寒區煤礦消防給水設施建設探析

周廣鋒 張福憲

摘 要：鶴崗市是一座因煤而起、因煤而興的高寒地區的城市，隨著時代的變遷，部分煤礦建筑老舊、設施老化、消防水源建設滯后，給安全生產帶來風險。筆者結合鶴崗市國有煤礦消防水源實際，分析高寒地區消防給水存在的問題，并提出采用臨時高壓消防給水系統，生產生活用水合用，設置高位消防水箱等方式解決煤礦地面消防給水問題。

關鍵詞：寒區;煤礦;消防給水

中圖分類號：TD753 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）08-0208-02

0 引言

近年來，隨著煤礦生產建設規模的不斷擴展，煤礦地面火災事故時有發生，給國家、企業和煤礦員工家庭帶來了經濟財產損失和生命安全威脅。消防水源作為撲救初起火災的重要基礎設施建設至關重要，隨著社會的發展，部分煤礦建設年代久遠，消防水源建設存在盲點，新建煤礦消防水源未能同步建設，加之寒區消防水源受氣候影響較大，給煤礦安全生產帶來火災安全風險。本文以黑龍江鶴崗市國有煤礦為例，分析寒區煤礦消防給水設施建設存在的問題及解決途徑。

1 基本情況

1.1 氣候條件

鶴崗市位于黑龍江省東北部，東經129°39′50″至132°31′00″，

北緯47°03′30″至48°21′00″，是一座因煤而起、因煤而興的城市，氣候受季風影響，冬季寒冷漫長，年平均氣溫為3.8℃，極端最低氣溫達零下37.7℃，屬于典型的高寒地區。由于消防管網敷設受氣候影響較大，室外管網在充水狀態下極易結冰，室外消火栓不能發揮作用，造成消防給水系統癱瘓，嚴重制約初起火災的撲救，不利于煤礦安全生產活動。

1.2 煤礦情況

鶴崗市煤炭儲量達20多億t，年產原煤1200萬t，是黑龍江省四大煤城之一。現有國有煤礦9家，分別為峻德煤礦、興安煤礦、富力煤礦、南山煤礦、益新煤礦、振興煤礦、鳥山煤礦、嶺北煤礦、新陸煤礦。除鳥山煤礦為新建煤礦外，其他煤礦均建設年代達10年以上，普遍存在辦公建筑無專門消防用水，部分工業場所消防用水壓力不足等消防水源建設欠賬問題。

1.3 煤礦水源情況

煤礦的主要水源有礦井內排水、輸干水、生活污水和由水源地引來的市政用水。煤礦防火設計中均要求設室內外消火栓系統，普遍采取地埋供水管網，供水形式為接入市政供水管網。為有效利用礦井內排水，實現煤礦井下消防、除塵及生活用水的需要，部分煤礦建立了凈化水池、蓄水池、調節池，通過這些場所收集井下排水、天然雨水進行凈化，并為其建環形供水管道供井下除塵、消防、生活等用水。

2 煤礦地面消防給水存在的主要問題

2.1 認識上不夠重視

部分煤礦地面消防給水方面存在認識不到位，普遍存在重井下輕井上的思想，認為保障井下生產最重要，井下為主業，地面為輔業，在消防給水建設方面優先保障井下消防用水，地面消防給水建設方面則相對淡薄。

2.2 覆蓋范圍存在盲點

消防水源中消防管網的布置是否得當很大程度上影響滅火救援的覆蓋面及滅火效率。煤礦單位一般廠區位置較偏、地勢高差較大、場地范圍廣等特點，消防管網的布置容易產生覆蓋盲點。隨著煤礦地下采區的不斷拓展，地面附屬建筑也隨之延伸，消防管網的覆蓋范圍未能及時同步建設，也容易產生覆蓋盲點。經調研，鶴崗市部分煤礦地面辦公建筑消防管網未設置較為普遍，市政消防管網壓力不足問題也經常存在。

