井下避難硐室系統(tǒng)在煤礦應(yīng)用

中煤科工集團(tuán)天地（常州）自動化股份有限公司 張 建

一、系統(tǒng)介紹

當(dāng)事故發(fā)生后，礦工自救而設(shè)置避難硐室是十分必要的。由于自救器有效時間較短，當(dāng)佩戴自救器后，在其有效作用時間內(nèi)不能到達(dá)安全地點(diǎn)；撤退路線無法通過；若有自救器而有害氣體含量又較高時，避難硐室可以發(fā)揮作用。

避難硐室有兩種：一種是預(yù)先設(shè)置的永久避難硐室；一種是當(dāng)多故出現(xiàn)后因地制宜地構(gòu)筑臨時性的避難硐室。

1.永久避難硐室

設(shè)置于交通路線附近。如中央避難硐室，可設(shè)在井底車場附近，與井下保健站硐室結(jié)合在一起。采區(qū)避難硐室.用設(shè)于采區(qū)安全出口的路線上，距離人員集中工作地點(diǎn)不超過500米。其容積應(yīng)能容納一個工作班的采區(qū)全體人員。在有煤與瓦斯突出危險的礦井的掘進(jìn)工作面附近應(yīng)該設(shè)難避難硐室，各硐室中應(yīng)裝備有一定數(shù)量的自救器。避難硐室必須構(gòu)筑嚴(yán)密，以免有害氣體侵入，使避難人員受害。永久避難硐室有過濾和制氧裝置，有的能造成封閉式小循環(huán).以及必要的救護(hù)器材。

2.臨時避難硐室

是利用工作地點(diǎn)的臨時巷道，硐室或兩道風(fēng)門之間的巷道，在事故發(fā)生后臨時修建的。臨時避難硐室機(jī)動靈活，修筑方便，正確地選擇修建臨時避難硐室的地點(diǎn)，往往能對受難人員發(fā)揮很好的救護(hù)作用。

在進(jìn)入臨時避難硐室前，應(yīng)在硐室外留有衣物、礦燈等明顯標(biāo)志，以便救護(hù)隊(duì)發(fā)現(xiàn)。待避時，應(yīng)保持安靜，避免不必要的體力消耗和空氣消耗，借以延長避災(zāi)時間。硐室內(nèi)除留有一盞燈照明外，其余礦燈應(yīng)全部關(guān)閉。在硐室內(nèi)可間斷地敲打鐵器、巖石等，發(fā)出呼救信號。全體避難人員要堅(jiān)定信心，相信在各級領(lǐng)導(dǎo)和職工的努力下，一定會安全脫險。

3.硐室系統(tǒng)組 成部分

硐室結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測與生命保障系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、通訊聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)、電力保障系統(tǒng)及地表鉆孔等。

（1）硐室結(jié)構(gòu)防護(hù)系統(tǒng)

采用錨噴、砌碹等方式支護(hù)，支護(hù)材料應(yīng)阻燃、抗靜電、耐高溫、耐腐蝕，頂板和墻壁的顏色宜為淺色。

采用向外開啟的兩道門結(jié)構(gòu)，外側(cè)第一道防爆門既能抵擋一定強(qiáng)度的沖擊波，也可低檔有毒有害氣體，第二道密閉門能阻擋有毒有害氣體；防護(hù)門上設(shè)有觀察窗，采用手動操作方式，通過快鎖機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)快速開門/關(guān)門動作，達(dá)到密閉門的氣密性要求，過渡室與外部之間氣密門可抗0.3MPa沖擊且同時具備耐瞬間高溫能力。

（2）壓縮氧供氧系統(tǒng)

壓縮氧供氧系統(tǒng)能在自動控制系統(tǒng)的控制或手動開啟進(jìn)行補(bǔ)充供氧，維持硐室內(nèi)氧氣含量始終在適合避險人員呼吸范圍內(nèi)，保證人均供氧量不小于0.5L/min.人，且氧氣濃度為18.5%～23%。

