地面鉆孔式避難硐室的研究與設(shè)計(jì)

摘要：通過地面鉆孔至避難硐室，為避難硐室提供可靠的供氧、動(dòng)力、通訊、監(jiān)控及養(yǎng)料補(bǔ)給，是現(xiàn)行緊急避險(xiǎn)系統(tǒng)主要方式之一。文章通過對(duì)地面鉆孔式避難硐室與其他形式的緊急避險(xiǎn)系統(tǒng)進(jìn)行比較，以及對(duì)地面鉆孔式避難硐室的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行論述，為今后研究和建設(shè)地面鉆孔式的避難硐室提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：地面鉆孔；避難硐室；緊急避險(xiǎn)系統(tǒng)；煤礦救援

中圖分類號(hào)：X928 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2014）28-0026-03

安全生產(chǎn)是煤礦永恒的主體。國家安全監(jiān)管總局、國家煤礦安監(jiān)局先后下發(fā)多個(gè)文件、采取多種措施，規(guī)范和有力推進(jìn)“六大系統(tǒng)”建設(shè)。緊急避險(xiǎn)系統(tǒng)是井下安全避險(xiǎn)“六大系統(tǒng)”的核心內(nèi)容，緊急避險(xiǎn)系統(tǒng)的建設(shè)和管理是安全避險(xiǎn)“六大系統(tǒng)”建設(shè)完善工作的重點(diǎn)和難點(diǎn)。合理設(shè)計(jì)、建設(shè)和管理緊急避險(xiǎn)系統(tǒng)，對(duì)建設(shè)完善安全避險(xiǎn)系統(tǒng)整體功能，保障遇險(xiǎn)人員生命安全，減輕災(zāi)害影響程度具有特別重要的意義，是煤礦安全生產(chǎn)的重要內(nèi)容。

1 建設(shè)緊急避險(xiǎn)系統(tǒng)的意義

根據(jù)國內(nèi)外典型的事故進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，發(fā)生在工作面的爆炸事故，工作面區(qū)域人員絕大多數(shù)立即死亡；發(fā)生在工作面以外的爆炸事故，工作面區(qū)域的人員死亡絕大部分發(fā)生在逃生途中，死亡原因多為逃生或逃生受阻過程中窒息、中毒及火災(zāi)等情況。而緊急避險(xiǎn)系統(tǒng)正是為了在逃生路徑被阻和直接逃生不具備條件的情況下，為救援贏得了緩沖時(shí)間，為避險(xiǎn)人員提供休息、更換自救器，處理傷口的安全空間。

緊急避險(xiǎn)系統(tǒng)是一個(gè)安全的密閉空間，對(duì)外能抵御高溫?zé)煔?，隔絕有害氣體；對(duì)內(nèi)能為遇險(xiǎn)人員提供氧氣、水、食物、藥品、自救裝置等；遇險(xiǎn)人員可以在這里休息、處理傷口等待救援，也可以在這里更換自救器，在險(xiǎn)情緩解后繼續(xù)逃生。建設(shè)完善緊急避險(xiǎn)系統(tǒng)，要堅(jiān)持與礦井安全實(shí)際需要相結(jié)合，從實(shí)際出發(fā)，堅(jiān)持科學(xué)合理、安全可靠、因地制宜、簡單實(shí)用的原則。

2 國內(nèi)外緊急避險(xiǎn)系統(tǒng)發(fā)展背景

在國外避難硐室的建設(shè)已經(jīng)有數(shù)十年的歷史，其中加拿大、南非、美國、澳大利等采煤大國法律強(qiáng)制礦井必須建設(shè)應(yīng)急避險(xiǎn)設(shè)施。國家安全監(jiān)管總局、國家煤礦安全局先后出臺(tái)《煤礦井下應(yīng)急避險(xiǎn)系統(tǒng)建設(shè)管理暫行規(guī)定》、《煤礦井下安全避險(xiǎn)“六大系統(tǒng)”建設(shè)完善基本規(guī)范（試行）》、《關(guān)于煤礦井下緊急避險(xiǎn)系統(tǒng)建設(shè)管理有關(guān)事項(xiàng)的通知》，對(duì)應(yīng)急避險(xiǎn)系統(tǒng)建設(shè)、完善、驗(yàn)收和維護(hù)管理均提出了具體要求，目前，全國各煤礦企業(yè)正在有序地開展應(yīng)急避險(xiǎn)系統(tǒng)的建設(shè)工作。

