? ?煤矿井下生产过程中产生的大量煤尘,在巷道中飞扬,对环境和人体健康造成严重影响。长期接触煤尘可能会引发呼吸道炎症、尘肺病、皮肤病及其他健康问题,煤尘中某些成分也会增加患癌的风险。
在一定条件下,煤尘可以引发爆炸,产生的巨大冲击力会造成重大人身伤亡和国家资源的重大损失。煤尘的有效治理可以减少爆炸风险、改善矿工作业环境、保护工人健康等。本文将针对设计完善的井下消防洒水系统,与采掘、运输、瓦斯抽采、通风、供水施救、防灭火等系统相协调,从源头减少煤尘的产生和扩散,使井下生产人员有良好的工作环境,保障煤矿工人的身体健康,确保煤矿安全生产,提高煤矿企业的经济效益和社会效益。
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? ?煤矿粉尘的产生及危害
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井下煤尘主要是由于岩巷打眼放炮、采煤机、掘锚一体机、综掘机高速切割煤体所产生的。另外在煤巷掘进头、转载点、胶带输送机搭接处、煤炭运输过程中、箕斗定量装载设备、箕斗卸载口等处的卸料点和入料点等生产环节也会产生煤尘。
煤尘对人体的危害:井下工人长期吸入大量的煤尘,可能引起呼吸道发炎,严重者可导致尘肺病,同时还可能引起皮肤病或眼角膜发炎。
煤尘对作业环境的影响:煤尘会降低作业场所的能见度,影响巷道内的照明和井下作业人员的视线,不仅影响井下劳动效率,还不利于及时发现隐患,容易导致井下工人的误操作、误判断,引发生产安全事故。
煤尘对机械设备的危害:煤尘会加速机械设备的磨损,缩短精密仪器和电气设备的使用寿命,增加设备故障率,降低生产效率。
煤尘燃烧及爆炸:煤尘在空气中达到一定浓度时能够引起燃烧或爆炸,造成重大人身伤亡和国家资源的重大损失。
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? ?井下消防洒水系统的重要性
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井下巷道错综复杂,煤尘、瓦斯无处不在,容易引起燃烧和爆炸。为降低这些危害,根据《煤矿安全规程》《煤炭工业矿井设计规范》《煤矿井下消防、洒水设计规范》等国家规范规程和行业标准要求,煤矿必须采取预防为主的综合防尘措施,建设完善的消防、防尘供水系统——井下消防洒水系统。
降尘、防爆作用:在采掘工作面的采煤机、掘进机、破碎机等处,在运输系统的煤仓、溜煤眼、胶带输送机、转载机等处设置喷雾防尘装置及粉尘传感器,监测和控制产生粉尘的浓度。在采煤工作面进、回风顺槽内,掘进工作面迎头、装煤点下风向,以及机头机尾等处设置风流净化水幕,可以有效降低空气中的粉尘浓度,避免进风流的污染,从而预防煤矿火灾和爆炸事故。
灭火作用:在主副井井筒与井底车场连接处、机电硐室、材料库等硐室入口以及有火灾危险的巷道沿线设置消火栓、自动喷水灭火系统和水喷雾隔火装置,以确保火灾发生初期能够迅速响应,扑灭火源,防止火势蔓延,也能起到阻止引燃的防爆作用,保证井下人员生命安全,减少火灾对矿井和设备的破坏。
供水作用:井下供水施救系统一般与井下消防洒水系统共用管路,井下发生灾变时,可通过该管路将饮用水、营养液等救生物品输送给井下避险人员。
降温作用:井下采掘工作面及机电硐室等地温度较高,洒水系统能在一定程度上降低井下温度,改善工作环境,减少煤矿工人因高温作业而引发的健康问题;井下采掘工作持续进行,设备连续运转,可能导致设备内部温度过高,故障率增加。洒水系统供水至设备用水点进行冷却降温,有助于延长井下设备的使用寿命,减少设备故障。
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? ?井下消防洒水系统设计过程中的难点与细节
