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井下消防水减压阀
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之前介绍高压减压阀，现在介绍井下消防洒水系统的作用主要在于消灭因工程外因引起的火灾，减少工作面的粉尘污染。从产生火灾的原因上来看，井下火灾有的是因为井下操作空间漂浮的煤尘自燃，有的是因为井下放炮、明火、橡胶摩擦起火、电路短路引发火灾。粉尘来源于采煤过程中产生的煤粉、矿石颗粒，其存在严重危害矿井工人健康，同时，高浓度的粉尘颗粒极易自燃产生爆炸。井下消防洒水系统的工作原理与井下安全隐患相，主要是通过对煤体注水，安装喷雾洒水装备、风流净化水幕等方式降温除尘，并在当发生火灾时通过预先设置的消防装置及时扑灭火灾。一般而言，与井下消防、洒水系统功能相匹配是井下消防救助队，是专业的消防救助工作人员。井下消防洒水系统的设计应当与消防队的工作相契合，能够辅助消防人员开展救援工作。如井下消防水带应当与救助队的水带接口相一致；救援工作的开展一般由火源外向火源中心部靠近，为避免水雾与煤尘结合而成的水煤气发生爆炸使救援人员及被困矿工遭受危险，井下消防设计时应当预留畅通的通风巷等。总而言之，井下消防洒水系统是综合的安全保障系统，其设计不容马虎。
二、井下消防水减压阀井下消防、洒水系统设计要点
《煤矿井下消防、洒水设计规范》是井下消防、洒水系统的设计标准，对每一环节的设计都有严格的规定。根据井下消防、洒水设计规范的要求，井下消防、洒水系统应当做到安全可靠、技术*、经济合理、使用方便，在具体设计时应注意以下要点：
1.预防为主、消防结合
设计井下消防、洒水系统的zui终目的是要保障井下安全，无论是安全事故发生以前还是发生以后，其设计都要能发挥作用、保障安全。井下消防、洒水系统的设计应当以预防为主，在安全隐患突现以前将可能造成威胁的因素降低到zui少，以避免事故发生。如喷水装置对操作面降温除尘，采用难燃设备防止自燃等。在预防的同时，一旦发生火灾危险，消防设备能够及时发出警报，使消防救助人员能够有效利用相应的灭火设备进行火灾救援。因此，井下消防、洒水系统的设计应当有效结合预防与消防功能。
3、煤壁注水
在采煤之前向被采煤层注水，增加煤的含水率，这样在采煤过程中就会减少煤尘。当煤的含水率超过7%时煤尘就不会发生
煤壁能否注水还取决于煤层的地质情况，这由主导专业决定
煤壁注水一般由泵进行的，煤壁注水量可按吨煤20～35L计算，管道终端压力为0.1～0.5MPa，工作时间为8～16h。当管道终端压力达到注水压力的情况下，也可以用静水压力直接向煤壁注水。煤壁打孔使用的是湿式钻机，应向钻机供水。
4、冲洗巷道
在井下所有主要运输巷道、主要回风巷道、上山与下山和正在掘进的巷道都必须进行巷道冲洗，这些巷道一般都敷设有消防给水管道，可借用消防给水管道的支管阀门进行巷道冲洗。冲洗巷道时可使用DN50/DN25变径快速管接头，一端接消防给水管，一端接DN25软性水管。软性水管一端配有DN25小水枪，软性水管长度为50m。冲洗水量为0.4～0.6L/s，压力为0.3～0.5MPa，工作时间为6～8h。
5、锚喷工作面用水
在掘进工作面，有些巷道要紧跟锚喷作业，主要是在巷道壁安装锚杆与混凝土喷射。安装锚杆是通过锚杆打眼安装机进行的，是湿式作业，混凝土喷射前要冲洗岩帮，喷射时应向混凝土搅拌机供水。
冲洗岩帮用水量为0.3～0.5L/s，压力为0.2～0.4MPa，工作时间为1～2h；向混凝土搅拌机供水量为0.4～0.6L/s，压力为0.1MPa，工作时间为4～5h。
水减压阀是阀门一种自动降低管路工作压力的专门装置，它可将阀前管路较高的水压减少至阀后管路所需的水平。减压阀广泛用于高层建筑、城市给水管网水压过高的区域、矿井及其他场合，以保证给水系统中各用水点获得适当的服务水压和流量。鉴于水的漏失率和浪费程度几乎同给水系统的水压大小成正比，因此减压阀具有改善系统运行工况和潜在节水作用，意大利OR水减压阀据统计其节水效果约为45%.
