談礦井供水系統的設計思路

王秉濤

(煤炭工業太原設計研究院，山西太原 030007)

山西是一個水資源較為匱乏的省份，而礦井建設是山西省非常重要的工業項目，在礦井建設中離不開對水資源的開發和利用。所以在礦井的建設中，怎樣合理的進行水資源的開發和利用，顯得尤為重要。在這個過程中關鍵是解決供需的矛盾，同時要保護水資源，避免對水資源進行濫開濫采。礦井水資源的利用必須取得當地監管部門的許可和批復。

礦井的建設一般離市區較遠，直接利用市政管網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有井下涌水，對這部分涌水處理后回用;礦區的地面生活污水收集后，經生活污水處理站處理后回用。綜上，礦井建設中一般有三種水源可以利用，其中，自建水源井(或市政管網的水源)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，因其水量不穩定，在使用的過程中需永久水源進行補充。

礦井在建設和運營的過程中，對水資源的使用一般分為:生活用水、地面生產用水、消防用水、井下消防灑水等。生活用水主要包括:礦井地面行政區辦公樓、食堂、單身宿舍、聯合建筑等用水，對水質較高的生產系統的用水，在設計中也按生活用水計算;地面生產用水主要包括:地面車間的除塵灑水、皮帶走廊的除塵灑水、儲煤場的除塵灑水、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、室外消防用水;井下消防灑水主要為井下生產、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分開的話，水量的儲存也分開，但是一次消防水量不變。相關的規范中規定地面和井下的消防給水系統應分開設置。

礦井供水系統怎樣劃分，是礦井給水設計當中一個重要的環節。合理的進行供水系統的合并，可以減少很多后續的工作，如管網的敷設、水泵的數量等等。礦井供水系統劃分的一個主要因素為用水對象對水質的不同要求，生活用水的水源應符合《生活飲用水衛生標準》，地面生產用水應符合《城市污水再生利用城市雜用水水質標準》，井下消防灑水用水應符合《煤礦井下消防、灑水用水水質標準》。另一個主要因素為用水點對水壓的不同要求，相同或接近的用水水壓決定了供水系統是否可以合用，避免重復建設造成資源的浪費。在礦井供水系統的設計中，根據水質、水壓及水源的水量情況，系統大致有以下幾種劃分:1)生活供水系統;地面生產、消防供水系統;井下消防灑水供水系統;2)地面生活、生產、消防供水系統;井下消防灑水供水系統;3)生活、消防供水系統;地面生產及井下消防灑水供水系統。

供水系統合建和供水管網合建是兩個不同的概念，供水系統合建是指供水構筑物、加壓設備處于同一位置;供水管網的合建是指相同水質的水源經同一管道供至各個用水點。

以下將各個供水系統分開來進行分析。

1 生活供水系統

生活供水系統一般建在行政區或生活區，該供水系統的選擇應首先確定最不利點的供水水壓。礦井工業廣場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，重力流進入生活供水管網。該供水系統的優勢是水源只經過一次提升;存在的問題是該供水系統不在場地內，外部需要合適的位置、電源等的供給。如果場地較為開闊平整，生活供水系統可以考慮采用變頻供水裝置，設計儲水水池及供水加壓設備。該供水系統優勢是場地外部條件利用較好，且好維護及管理;存在的問題是泵房及水池占用場地的位置，需進行二次加壓，運行費用相對較高。

不論是高山水池直接供給還是二次加壓，生活供水系統應當根據水質資料，對水源進行處理、消毒，使水源滿足飲用水衛生標準。生活供水水源一般取自地下奧灰層，并征得當地水行政主管部門的同意，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，應考慮到礦井的開采對深井水量的影響。水源地應采取防止污染和人為破壞的措施，并有對外的道路和通信線路。生活供水水源無論是取自地下或地表，都應有相應的水質資料，選擇合理的水處理工藝，使之達到用水標準。井下涌水處理后作為生活用水水源已經得到廣泛的應用，目前，井下涌水作為生活用水水源還有待于人們觀念的轉變、處理效果的提高以及出水水質的穩定。

水源由深井泵或取水泵提升至地面生活供水系統清水池，生活供水系統清水池容積為調節水量、事故水量之和，分兩格設計，便于清洗檢修時不間斷供水。水池埋地敷設，池頂覆土，保證當地凍土厚度的要求。清水池內設置水位信號，與深井泵或取水泵聯動，實現自動控制。清水池為高位水池時，池水自流進入管網，至用水點。清水池為地面水池時，供水系統設置采用二次加壓裝置，應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，直埋敷設，如遇濕陷性黃土，需管溝敷設。