（3）空氣凈化裝置

空氣凈化裝置利用氣動馬達(dá)造成循環(huán)風(fēng)量促進(jìn)硐室內(nèi)部CO、CO2氣體的處理。裝置利用壓風(fēng)系統(tǒng)驅(qū)動氣動風(fēng)機(jī)促進(jìn)硐室內(nèi)空氣依次通過CO催化藥劑、CO2吸收藥劑，裝置能可靠控制硐室內(nèi)CO濃度≤24ppm，CO2濃度≤1%，且各種藥劑使用時產(chǎn)生的粉塵不大于2%。并在硐室內(nèi)配備額定數(shù)量的干燥劑，有效控制硐室內(nèi)空氣質(zhì)量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。

（4）氣幕噴淋裝置

噴淋裝置噴射的氣體掃除準(zhǔn)備進(jìn)入生存室內(nèi)的人員身上的有毒有害物質(zhì)，利用氣幕裝置噴射的氣幕墻隔絕外部有害氣體進(jìn)入過渡室；噴射的氣體使過渡室內(nèi)氣壓升高后，利用正壓維持系統(tǒng)的單向排氣閥實(shí)現(xiàn)自動泄壓，維持硐室內(nèi)壓力保持在+100Pa～+500Pa之間。

（5）監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)

系統(tǒng)對避險設(shè)施過渡室內(nèi)的氧氣、一氧化碳，生存室內(nèi)的氧氣、甲烷、二氧化碳、一氧化碳、溫度、濕度、差壓，設(shè)備室（艙）內(nèi)的二氧化碳、溫度和避險設(shè)施外的氧氣、甲烷、二氧化碳、一氧化碳進(jìn)行實(shí)時檢測或監(jiān)測。

（6）動力及照明保障

避難硐室有工業(yè)用電時，硐室內(nèi)交流用電設(shè)備工作；當(dāng)無工業(yè)用電時，蓄電池供應(yīng)直流用電設(shè)備工作。煤礦井下避難所的照明災(zāi)變時采用應(yīng)急照明一體化礦燈。監(jiān)測監(jiān)控通訊類產(chǎn)品通過后備電源進(jìn)行供電。后備電源可保障系統(tǒng)的96小時應(yīng)用。

（7）通訊聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)

通訊系統(tǒng)用于避難硐室內(nèi)與地面的通訊，在發(fā)生礦難時也是最容易被損壞的設(shè)備，通訊系統(tǒng)必須進(jìn)行冗余設(shè)計才能保證其可靠性。生存室布置礦用防爆電話1部，本安電話接入至現(xiàn)有礦井調(diào)度通訊網(wǎng)絡(luò)；第二種通訊方式將礦方的WIFI無線通訊系統(tǒng)的基站引入至避難硐室中，實(shí)現(xiàn)避難硐室中的冗余通信。

（8）生存保障系統(tǒng)

生存保障系統(tǒng)包括座椅、儲物箱、擔(dān)架、急救包、食品、飲水、人體排泄物收集袋、指示標(biāo)志牌等。

座椅：不銹鋼材質(zhì)，下部設(shè)置儲物箱。

擔(dān)架：用于救治和運(yùn)送傷員，選用折疊擔(dān)架。

急救包：用于傷員的緊急救治和避難人員常備藥物的儲備。急救包中的藥品可根據(jù)具體情況自行選配。

食品：配備不少于5000kJ/人·天，質(zhì)保期3年。

飲水：配備不少于1.5L/人·天，質(zhì)保期1年。

工具箱：放置必備的工具，用于避難所儀器設(shè)備的維修，裝有工具和維修用的配件。（工具箱包含：擔(dān)架、隔絕式正壓氧氣呼吸器、自動蘇生器、銅錘、銅鍬、銅鎬、拐棍、扳子、鉗子、螺絲釘?shù)龋?/p>