2.3 管道受氣候影響大

高寒地區對于管道保暖有要求，地面消防管道的埋設必須有足夠的埋深才能確保正常使用，一般要求設置在凍土層下才能達到防寒要求。經測算鶴崗地區凍土層達2.25m，經調研，鶴崗市部分煤礦消防管道有效埋深不足，部分煤礦消防管網敷設在地溝，無保溫、伴熱設備，冬季天氣寒冷極易造成管道凍裂，造成無法提供消防水源。

2.4 新建給水系統耗資高

新建消防水池儲水量大，工程造價高，占地面積大，加之寒區需建立保溫性能的泵房和管線，煤礦地面下方設有礦井等地下建筑，新建管線和水池耗資較高。隨著鶴崗市經濟下行壓力增大，煤炭行業生產成本提升，部分煤礦面臨減產、整合，除新建煤礦外，老舊煤礦無規劃投入大量資金專門對消防給水系統進行更新。

2.5 水源建設要求有重疊

《消防給水及消火栓系統技術規范》（GB50974-2014）[1]要求超過300m2的廠區需設置室內外消火栓系統，一般煤礦均符合設置室內外消火栓的要求。《煤炭工業給水排水設計規范》MT/T5014規定，井下消防、灑水的水源應有可靠的水量保證，優先考慮利用井下排水作為水源的可能性。按照這樣的要求，煤礦需要分別建有地面消防水池、井下消防水池，這些要求給單位消防水源建設方面需要統籌考量。

3 關于煤礦地面消防給水的規范要求

3.1 消防水質要求

《消防給水及消火栓系統技術規范》（GB50974-2014）第4.1.2規定：消防水源水質應滿足水滅火設施的功能要求。《建筑設計防火規范》（GB50016-2018）[2]和《煤炭工業給水排水設計規范》（MT/T5014-96）[3]，對消防水質都沒有特殊要求，可以是井水、自來水、中水或其他雜水。《自動噴水滅火系統設計規范》（GB50084-2001）[4]第10.1.1條規定：系統用水應無污染、無腐蝕、無懸浮物。對水中懸浮物的粒徑大小有要求，水的pH值應為6.0～9.0，不能含有易燃或可燃液體，給水水源的水質不應堵塞消火栓、報警閥、噴頭等消防設施，影響其運行，通常消防給水系統的水質基本上達到生活水質的要求。

3.2 消防水源要求

消防水源是火災救援的前提和保障，高寒地區消防水源一般分為2種，即地埋供水管網和消防蓄水池。《自動噴水滅火系統設計規范》（GB50084—2017）[5]第4.2.3條規定：環境溫度低于4℃，或者高于70℃的場所應采用干式系統;10.1.3規定：嚴寒與寒冷地區，對系統內遭受冰凍影響的部分，應采取防凍措施;10.1.4規定：報警閥組前宜設環狀供水管道。

3.3 消防水量要求

大部分煤礦礦井的排水口設有對應的調節池、蓄水池及凈化水池。水池有效容積按井下一次火災的全部用水量計算，但最小不能小于200m3，地面消防水池如果與其他用途水池合建，必須保證水池中的井下消防容積不被它用。

3.4 消防給水系統要求

消防給水系統主要由消防水源（市政管網、水池、水箱）、供水設施設備（消防水泵、消防穩壓設施、水泵接合器）和給水管網（閥門）等構成。消防給水系統按水壓分，可分為高壓消防給水系統、臨時高壓消防給水系統和低壓消防給水系統。按給水范圍分，可分為獨立消防給水系統和集中消防給水系統。臨時高壓給水系統，平時管網內水壓不能滿足最不利點消火栓的充實水柱，火災時需啟動消防水泵，使管網壓力、流量達到滅火要求。與前兩種給水系統相比，該系統在火災時既能保證供水安全可靠，又能節約能耗，降低投資成本。