减压阀的构造类型很多，以往常见的有薄膜式、内弹簧活塞式等。减压阀的基本作用原理是靠阀内流道对水流的局部阻力降低水压，水压降的范围由连接阀瓣的薄膜或活塞两侧的进出口水压差自动调节。
基本性能
?。?）调压范围：它是指减压阀输出压力P2的可调范围，在此范围内要求达减压阀到规定的精度。调压范围主要与调压弹簧的刚度有关。
?。?）压力特性：它是指流量g为定值时，因输入压力波动而引起输出压力波动的特性。输出压力波动越小，减压阀的特性越好。输出压力必须低于输入压力—定值才基本上不随输入压力变化而变化。
?。?）流量特性：它是指输入压力—定时，输出压力随输出流量g的变化而变化的持性。当流量g发生变化时，输出压力的变化越小越好。一般输出压力越低，它随输出流量的变化波动就越小。意大利进口OR水减压阀详细分析
三、井下消防水减压阀井下用水量、剩余水头等方面计算
1、地面消防水池有效容积计算
W=3.6(Qa×6+Qb×6+Qc×2) m3
W:地面消防水池有效容积 m3
Qa:井下消火栓系统设计水量 L/s
Qb:井下水喷雾隔火装置计算用水量 L/s
Qc:井下自动喷水灭火装置计算用水量 L/s
2、消防水量计算
QS= Qa+Qb+Qc L/s
3、洒水日用水量计算
Qh=3.6K∑n0g0T0 m3/d
Qh:全日用水量 m3/d
K:系数 1.1～1.2
n0:单台喷雾装置数量或喷头数量。
g0:单台喷雾装置用水量或单个喷头用水量 L/s
T0:单台喷雾装置日工作小时数或喷头日工作小时数 h
4、洒水设计秒流量计算：
Qg=∑n0g0 L/s
n0:单台喷雾装置数量或单个喷头数量（只计入同一工作面中各设施中zui大用水量者，同一工作面其它设施用水量可舍去不计）。
g0:单台喷雾装置用水量或单个喷头用水量 L/s
5、井下洒水调节储水量计算：
上海申弘阀门有限公司主营阀门有：截止阀,电动截止阀井下洒水调节储水量也应储存在地面水池中，一般与地面消防水池合建。洒水调节容量按洒水zui大小时用水量2小时计算。
6、消防设施以及其它设施剩余水头计算：
H=H0-ZS m
H:所处设施用水点出口段剩余水头 m
H0:静压时，地面消防水池池底水位与所处用水点垂直高度；动压时，工作泵出口处压力值 m
Zs:管道沿程水头损失与局部水头损失之和 m
四、井下消防洒水水质标准
井下消防洒水水质除考虑各点设施对水质要求外，还要考虑对环境卫生的影响。井下消防洒水水质标准如下：
序号
| 项目
| 标准
|
1
| 悬浮物含量
| ≤30mg/L
|
2
| 悬浮物粒径
| <0.3mm
|
3
| PH值
| 6.5～8.5
|
4
| 总大肠菌群
| 每100ml水样中不得检出
|
5
| 粪大肠菌群
| 每100ml水样中不得检出
|
如有采煤机组冷却水时，其水的碳酸盐硬度不应超过300mg/l（碳酸钙计）
7.1 计算流量
7.1.1 管网水力计算应根据各节点流量、高程及各管段的规格、长度，按管网结构进行计算。
7.1.2 管网的水力计算应按下列原则确定节点流量：
1纳入计算的消火栓使用数量应按能产生本规范第3.1.2 条规定的zui大消火栓用水量考虑；
2 固定灭火装置应根据需要分别按各种zui不利的情况每次取一项纳入计算；
3 冲洗巷道用水应以本规范第3.1.8 条规定的使用强度按沿巷道均匀出流考虑；
4 其他节点流量应按各用水点处发生zui大用水组合时的流量计算。
7.2 水头损失计算
7.2.1 管道中的总水头损失应为沿程水头损失与局部水头损失之和。
7.2.2 钢管道的沿程水头损失应按下列公式计算：
当 v＜1.2时：
(7.2.2-1)
当 v≥1.2时：
(7.2.2-2)
式中 i——单位长度的水头损失（m/m）；
v——水的计算流速（m/s）；
dj——计算管径（m）。
在特殊条件下，井下管道的沿程水头损失也可采用工程计算中常用的其他管道水力计算公式计算（见附录E ) .
