附录B 井下消防、洒水水质标准

表B 井下消防、洒水水质标准

    注：滚筒采煤机、掘进机喷雾用水的水质，除应符合表中的规定外，其碳酸盐硬度(以CaCO₃计)不应超过300mg/L。
 

条文说明

    井下消防、洒水水质标准虽然是一个非常重要的问题，但至今仍然重视得很不够。规范规定的水质要求既未得到充分的理解，也未得到非常认真的执行。最近二十年井下用水水质标准的演变情况大致如表2。

表2 近二十年井下用水标准发展情况

    注：表2中“矿井规范”即指《煤炭工业矿井设计规范》GB 50215，“洒规”即指本规范。
    可看出：悬浮物要求逐步提高、大肠菌群有些曲折、悬浮物粒度及pH值的要求没有变化、本次修订则增加了有机质含量BOD5方面的要求。形成上述变化的背景如下：
    (1)20世纪90年代以前我国对洒水的要求尚维持在较低的水平。当时煤矿生产中的综采尚属特殊领先的采煤工艺，不作为一般情况考虑。机组对用水水质的要求虽高，不作为一般情况考虑，也就不会纳入正式的设计标准。90年代以后，综采、综掘逐渐推广普及，成为井下开拓和生产中的最大用水户。除了内喷雾之外，机组的用水还要对好几个重要的大型部件进行冷却。为了防止结垢，机组冷却用水对其化学成分也有较高的要求。其中主要是碳酸盐硬度一定要控制在允许的范围内。有的国外进口机组对水的纯度提出要求，即要求水的电阻一定要达到规定的数值。由于牵涉到电气部件的冷却，水的电阻率提出要求也是有理由的。国产机组普遍不提出太高的要求，除了对它的悬浮物颗粒粒度有一定的要求外，其他要求都不高，甚至对水的清洁也不特别重视。一般机组都自带水过滤器对系统提供的水再进行局部处理。采煤机生产厂反映说机组的内喷雾普遍不好用，很多地方完全用外喷雾代替。形成这种情况有一种说法是在每次停机的时候，机组内喷雾的喷嘴会将外面的固体细颗粒往里吸，从而堵塞喷嘴的孔眼。按这种说法喷嘴的堵塞与水质无关。由于没有深入研究，这种说法的可信程度有多大不好说。但堵塞的原因解释为水质不好则更容易被人们接受。因为机组进水一般先送去冷却，冷却的出水再输送到截齿处的内喷雾出口进行防尘喷雾。冷却机器时与热部件接触的局部水温升高很多，如水质不好，水中析出水垢，造成喷嘴堵塞的情况几乎是必然的。故综采的普及也必然带来水质要求的提高。
    由于水质软化代价较高，而除采掘机组外的多数用水户不需要软水，故关于水的硬度要求只在附注中提出。现在也还是这种情况。
    (2)井下防尘用水是井下用水的大户。由于煤矿井下采、掘、运输的机械化和自动化长足发展，井下产尘问题的严重性也提高了一大截。由此引起的防尘用水工艺的改进，以及对水质要求的变化，在第1.0.3条及第2.1.2条的条文说明中有了介绍，不再重复。
    (3)高压喷雾和采、掘机组对水质的要求较高，消防、冲洗巷道、施工用水等项则不需要。合理的要求都应该满足，但标准中的指标是针对一般情况。这一点在第3.3.1条的条文说明中都已阐述。矿井生产及水处理工艺在发展变化，人的认识也在变，水质要求和净水成本之间需要有一个平衡。在本规范2006年版的规定中除了悬浮物含量由不超过150mg／L改为不超过30mg／L外其余各项均沿用当时矿井设计规范规定的水质指标，即悬浮物粒度不大于0.3mm；pH值6～9；大肠菌群不超过3个／L。
    规定SS不超过30mg／L的原因是考虑到：为了满足悬浮物粒度的要求较保险的方法就是对一般原水进行混凝沉淀处理，而正常情况下经过混凝沉淀后悬浮物含量可达到20mg／L左右，不会仍保持150mg／L之高。故150mg／L改成30mg／L不牵涉到多少水处理的成本问题。提出SS不超过30mg／L而未作进一步的高要求是有意在水处理工艺流程中省掉过滤单元，经济上减少压力。这个标准现在并非完全不适用于所有矿井，但在这些年的实践中，国内各主要煤炭工业设计单位在矿井设计时已经基本没人采用不含过滤单元的水净化工艺了。比如在很简单的情况下直接选用的成套一体化净水器中也包括砂滤部分。有意放宽要求的初衷失去了实际意义。再说对较多的特殊设备分别进行局部处理毕竟麻烦。比如SS含量较高的时候，用于局部处理的管道过滤器就需要频繁清洗。对SS含量提高要求对系统的很多环节都有好处。例如保持减压阀的有效性、精度和使用寿命就需要使用较清洁的水。水的清洁也可避免水池、水箱等的清理工作负担。故本次修订将悬浮物含量的要求改为要求浊度不超过5NTU，这是原水混凝沉淀后再通过过滤单元的净化就可以实现的。
    (4)有消息称，某国外采煤机厂家提出超乎寻常的高水质要求。要求大肠菌和粪大肠菌均为零，对水中电解质含量要求也超过饮用水的标准。一般净水工艺是做不到的。《煤炭工业矿井设计规范》GB 50215-2005提出大肠菌群和粪大肠菌群不得检出的要求就是出于这个原因。但按照特殊情况特殊对待的原则，井下用水水质标准照顾大多数情况才是合理的，因为现在还没有证据证明这种特殊情况是一个必然的发展趋势。
    (5)另外考虑到结垢问题，滚筒采煤机、掘进机等喷雾用水要求水的碳酸盐硬度不超过3mmol／L(相当于16.8德国度)。这是很长时间沿用的标准。本次修订维持这个标准，但换成多数人熟悉的以CaCO3计的硬度单位，即300mg／L。
    (6)本次修订在水质标准中增加有机质含量BOD5一项，原本是为了对原水含有生活污水的再生水进行水质控制。考虑到各种水源都存在水质较复杂的情况，保留作为一般的要求。而污水再生水另增第4.3.4条关于流程和运行管理上的规定。
    根据有关文献，再生水回用的水质指标体系应包括感官指标、化学指标、生物学指标及特征污染物指标。在选择指标及斟酌指标值的时候还要注意操作的可行性。根据井下用水的特点，除了附录B之外，再生水回用于井下按车辆冲洗水质控制比较合适。

表3 若干再生水回用水质指标比较

    注：1* 摘自现行国家标准《城市污水再利用城市杂用水》GB／T 18920-2002。
        2* 摘自现行国家标准《城市污水再利用景观环境用水水质》GB／T 18921-2002。
        按现行行业标准《水景喷泉工程技术规程》CECS 218：2007第4.2.7条规定“(水景喷泉工程)在水资源匮乏地区，如采用冉生承作为初次冲水或补水水源，其水质不应低于现行国家标准《城市污水苒生剩用 景观环境用水水质》GB／T 18921的规定。”
        3* 摘自现行国家标准《城市污水再生利用 景观环境用水水质》GB／T 18921的规定。
        4* 阳泉新景煤矿。