谈矿井供水系统的设计思路

王秉涛

(煤炭工业太原设计研究院，山西太原 030007)

山西是一个水资源较为匮乏的省份，而矿井建设是山西省非常重要的工业项目，在矿井建设中离不开对水资源的开发和利用。所以在矿井的建设中，怎样合理的进行水资源的开发和利用，显得尤为重要。在这个过程中关键是解决供需的矛盾，同时要保护水资源，避免对水资源进行滥开滥采。矿井水资源的利用必须取得当地监管部门的许可和批复。

矿井的建设一般离市区较远，直接利用市政管网的供水方式受到限制，所以，水源的选择一般选择自建水源井;在煤炭开采的过程中会有井下涌水，对这部分涌水处理后回用;矿区的地面生活污水收集后，经生活污水处理站处理后回用。综上，矿井建设中一般有三种水源可以利用，其中，自建水源井(或市政管网的水源)可以作为永久水源;井下涌水及生活污水处理后的回用部分，因其水量不稳定，在使用的过程中需永久水源进行补充。

矿井在建设和运营的过程中，对水资源的使用一般分为:生活用水、地面生产用水、消防用水、井下消防洒水等。生活用水主要包括:矿井地面行政区办公楼、食堂、单身宿舍、联合建筑等用水，对水质较高的生产系统的用水，在设计中也按生活用水计算;地面生产用水主要包括:地面车间的除尘洒水、皮带走廊的除尘洒水、储煤场的除尘洒水、锅炉房用水、道路洒水、地面绿化等用水;消防用水主要为地面建筑室内、室外消防用水;井下消防洒水主要为井下生产、除尘洒水及消防用水。矿井的消防用水一般为井下和井上按一次消防用水量考虑，如果井上和井下的供水系统分开的话，水量的储存也分开，但是一次消防水量不变。相关的规范中规定地面和井下的消防给水系统应分开设置。

矿井供水系统怎样划分，是矿井给水设计当中一个重要的环节。合理的进行供水系统的合并，可以减少很多后续的工作，如管网的敷设、水泵的数量等等。矿井供水系统划分的一个主要因素为用水对象对水质的不同要求，生活用水的水源应符合《生活饮用水卫生标准》，地面生产用水应符合《城市污水再生利用城市杂用水水质标准》，井下消防洒水用水应符合《煤矿井下消防、洒水用水水质标准》。另一个主要因素为用水点对水压的不同要求，相同或接近的用水水压决定了供水系统是否可以合用，避免重复建设造成资源的浪费。在矿井供水系统的设计中，根据水质、水压及水源的水量情况，系统大致有以下几种划分:1)生活供水系统;地面生产、消防供水系统;井下消防洒水供水系统;2)地面生活、生产、消防供水系统;井下消防洒水供水系统;3)生活、消防供水系统;地面生产及井下消防洒水供水系统。

供水系统合建和供水管网合建是两个不同的概念，供水系统合建是指供水构筑物、加压设备处于同一位置;供水管网的合建是指相同水质的水源经同一管道供至各个用水点。

以下将各个供水系统分开来进行分析。

1 生活供水系统

生活供水系统一般建在行政区或生活区，该供水系统的选择应首先确定最不利点的供水水压。矿井工业广场一般建在沟底或者山腰，周围还有较高的地形，可以考虑利用地形建高山水池，重力流进入生活供水管网。该供水系统的优势是水源只经过一次提升;存在的问题是该供水系统不在场地内，外部需要合适的位置、电源等的供给。如果场地较为开阔平整，生活供水系统可以考虑采用变频供水装置，设计储水水池及供水加压设备。该供水系统优势是场地外部条件利用较好，且好维护及管理;存在的问题是泵房及水池占用场地的位置，需进行二次加压，运行费用相对较高。

不论是高山水池直接供给还是二次加压，生活供水系统应当根据水质资料，对水源进行处理、消毒，使水源满足饮用水卫生标准。生活供水水源一般取自地下奥灰层，并征得当地水行政主管部门的同意，取得“取水许可证”，如果该水源位置在井田范围或井田边境附近，应考虑到矿井的开采对深井水量的影响。水源地应采取防止污染和人为破坏的措施，并有对外的道路和通信线路。生活供水水源无论是取自地下或地表，都应有相应的水质资料，选择合理的水处理工艺，使之达到用水标准。井下涌水处理后作为生活用水水源已经得到广泛的应用，目前，井下涌水作为生活用水水源还有待于人们观念的转变、处理效果的提高以及出水水质的稳定。

水源由深井泵或取水泵提升至地面生活供水系统清水池，生活供水系统清水池容积为调节水量、事故水量之和，分两格设计，便于清洗检修时不间断供水。水池埋地敷设，池顶覆土，保证当地冻土厚度的要求。清水池内设置水位信号，与深井泵或取水泵联动，实现自动控制。清水池为高位水池时，池水自流进入管网，至用水点。清水池为地面水池时，供水系统设置采用二次加压装置，应保证变频水泵工作的安全性、可靠性。生活供水主管道为支状管网，直埋敷设，如遇湿陷性黄土，需管沟敷设。