4 解決煤礦地面消防給水問題的建議

為解決煤礦地面消防給水問題，有效節約資金，做好煤礦消防給水系統改造工作，結合鶴崗市國有煤礦實際，提出以下建議。

（1）高度重視地面消防給水建設，納入安全生產統籌考量。各煤礦要摒棄“重井下輕地面”的思想，將地面消防給水建設納入安全生產整體考量，高度重視地面消防給水建設，將地面消防給水設施和井下消防給水建設統籌，納入整體建設范疇，建設消防水池保障地面和井下消防用水的要求。

（2）生產生活用水與消防用水合用，利用凈化水池作為消防水源。部分煤礦利用高效旋流一體化凈化技術等原理、流程，將礦井水質量達到生活日用水的標準，用于黃泥注漿、井下消防灑水，實現節約成本的目的。鶴崗市各國有煤礦均建立了凈化水廠，設置凈化水池、蓄水池，實現24h不間斷的提供水源，供水時間、水池儲量、水質基本符合消防水源的要求。用生產、生活管道和消防管道合并給水系統管網，節約大量管材和投資。當消防給水與生活、生產給水合用時，設計流量應為消防給水設計流量與生活、生產用水最大小時流量之和，并確保采用消防用水量不作他用的技術措施。

（3）設置臨時高壓給水系統，在廠區建筑最高處設置高位水箱。在地面消防給水建設中，可考慮采取臨時高壓給水系統，利用消防水泵的性能應滿足消防給水系統所需流量和壓力的要求，當室外消防用水量大于25L/S時或室內消防給水設計流量大于10L/S時，設置性能與消防泵同樣的備用泵。在廠區最高的建筑物最高處設置高位水箱，儲存10min的室內消防用水量。設置增壓設施確保高位消防水箱滿足最不利點消火栓靜水壓力，以保證消防供水安全。工業建筑室內消防給水設計流量當小于或等于25L/S時，不應小于12m3，大于25L/S時，不應小于18m3。最低有效水位應滿足水滅火設施最不利點處的靜水壓力，工業建筑不應低于0.10MPa，建筑體積小于20000m3時，不宜低于0.07MPa。

（4）設置干式地上式室外消火栓系統。干式消火栓系統可有效解決寒區消防管網低溫冰凍問題，分段閥門的數量少、在非工作狀態下管道不存在漏水問題，對煤礦生產影響較小。室外消火栓保護半徑不應大于150m，出流量宜達到10～15L/S，寒區室外閥門井應設置永久性固定標識，并采取防凍措施。

（5）室外消防給水管網應布置成環狀，管徑不宜小于DN150。由于環狀管網的干線彼此相通，水流四通八達，供水安全可靠，環狀管網的輸水干管不應少于兩條，消防管道可設置與有地暖的地溝，與凈化水池相連，確保全天候水流動，確保消防用水不間斷和防凍。生產、生活用水量應按最大小時流量計算，消防用水量應按最大秒流量計算。環狀管道應用閥門分成若干獨立段，段內消火栓數量不宜超過5個，閥門應設在三通、四通分水處，并按（N-1）的數目原則設置。

（6）在消防水池或凈化水池設置墻壁式消火栓。在煤礦消防水池及凈化水池建筑構件上，設置墻壁式消火栓，在管道中設置消防水泵確保其墻壁式消火栓管道消防水源壓力，配置消防水帶，實現200m范圍內消防用水要求。同時，在管道上配置泄水裝置，確保使用完畢后，能將管道內殘余水量進行泄除，以防冬季寒冷天氣管道凍裂。

參考文獻

[1] GB50094-2014，消防給水及消火栓系統技術規范[S].

[2] GB50016-2018，建筑設計防火規范[S].

[3] MT/T5014-96，煤炭工業給水排水設計規范[S].

[4] GB50084-2001，自動噴水滅火系統設計規范[S].

[5] GB50084—2017，自動噴水滅火系統設計規范[S].