3 緊急避難設(shè)施的分類

井下緊急避險(xiǎn)設(shè)施主要有避難硐室和可移動(dòng)式救生艙。隨著緊急避險(xiǎn)系統(tǒng)建設(shè)完善工作的不斷推進(jìn)，將不斷涌現(xiàn)新類型、新型式的緊急避險(xiǎn)設(shè)施。

永久避難硐室設(shè)置在礦井大巷或采區(qū)避災(zāi)路線上，服務(wù)于整個(gè)礦井、水平或采區(qū)，服務(wù)年限一般不低于5年。避險(xiǎn)人數(shù)在60～100之間。

臨時(shí)避難硐室設(shè)置在采掘區(qū)域或采區(qū)避災(zāi)路線上，主要服務(wù)于采掘工作面及其附近區(qū)域，服務(wù)年限一般不大于5年。避險(xiǎn)人數(shù)在15～40之間。

避難硐室依據(jù)供氧方式又可以分為地面鉆孔式、專用管路供氧方式和自備供氧方式三種。

可移動(dòng)式救生艙是井下發(fā)生災(zāi)變事故時(shí)，為遇險(xiǎn)人員提供應(yīng)急避險(xiǎn)空間和生存條件，并通過牽引、吊裝等方式試驗(yàn)移動(dòng)，以適應(yīng)礦井采掘作業(yè)要求的避險(xiǎn)設(shè)施。根據(jù)外殼材質(zhì)，救生艙又可以分為硬體式和軟體式。前者采用鋼鐵等硬質(zhì)材料制作。后者采用阻燃、耐高溫帆布等軟質(zhì)材料制作，依靠快速自動(dòng)充氣膨脹架設(shè)。根據(jù)機(jī)械結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，又分為組合式和整體式兩種?，F(xiàn)行緊急避險(xiǎn)系統(tǒng)分類如圖1所示。

4 地面鉆孔式的避難硐室

地面鉆孔式避難硐室采取鉆孔方式使避難硐室與地面聯(lián)通，在鉆孔內(nèi)鋪設(shè)壓風(fēng)管路、供給管路、動(dòng)力電纜、通訊信號(hào)電纜，通過鉆孔為避難硐室提供可靠安全的壓風(fēng)、動(dòng)力電、生命補(bǔ)給及通訊等。由于鉆孔施工時(shí)間長、造價(jià)高、施工困難等原因，鉆孔方式多用于永久避難硐室。鉆孔式避難硐室一般采取管路供氧和自備氧作為輔助供氧形式，不僅提高了供氧的可靠性，同時(shí)也為開啟地面壓風(fēng)設(shè)備及供電設(shè)備提供時(shí)間。

5 地面鉆孔式避難硐室優(yōu)缺點(diǎn)分析

地面鉆孔式的避難硐室的氧氣、水、電供應(yīng)沒有時(shí)間限制，而自備氧供氧方式的緊急避險(xiǎn)系統(tǒng)，不管是壓縮氧氣供氧，還是化學(xué)制氧方式供氧，氣瓶、藥劑、水和電都是有限的，一般供應(yīng)量為額定人數(shù)96小時(shí)的消耗量。從避險(xiǎn)時(shí)的氧氣、水和電的供應(yīng)時(shí)限上，地面鉆孔式的避難硐室比自備氧方式的緊急避險(xiǎn)系統(tǒng)更加安全有效。地面鉆孔式的避難硐室的供給管路不受瓦斯爆炸或冒頂定等災(zāi)害的影響，同時(shí)維護(hù)容易，不存在中斷和泄露的問題。而專用管路供氧方式的緊急避險(xiǎn)系統(tǒng)，在發(fā)生災(zāi)害時(shí)，管路容易受到破壞，或維護(hù)過程出現(xiàn)疏忽，存在管路中斷或者泄露的隱患。所以地面鉆孔式避難硐室的供給方式比專用管路形式的緊急避險(xiǎn)系統(tǒng)供給方式更加安全可靠。地面鉆孔式避難硐室缺點(diǎn)在于工期長，初期投資大，地質(zhì)條件影響大。