礦燈：每個避難硐室配備120套一體式礦燈。

打包座便器：便于對避險人員人體排泄物進(jìn)行收集處理。

滅火器：用于撲救避難硐室內(nèi)因電源短路等引起的火災(zāi)，本次提供的滅火器為干粉滅火器。

（9）其他系統(tǒng)接口

1）供水施救系統(tǒng)

提供供水施救系統(tǒng)與避難硐室相連相關(guān)接口，由井下供水施救系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)緊急救援，也可通過供水管路引入水源或者營養(yǎng)液等，以供救災(zāi)需要。井下供水施救系統(tǒng)管路從生存室、過渡室門墻上設(shè)置的供水口引入避難硐室，與存儲的礦泉水互為備用。

在生存室、過渡室門墻底部安裝單向排水管，排水管上加裝手動閥門，室內(nèi)有積水時打開手動閥門將水排出，閥門的氣密性足以保證硐室內(nèi)外之間的正壓差需求。

2）人員定位系統(tǒng)接口

提供礦方現(xiàn)有人員定位系統(tǒng)與避難硐室的相關(guān)接口，在硐室內(nèi)安裝礦方已經(jīng)建設(shè)的人員定位系統(tǒng)分站，與井下人員定位系統(tǒng)聯(lián)接。能保證將避難硐室中的相關(guān)信息傳輸?shù)降V方現(xiàn)有的人員定位系統(tǒng)中。

3）壓風(fēng)自救系統(tǒng)接口

提供壓風(fēng)自救系統(tǒng)與避難硐室的相關(guān)接口，壓風(fēng)自救系統(tǒng)具有減壓、節(jié)流、降噪、過濾和開關(guān)等設(shè)施，保證壓風(fēng)供氣速率不低于每人0.3m3/min，連續(xù)噪聲不高于70dB（A），出口壓力在0.1～0.3MPa之間，過濾裝置具有油水分離功能。

4）安全監(jiān)測系統(tǒng)接口

提供安全監(jiān)測系統(tǒng)與避難硐室內(nèi)部監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸接口，能保證將避難硐室中的相關(guān)信息傳輸?shù)降V方現(xiàn)有的瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)中。

二、系統(tǒng)主要技術(shù)指標(biāo)

額定人數(shù)：100人為標(biāo)準(zhǔn)；

額定防護(hù)時間（h）：96，且有1.2倍安全系數(shù)；

額定抗沖擊力（MPa）：0.3；

氣密：壓風(fēng)系統(tǒng)關(guān)閉，過渡室和生存室在+500±20Pa壓力下，泄壓速率不大于350±20Pa/h；

生存室有效面積：≥1.0㎡/人；

過渡室有效面積：≥3㎡；

接口：外界電源、壓風(fēng)系統(tǒng)、供水系統(tǒng)、單向排氣接口、外界通訊接口、人員定位、監(jiān)測監(jiān)控接口；

壓風(fēng)供氧：供風(fēng)量≥0.3m3/min·人；

壓縮氧供氧：≥0.5L/min·人；氧氣濃度：18.5%～23%；二氧化碳濃度：≤1%；一氧化碳濃度：≤24ppm；硐室環(huán)境壓力：≥+100Pa；

檢測：過渡室內(nèi)的氧氣、一氧化碳；生存室內(nèi)的氧氣、甲烷、二氧化碳、一氧化碳、溫濕度、差壓；硐室外的氧氣、二氧化碳、一氧化碳、甲烷；

防爆：配套用電器設(shè)備均應(yīng)符合GB3836中相關(guān)要求；

照明：一體化礦燈；

通訊：實(shí)現(xiàn)和外界的數(shù)據(jù)傳輸、有線通話；

食物：食物不少于5000KJ/（人.天）；

飲用水：不少于1.5L/（人.天）；

醫(yī)療急救：繃帶、紗布、速效救心丸、云南白藥、剪刀、血壓計、注射器等。

三、硐室施工步驟及注意事項(xiàng)