2 地面生產供水系統

地面生產供水系統的位置主要根據用水對象對水質的要求、以及回用水水量的情況進行選擇。

如果用水對象對水質的要求較高，需要達到飲用水衛生標準的(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)，地面生產供水系統可以和生活供水系統合建、管網合用。此時，地面消防也可以統一考慮，該供水系統儲水池容積為生產、生活調節水量、事故水量之和，分兩座設計，之間設置聯通管，便于清洗時不間斷供水和消防時的供水可靠性，水池埋地敷設，池頂覆土，保證當地凍土厚度的要求。清水池為高位水池時，池水自流進入管網，至用水點。清水池為地面水池時，供水系統設置采用二次加壓裝置，應保證變頻水泵工作的安全性、可靠性。和消防供水管網合并時，管道采用環狀管網。

如果用水對象對水質的要求不高，或者回用水水量充足、能進行深度處理的情況下，地面生產系統可以和廢水回用系統(井下消防灑水供水系統)合建。但是，供水管網分開敷設，因井下消防灑水供水系統一般為重力流管道，地面生產供水系統為二次加壓管網。此時，供水系統應和井下水處理工藝一并考慮，這樣可以充分的利用空間，節省占地，減少不必要的重復建設、重復選型。

國家環保、清潔生產的要求越來越高，煤炭企業各生產環節的易產塵點均設置除塵、降塵設施，該部分用水也包含在生產用水當中。用水點有鍋爐房、棧橋除塵灑水等。局部用水點需較高的供水壓力，可以通過管道泵解決。

3 消防供水系統

消防供水系統是供給工業場地地面建、構筑物的室內、室外消防管網的給水系統。

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

除規范要求的建、構筑物室內、室外設置消火栓外，應結合場地工業、民用建筑的耐火等級、建筑物類別等條件，分析是否設置噴淋系統。汽車庫、配電室等特殊建筑內的消防應根據相關的消防規范進行消防系統的設計。封閉式儲煤場應設置固定滅火器、消火栓和自動消防炮滅火系統。消防用水必須有專用的儲水設施，和其他的供水系統合建時，有消防水量不被動用的措施，各建、構筑物室內消火栓處應設置直接啟動消防泵的按鈕，且應設置保護設施。

消防供水系統可以根據其取水水質的不同而選擇和生活供水系統還是生產供水系統合建、管網合并。這樣也就決定了管網的敷設方式是支狀還是環狀。

4 井下消防、灑水供水系統

井下消防、灑水供水系統是供給井下消防、生產、除塵管網的給水系統。計算水量時包含了井下各個用水設備的用水量、各個除塵點及水幕用水量和井下一次消防的用水量。規范要求，井下消防、灑水水源優先使用處理后的井下涌水，不足時，由永久水源補充，故井下消防、灑水供水系統的位置一般設在井下水處理站，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。還有極少數的井下水處理站設置在井底，處理后直接回用。設在地面的井下消防、灑水供水系統采用重力流管道進入井下，根據井下采區等高線的變化決定是否設加壓設備。

以上供水系統之間相對獨立，又相互有聯系，不能單一絕對的獨立。有些場地地形較為復雜，錯臺較多，不僅要考慮因地勢供水系統是否分區域設置，也同時參照供水壓力的變化進行分區設置。供水系統的獨立性保證了多種不同水質的水源不會被相互污染，相互關聯保證了礦井的建設和運用不會因水源的匱乏而停止。

設計時，水質較好的水源補充至水質較差的系統。井下涌水處理后回用于生產用水、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用水、地面綠化或道路灑水。由此供水系統也可以從水源的類別上分為:永久供水系統、井下涌水回用系統、中水回用系統。怎樣合理的選擇供水系統，是礦井建設的保障。不論選擇何種供水系統合并合建，都要從節約用水、環保的要求考慮，合理適度的利用水資源。

［1］ GB 50013—2006，室外給水設計規范［S］.

［2］ GB 50268—97，給水排水管道工程施工及驗收規范［S］.

［3］ 國家建筑標準設計——給水排水標準圖集［Z］.2002.

［4］ GB 50810—2012，煤炭工業給水排水設計規范［S］.

［5］ GB 50383—2006，煤礦井下消防、灑水設計規范［S］.

［6］ GB 50016—2006，建筑設計防火規范［S］.