6 設(shè)計(jì)示例

以開灤集團(tuán)單侯礦井底車場永久避難硐室為例，對(duì)鉆孔式避難硐室設(shè)計(jì)方案進(jìn)行說明。

6.1 概況

該避難硐室設(shè)置在井底車場附近的井下避災(zāi)路線上，主要服務(wù)南翼生產(chǎn)區(qū)域、井底車場、大巷區(qū)域、北翼生產(chǎn)區(qū)域、首采區(qū)域等，在這些區(qū)域內(nèi)可以在30min內(nèi)步行到達(dá)避難硐室的人員總數(shù)為90人左右，該避難硐室設(shè)計(jì)額定人數(shù)為100人。一個(gè)生存室，兩個(gè)過渡室，硐室出口共2處，每個(gè)出口設(shè)置防爆密閉門和密閉門。井底車場

永久避難硐室過渡室凈面積23m2，生存室面積為120m2。

6.2 鉆孔設(shè)計(jì)

從地面鉆孔至避難硐室，下直徑273mm鉆孔套管（1），套管內(nèi)布置直徑159mm的壓風(fēng)管（2）、通訊光纜（3）、動(dòng)力電纜（4）、直徑59mm供水管（5）。如圖2所示。

6.3 硐室內(nèi)各系統(tǒng)

本硐室主要包括：密閉防護(hù)系統(tǒng)、氣幕噴吹系統(tǒng)、壓風(fēng)供氧系統(tǒng)、生活保障系統(tǒng)、動(dòng)力保障系統(tǒng)、壓縮氧供氧系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、通訊保障系統(tǒng)、供水施救系統(tǒng)、照明系統(tǒng)及人員定位系統(tǒng)等11個(gè)系統(tǒng)。主要布置如圖3所示，包括硐室外環(huán)境監(jiān)測（1）、照明（2）、防護(hù)密閉門（3）、過渡室環(huán)境監(jiān)測（4）、監(jiān)控基站（5）、流量計(jì)（6）、過濾器（7）、減壓閥（8）、總閥門（9）、鉆孔供給管（10）、自動(dòng)打包坐便器（11）、垃圾箱（12）、照明綜保（13）、電磁開關(guān)（14）、饋電開關(guān)（15）、人員定位讀卡器（16）、充電器（17）、蓄電池（18）、電話（19）、語音廣播終端（20）、靜壓水（21）、供氧箱（22）、生存室環(huán)境監(jiān)測（23）、消音器（24）、儲(chǔ)物座椅（25）、生活保障用品（26）、紅外攝像頭（27）、防護(hù)門（28）、壓縮氧氣（29）、氣幕噴吹系統(tǒng)（30）。

圖3

6.3.1 密閉防護(hù)系統(tǒng)。避難硐室采用向外開啟的兩道門結(jié)構(gòu)。外側(cè)第一道門采用能抵擋0.3MPa的沖擊波，抵抗瞬時(shí)1200℃高溫的防護(hù)密閉門，該門具有足夠的氣密性，阻擋室外有毒有害氣體進(jìn)入、開閉靈活，門上有觀察孔。第二道門采用能阻擋有毒有害氣體的密閉門。