7.2.3 管道的局部水头损失计算应按具体情况分别采用下列两种计算方法：
1 巷道及井筒内的长距离管道应按沿程水头损失的10％计算。
2 水源、水处理站及加压泵站硐室内的管道应按管件逐个计算，然后累加。
7.2.4 软管的水头损失可按下式计算：
(7.2.4)
7.3 水压计算
7.3.1 在设计中应按下列原则对洒水系统zui不利点的水压进行验算：
1 对水压可能低于用水点所需资用水头的zui不利点应计算zui大流量时的动压值；
2 对水压可能高于zui大允许压力的zui不利点应计算静压值。
7.3.2 井下消防、洒水管道系统中某一点的水压值应按下式计算：
p＝10-6r(△Z－△h)g＋P0 (7.3.2)
式中 p——管道系统中某计算点的计算水压值( MPa）；
r——水的容重（l000kg/m3) ；
△Z——位置水头差，为计算点至该点管道上游水压已知点（如减压阀、水池计算水面或加压泵出口）之间的几何高差（m ) ；
△h——从上游已知点至计算点之间的管道水头损失（m ) ；
g ——重力加速度，9.81m/s2 ；
P0——已知点的水压（MPa ) ，可为系统加压水泵的出口压力或减压阀后的水压。
7.3.3 对于环状管网或有多个进水口的管道系统的动水压力校核，宜进行平差计算。计算结果的闭合差应小于0.005MPa。井下消防洒水系统的其他设计注意
1.水质标准：井下消防洒水系统对消防用水的要求有比较严格的规定，一般而言，悬浮物的含量不得超过30mg/L，直径不得超过0.3mm，pH介于6.5-8.5，大肠杆菌群落不超过3个/L。达不到zui低标准的水用于消防灭火，一方面污染环境，另一方面达不灭火目的，还有助长火势的可能。因此，在水源选择时也要根据水质要求合理选择，必要时采取一定的净化措施。
2.管道选材：考虑到井下消防的洒水系统的井深、高压特点，在铺设管道的选材上一般选用钢管，当静水小于或等于1.6MPa时可选用焊接钢管，当水压大于1.6 MPa 时则应当采用无缝钢管。对于管壁的厚度，在用计算公式得出结果后，实际管道的选取时应该适当大于应得管壁厚度。其原因在于井下地形复杂，环境恶劣，负载不均，加强管道的厚度有助于防止管道破裂的意外。
3.管道防腐：矿井复杂、潮湿的深井环境会加速管道的锈蚀，因此，需要加强管道的防腐工作。管道铺设以后，其防腐工作不易开展，故而通常从预防腐开始着手。使用油漆等隔断物质阻绝管道内的活性金属与氧气、水分的接触是常用的防腐方法。管道的底漆通常采用无机富锌底漆，防护涂料根据井底的酸碱度不同进行选择。当为酸性水时或含盐量较高时，采用氯化橡胶系列防腐涂料，当为中性至碱性水时，采用无机富锌底漆。为保证防腐效果，对期末的厚度也有相应的要求：漆膜总厚度应不小于200Lm，底漆厚度一般为30～70mm。
4.巷道冲洗：在矿井下，对所有的巷道都必须进行冲洗。这些巷道主要有运输巷道、上下山巷道、掘进巷道和回风巷道等。巷道冲洗可以利用消防给水装置。运用变径快速管接头，一端连接消防给水装置，一端连接软管。
5.检测智能化与消防自动化：火灾发生的初始阶段往往不被人发觉，进而造成火灾蔓延引发事故。实现火灾检测智能化能较好避免火灾事故的发生，在酝酿阶段采取消防措施可较好实现消防效果。监控系统与井下灭火系统的联动合作， 形成井下消防有机整体。要实现检测的智能化应当在火灾易发点装置自动报警、灭火系统，其监控范围包括井上和井下。消防自动化初上述的喷雾洒水系统、水喷雾隔水装置以外，还可以在井下设置若干压力传感器，将数据传送到地面，实现整体控制。
井下消防以及洒水系统都是煤矿作业安全保证的重中之重，面对错综复杂的井下环境，我们不得不在这两个方面加以重视。但如何根据不同煤矿矿区特点，设计出*的井下消防及洒水系统的方案，仍然需要我们煤矿消防、洒水系统的设计者不断推陈出新，因地制宜。同时，相关消防、洒水装备的研发也应紧跟现实需要。不断发现不足，不断优化设计，只有不停止探寻的脚步，不断完善相关设计才能为开采挖掘煤矿资源提供安全、可靠的环境，才能助力新时期中国的经济发展。与本文相关的论文：电动调节阀执行器的开关量控制
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