2 地面生产供水系统

地面生产供水系统的位置主要根据用水对象对水质的要求、以及回用水水量的情况进行选择。

如果用水对象对水质的要求较高，需要达到饮用水卫生标准的(如瓦斯抽放站)，或者回用水水量很少的情况下(仅满足井下消防、洒水水量时)，地面生产供水系统可以和生活供水系统合建、管网合用。此时，地面消防也可以统一考虑，该供水系统储水池容积为生产、生活调节水量、事故水量之和，分两座设计，之间设置联通管，便于清洗时不间断供水和消防时的供水可靠性，水池埋地敷设，池顶覆土，保证当地冻土厚度的要求。清水池为高位水池时，池水自流进入管网，至用水点。清水池为地面水池时，供水系统设置采用二次加压装置，应保证变频水泵工作的安全性、可靠性。和消防供水管网合并时，管道采用环状管网。

如果用水对象对水质的要求不高，或者回用水水量充足、能进行深度处理的情况下，地面生产系统可以和废水回用系统(井下消防洒水供水系统)合建。但是，供水管网分开敷设，因井下消防洒水供水系统一般为重力流管道，地面生产供水系统为二次加压管网。此时，供水系统应和井下水处理工艺一并考虑，这样可以充分的利用空间，节省占地，减少不必要的重复建设、重复选型。

国家环保、清洁生产的要求越来越高，煤炭企业各生产环节的易产尘点均设置除尘、降尘设施，该部分用水也包含在生产用水当中。用水点有锅炉房、栈桥除尘洒水等。局部用水点需较高的供水压力，可以通过管道泵解决。

3 消防供水系统

消防供水系统是供给工业场地地面建、构筑物的室内、室外消防管网的给水系统。

消防供水系统应根据场地的位置，结合周围的地形，确定采用何种消防体制。消防体制分为:常高压制、临时高压和低压制。因矿井一般距离城市较远，附近基本没有消防站，故一般不采用低压制给水系统。如果周围有较高的地势，且高差满足室内、外消防供水的压力，宜采用常高压制;如果场地周围地势比较平坦，一般采用临时高压制，在场地的最高建筑物顶层设置满足工业场地前10 min的消防用水量。

除规范要求的建、构筑物室内、室外设置消火栓外，应结合场地工业、民用建筑的耐火等级、建筑物类别等条件，分析是否设置喷淋系统。汽车库、配电室等特殊建筑内的消防应根据相关的消防规范进行消防系统的设计。封闭式储煤场应设置固定灭火器、消火栓和自动消防炮灭火系统。消防用水必须有专用的储水设施，和其他的供水系统合建时，有消防水量不被动用的措施，各建、构筑物室内消火栓处应设置直接启动消防泵的按钮，且应设置保护设施。

消防供水系统可以根据其取水水质的不同而选择和生活供水系统还是生产供水系统合建、管网合并。这样也就决定了管网的敷设方式是支状还是环状。

4 井下消防、洒水供水系统

井下消防、洒水供水系统是供给井下消防、生产、除尘管网的给水系统。计算水量时包含了井下各个用水设备的用水量、各个除尘点及水幕用水量和井下一次消防的用水量。规范要求，井下消防、洒水水源优先使用处理后的井下涌水，不足时，由永久水源补充，故井下消防、洒水供水系统的位置一般设在井下水处理站，处理站的位置一般距离选择管道下井的井口较近，一是距离较短，二是避免二次加压。还有极少数的井下水处理站设置在井底，处理后直接回用。设在地面的井下消防、洒水供水系统采用重力流管道进入井下，根据井下采区等高线的变化决定是否设加压设备。

以上供水系统之间相对独立，又相互有联系，不能单一绝对的独立。有些场地地形较为复杂，错台较多，不仅要考虑因地势供水系统是否分区域设置，也同时参照供水压力的变化进行分区设置。供水系统的独立性保证了多种不同水质的水源不会被相互污染，相互关联保证了矿井的建设和运用不会因水源的匮乏而停止。

设计时，水质较好的水源补充至水质较差的系统。井下涌水处理后回用于生产用水、井下消防洒水用水;生活污水处理后回用于配套的选煤厂生产用水、地面绿化或道路洒水。由此供水系统也可以从水源的类别上分为:永久供水系统、井下涌水回用系统、中水回用系统。怎样合理的选择供水系统，是矿井建设的保障。不论选择何种供水系统合并合建，都要从节约用水、环保的要求考虑，合理适度的利用水资源。

［1］ GB 50013—2006，室外给水设计规范［S］.

［2］ GB 50268—97，给水排水管道工程施工及验收规范［S］.

［3］ 国家建筑标准设计——给水排水标准图集［Z］.2002.

［4］ GB 50810—2012，煤炭工业给水排水设计规范［S］.

［5］ GB 50383—2006，煤矿井下消防、洒水设计规范［S］.

［6］ GB 50016—2006，建筑设计防火规范［S］.