1.土建施工

（1）根據(jù)硐室規(guī)格確定硐室的長寬高，防爆門、密閉門安裝位置，具體可參考各地方標(biāo)準(zhǔn)。注：防爆門墻厚650mm、密閉門墻后600mm，每堵門墻掏槽深度不小于200mm

（2）硐室內(nèi)地面高度需高于巷道底板不小于200mm，硐室內(nèi)地面在做水平時需要有千分之三的斜坡，便于排水；硐室兩側(cè)可沿巷道壁留300mm*200mm的暗溝，用于線纜和管道敷設(shè)。

（3）為增強(qiáng)硐室內(nèi)美觀性，硐室內(nèi)壁可用水泥抹平，若條件不具備，也需在離硐室內(nèi)地面高1500mm往下用水泥抹平，再噴上淺色涂料。

（4）土建施工同時，需確認(rèn)好壓風(fēng)管路和供水管路接口位置，且從防爆門墻往管路接口（風(fēng)管和水管）方向不小于20米處開始往硐室內(nèi)挖400mm*400mm的管路預(yù)埋溝，根據(jù)魯班山南礦施工經(jīng)驗(yàn)，建議在巷道兩側(cè)均需要挖溝，其中一條溝挖至進(jìn)入生存室約1米處，用于預(yù)埋壓風(fēng)管路（DN100）和供水管路（DN25），另一條溝挖至進(jìn)入過渡室約1米處，用于預(yù)埋弱電保護(hù)管（DN50）和強(qiáng)電保護(hù)管（DN50）。

2.設(shè)備安裝

（1）管路預(yù)埋

按照土建施工已挖的管路預(yù)埋溝，安裝現(xiàn)場實(shí)際情況敷設(shè)壓風(fēng)管路，供水管路，強(qiáng)電保護(hù)管和弱電保護(hù)管。其中，壓風(fēng)管路和供水管路敷設(shè)連接是需保證其氣密性，強(qiáng)電保護(hù)管和弱電保護(hù)管在預(yù)埋之前需先穿好鋼絲，便于穿線纜

（2）門墻澆筑

先安裝密閉門后安裝防爆門，先固定好密閉門，門框下沿離地面約200mm，可根據(jù)現(xiàn)場情況用轱轆將門吊掛固定好之后開始澆筑門墻，每堵門墻上需在硐室內(nèi)暗溝中兩側(cè)各預(yù)埋兩根DN50-700鍍鋅鋼管，用于穿線纜和管道，在其中一側(cè)需預(yù)埋一個DN25的排水管，排水管需預(yù)埋在靠近洗臉池那一側(cè)，從生存室內(nèi)洗臉池處直到硐室外；另在每堵門墻上離硐室內(nèi)地面200mm處按照要求預(yù)埋單向排氣管路，用于安裝單向泄壓閥

（3）監(jiān)測監(jiān)控、人員定位、調(diào)度通信等系統(tǒng)安裝

管路預(yù)埋及門墻澆筑結(jié)束后可先清理硐室，同時開始敷設(shè)線纜、設(shè)備下井，先在硐室內(nèi)安裝照明系統(tǒng)和調(diào)度通信系統(tǒng)便于施工。線路敷設(shè)盡量走暗溝，對于不可避免的明線需固定好，傳感器等設(shè)備固定，可先在硐室內(nèi)兩端固定花鎖，拉緊油繩，講傳感器等設(shè)備掛在上面，線纜也可沿油繩固定。

（4）匯流排

1）氣體鋼瓶運(yùn)輸下井需采用礦用平板車，加以木楔防滑，并用鋼繩捆緊，醫(yī)用氧氣鋼瓶口嚴(yán)禁沾油。

2）鋼瓶下井按每組4*9擺放好，醫(yī)用氧氣瓶和液態(tài)二氧化碳鋼瓶盡量不放在同一過渡室，壓縮空氣瓶是供氣幕噴淋。鋼瓶固定辦法有如下三種：

A.采用槽鋼加螺桿固定：在每組鋼瓶兩側(cè)用螺桿打進(jìn)巷道壁加緊鋼瓶，再把槽鋼用螺帽固定在螺桿上；

B.采用繃帶固定，在每組鋼瓶兩側(cè)巷道壁上打進(jìn)彎鉤膨脹螺絲，采用卡車上固定貨物的繃帶個緊繩器固定，需在上下各固定一套；采用該方法需注意繃帶須為純棉或是阻燃材料；