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管材选择:选择管材前应充分了解市场动态,调研选用管材在在建煤矿及生产煤矿的井下使用情况,综合考虑管道的环境温度、介质温度、系统压力等级、耐腐蚀性、安装连接方式等因素。选用管材应满足阻燃、防爆等要求,应具有中国国家煤矿安全标志证书和MA标识牌等,以确保供水管道能够长期、稳定、安全输水。
管道布置:井下供水管道的布置需要结合矿井实际情况统筹设计,巷道布置形式,井下煤层、岩层的走向和分布,运输皮带、架空行人器布置情况,与压风、制氮管道、井下排水管道、灌浆管道、电缆桥架等协调布置,即不得影响车辆和行人通行,又需确保供水管道能够敷设到所有避灾线路和用水点。
管道的敷设和固定:对于陕北地区一些可采煤层较深的矿井,其井下消防洒水系统水压可达6.0兆帕,立井井筒内垂直管道、倾斜角度大于5度的巷道内管道以及水平管道的敷设和固定方式对于系统的稳定运行至关重要。设计过程中需要全面考虑巷道侧壁的结构形式、受力情况,严格遵守井下禁止焊接作业的规定,选取合适的托架或安装梁与之固定。
防腐:井下温度偏高,空气湿度大,对管道造成严重腐蚀,影响井下安全生产,必须对管道、连接管件、管托架、支护构件等采取防腐处理,以延长管道的使用寿命,保证井下供水的可靠性;煤矿井筒工作寿命要求年限最长,井筒及井底车场内管道采用长效防腐体系;运输大巷、辅助运输大巷、通风大巷内管道采用重防腐体系;采区工作面巷道内管道随开拓和采煤进度,需要经常拆卸和安装,采用普通防腐体系。
综上所述,井下消防洒水系统需要与井下采掘系统、提升运输系统、辅助运输系统、供水施救系统、防灭火系统、瓦斯抽采系统、通风系统、排水系统、井下供电系统等多个系统协调规划,同时兼顾后期煤矿产能扩大、接续开采等问题,在管材选型、受力计算、管托架固定方式选取、防腐工艺等多个细节方面准确计算、严格把控,确保井下消防洒水系统能够安全稳定供水,有效降低井下温度和粉尘浓度,为矿井的安全生产提供有力保障。
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? ?井下消防洒水系统的管理维护
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煤矿企业在生产运营期间要做好检查与维护工作,定期对井下消防洒水系统进行检查维修、检测保养,保证设备安全运行,防止供水管道、消防器材的损坏与缺失,排查隐患,及时整改,以保证水源来水的稳定性、输水管道的安全性、供水设备的供电可靠性、洒水喷头的出水畅通性等。
加强水质的监测与管理,定期清理井下消防洒水水池,确保其水质符合《煤矿井下消防、洒水设计规范》要求,避免因水质不达标而降低洒水效果或造成设备损坏;提高煤矿智能化,实时监测井下消防洒水系统的水量、水压运行状态,及时发现潜在问题并进行处理,保证供水系统的稳定性和可靠性;定期检测风流中的粉尘含量,定期清扫和冲洗巷道周壁,减少粉尘积存;加强施工质量的管理,避免因施工不规范引起的水量泄流、系统压力降低;加强对煤矿工人的专业技能培训和安全生产教育,提高煤矿工人的操作技能,增强责任意识和安全生产意识,确保所有人员能够在紧急情况下做出正确判断、迅速响应;建立完善的井下消防洒水系统安全运行管理制度,明确管理职责,确保各项维护措施能够得到有效落实。
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? ?结语
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井下消防洒水系统作为煤矿井下的安全设施,对于预防、控制火灾,保障人员生命安全有着非常重要的意义。随着煤矿开采技术的不断进步,井下消防洒水系统也在不断改进和完善,煤矿企业要高度重视井下消防洒水系统的建设和管理维护,立足于矿井开拓、开采实际情况,坚持安全、高效的原则,贯彻“安全第一、预防为主、综合治理”的安全生产方针,建立可靠的安全生产系统,配备先进的安全技术装备,设置必要的安全设施,为人员生命财产安全、国家能源安全、推动经济持续健康发展提供更加坚实的保障。