地形，確定采用何種消防體制。消防體制分為:常高壓制、臨時(shí)高壓和低壓制。因礦井一般距離城市較遠(yuǎn)，附近基本沒有消防站，故一般不采用低壓制給水系統(tǒng)。如果周圍有較高的地勢(shì)，且高差滿足室內(nèi)、外消防供水的壓力，宜采用常高壓制;如果場(chǎng)地周圍地勢(shì)比較平坦，一般采用臨時(shí)高壓制，在場(chǎng)地的最高建筑物頂層設(shè)置滿足工業(yè)場(chǎng)地前10 min的消防用水量。

除規(guī)范要求的建、構(gòu)筑物室內(nèi)、室外設(shè)置消火栓外，應(yīng)結(jié)合場(chǎng)地工業(yè)、民用建筑的耐火等級(jí)、建筑物類別等條件，分析是否設(shè)置噴淋系統(tǒng)。汽車庫(kù)、配電室等特殊建筑內(nèi)的消防應(yīng)根據(jù)相關(guān)的消防規(guī)范進(jìn)行消防系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。封閉式儲(chǔ)煤場(chǎng)應(yīng)設(shè)置固定滅火器、消火栓和自動(dòng)消防炮滅火系統(tǒng)。消防用水必須有專用的儲(chǔ)水設(shè)施，和其他的供水系統(tǒng)合建時(shí)，有消防水量不被動(dòng)用的措施，各建、構(gòu)筑物室內(nèi)消火栓處應(yīng)設(shè)置直接啟動(dòng)消防泵的按鈕，且應(yīng)設(shè)置保護(hù)設(shè)施。

消防供水系統(tǒng)可以根據(jù)其取水水質(zhì)的不同而選擇和生活供水系統(tǒng)還是生產(chǎn)供水系統(tǒng)合建、管網(wǎng)合并。這樣也就決定了管網(wǎng)的敷設(shè)方式是支狀還是環(huán)狀。

4 井下消防、灑水供水系統(tǒng)

井下消防、灑水供水系統(tǒng)是供給井下消防、生產(chǎn)、除塵管網(wǎng)的給水系統(tǒng)。計(jì)算水量時(shí)包含了井下各個(gè)用水設(shè)備的用水量、各個(gè)除塵點(diǎn)及水幕用水量和井下一次消防的用水量。規(guī)范要求，井下消防、灑水水源優(yōu)先使用處理后的井下涌水，不足時(shí)，由永久水源補(bǔ)充，故井下消防、灑水供水系統(tǒng)的位置一般設(shè)在井下水處理站，處理站的位置一般距離選擇管道下井的井口較近，一是距離較短，二是避免二次加壓。還有極少數(shù)的井下水處理站設(shè)置在井底，處理后直接回用。設(shè)在地面的井下消防、灑水供水系統(tǒng)采用重力流管道進(jìn)入井下，根據(jù)井下采區(qū)等高線的變化決定是否設(shè)加壓設(shè)備。

以上供水系統(tǒng)之間相對(duì)獨(dú)立，又相互有聯(lián)系，不能單一絕對(duì)的獨(dú)立。有些場(chǎng)地地形較為復(fù)雜，錯(cuò)臺(tái)較多，不僅要考慮因地勢(shì)供水系統(tǒng)是否分區(qū)域設(shè)置，也同時(shí)參照供水壓力的變化進(jìn)行分區(qū)設(shè)置。供水系統(tǒng)的獨(dú)立性保證了多種不同水質(zhì)的水源不會(huì)被相互污染，相互關(guān)聯(lián)保證了礦井的建設(shè)和運(yùn)用不會(huì)因水源的匱乏而停止。

設(shè)計(jì)時(shí)，水質(zhì)較好的水源補(bǔ)充至水質(zhì)較差的系統(tǒng)。井下涌水處理后回用于生產(chǎn)用水、井下消防灑水用水;生活污水處理后回用于配套的選煤廠生產(chǎn)用水、地面綠化或道路灑水。由此供水系統(tǒng)也可以從水源的類別上分為:永久供水系統(tǒng)、井下涌水回用系統(tǒng)、中水回用系統(tǒng)。怎樣合理的選擇供水系統(tǒng)，是礦井建設(shè)的保障。不論選擇何種供水系統(tǒng)合并合建，都要從節(jié)約用水、環(huán)保的要求考慮，合理適度的利用水資源。

［1］ GB 50013—2006，室外給水設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［2］ GB 50268—97，給水排水管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范［S］.

［3］ 國(guó)家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)——給水排水標(biāo)準(zhǔn)圖集［Z］.2002.

［4］ GB 50810—2012，煤炭工業(yè)給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［5］ GB 50383—2006，煤礦井下消防、灑水設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［6］ GB 50016—2006，建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范［S］.