C.采用油繩和花鎖固定，方法同繃帶；采用該方法需根據(jù)現(xiàn)場情況在鋼瓶間縫隙較大的地方加上木楔夾緊；

3）鋼瓶固定好之后開始安裝匯流排，建議匯流排管道必須采用金屬軟管，現(xiàn)場方便安裝，醫(yī)用氧氣瓶必須先減壓后匯流，壓縮空氣瓶和液態(tài)二氧化碳鋼瓶可先匯流后加壓。

①醫(yī)用氧氣瓶減壓至0.3Mpa匯流后靜金屬軟管連接到氧氣流量控制盒

②液態(tài)二氧化碳鋼瓶匯流減壓至0.6Mpa后連接到空氣凈化一體機(jī)

③壓縮空氣瓶匯流減壓至0.3Mpa連接至氣幕噴淋

4）三級過濾器

接到生存室的壓風(fēng)管路需在硐室外接口處加總閥門，接入硐室后按照現(xiàn)場情況轉(zhuǎn)換管道大小，DN80以上鋼管連接需采用法蘭連接，DN80一下可采用絲扣連接，壓風(fēng)管路經(jīng)閥門后接進(jìn)三級過濾裝置，減壓至0.3Mpa在通過DN50鍍鋅鋼管延伸至硐室另一側(cè)，DN50管道每隔5米左右連接處安裝一消音器，三級過濾裝置可采用支架固定，底部離地高度不小于500mm，DN50單向供氣管高度不小于1600mm。

若需考慮將壓風(fēng)接入空氣凈化一體機(jī)和氣幕噴淋，需在三級過濾器后增加一非標(biāo)轉(zhuǎn)接三通。

5）其他各類設(shè)備、藥劑、座椅等下井?dāng)[放。

3.系統(tǒng)調(diào)試

（1）氣體鋼瓶匯流排調(diào)試

A.匯流排安裝完成后可使用肥皂水來測試其氣密性，以一組醫(yī)用氧氣瓶為例，具體測試方法如下：

關(guān)閉這組醫(yī)用氧氣瓶總閥門，打開其中一個醫(yī)用氧氣瓶閥門約3秒左右，將肥皂水依次少量倒在鋼瓶匯流排連接處，若有氣泡，則證明該處為擰緊，存在漏氣現(xiàn)象。

B.醫(yī)用氧氣瓶調(diào)壓：關(guān)閉總閥門，打開需調(diào)試的醫(yī)用氧氣鋼瓶慢慢轉(zhuǎn)動減壓器直至壓力顯示為0.3Mpa。

（2）硐室整體氣密性

將原先預(yù)留穿線纜、管道的管道及硐室內(nèi)各個與硐室外密封性不好的地方，采用防火堵泥堵上。

四、結(jié)語

古敘煤田開發(fā)股份有限公司魯班山南礦、北礦避難硐室建成以來，經(jīng)過多次真人實(shí)驗(yàn)，并通過四川省安監(jiān)局驗(yàn)收，該避難硐室具有抗爆炸沖擊、耐壓、耐高溫、防巷道有害氣體滲入等功能，同時具備氧氣供應(yīng)、硐室內(nèi)外環(huán)境監(jiān)測及控制、有害氣體去除、人員生活保障等功能，完全符合國家相關(guān)文件要求。

[1]趙利安，王鐵力.國外井工礦避災(zāi)硐室的應(yīng)用及啟示[J].煤礦安全，2008，02.

[2]張恩強(qiáng)，王麗，劉名陽，陳強(qiáng)強(qiáng).探討井下避難硐室在礦井中的應(yīng)用[J].煤礦安全，2009，07.