6.3.2 氣幕噴吹系統(tǒng)。氣幕噴吹系統(tǒng)的功能是將壓縮空氣通過氣幕管形成氣幕，在硐室門處形成一個(gè)幕障，避險(xiǎn)人員進(jìn)入時(shí)，阻擋室外有毒有害氣體進(jìn)入室內(nèi)，盡量減少對(duì)避險(xiǎn)人員生存環(huán)境的污染。噴淋設(shè)備用強(qiáng)大的氣流再將人身上的附著的有害氣體及污物清洗掉，同時(shí)置換有害氣體。如圖3所示，包括：限位開關(guān)（1）；氣幕開關(guān)（2）；氣囊（3）；空氣總閥門（4）；匯流排（5）；壓力表（6）；氣瓶減壓閥（7）；氣瓶開關(guān)閥（8）；空氣瓶（9）；壓縮空氣閥（10）；壓縮空氣閥（11）；噴吹噴頭（12）；氣幕（13）。

圖4

6.3.3 壓風(fēng)供氧系統(tǒng)。壓風(fēng)供氧系統(tǒng)是將地面壓風(fēng)通過壓風(fēng)管路接入硐室，再經(jīng)過三級(jí)過濾器、減壓閥和消音器等裝置對(duì)其進(jìn)行處理后，為硐室提供清潔的空氣。如圖5所示，包括：消音器（1）；總閥門（2）；三級(jí)過濾器（3）；減壓閥（4）；壓風(fēng)供氧閥門（5）；壓風(fēng)流量計(jì)（6）。

圖5

6.3.4 生活保障系統(tǒng)。避難硐室配備壓縮食品、飲用水、儲(chǔ)物座椅、自動(dòng)打包坐便器、自救器、蘇醒器、急救箱、工具箱、醫(yī)療箱、滅火器、擔(dān)架等生活必須品和救護(hù)用品。

6.3.5 動(dòng)力保障系統(tǒng)。本硐室采用雙路660V供電電纜接入永久避難硐室，一路引自井下中央變電所，另一路引自地面變電站。兩路電源通過礦用隔爆饋電開關(guān)切換，為避難硐室內(nèi)照明、監(jiān)控分站等供電。

6.3.6 壓縮氧供氧系統(tǒng)。壓縮氧供氧系統(tǒng)是使用壓縮氧氣瓶對(duì)硐室進(jìn)行供氧。避險(xiǎn)時(shí)，如果壓風(fēng)管路中斷，使用該系統(tǒng)對(duì)硐室進(jìn)行供氧，硐室氧氣濃度應(yīng)控制在18.5%～23%之間。如圖6所示，包括：硐室內(nèi)減壓閥（1）；硐室內(nèi)流量閥（2）；供氧箱出口壓力表（3）；供氧箱進(jìn)口壓力表（4）；總閥門（5）；匯流閥門（6）；減壓閥（7）；壓縮氧氣瓶（8）。

圖6

6.3.7 環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)。環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)包括硐室外環(huán)境監(jiān)測、過渡室環(huán)境監(jiān)控、生存室環(huán)境監(jiān)測。硐室外環(huán)境監(jiān)測共監(jiān)測4個(gè)環(huán)境參數(shù)，包括：CO2濃度、CO濃度、O2濃度、CH4濃度；過渡室環(huán)境監(jiān)控共監(jiān)測2個(gè)環(huán)境參數(shù)，包括：O2濃度、CO濃度；生存室環(huán)境監(jiān)測共監(jiān)測7個(gè)環(huán)境參數(shù)，包括：CO2濃度、CO濃度、O2濃度、CH4濃度、溫度、濕度、壓差。所有環(huán)境參數(shù)都實(shí)時(shí)傳送并顯示到地面調(diào)度室和生存室的監(jiān)測分站上，并在以上環(huán)境參數(shù)超限時(shí)發(fā)出警報(bào)，提醒硐室內(nèi)人員采取相應(yīng)的措施保護(hù)環(huán)境的穩(wěn)定。

6.3.8 其他設(shè)施。通訊保障系統(tǒng)的電話、攝像頭、語音廣播和人員定位系統(tǒng)的讀卡器等設(shè)備通過鉆孔光纜與地面聯(lián)通，在避險(xiǎn)時(shí)，地面救援指揮人員可以通過這些設(shè)備了解硐室內(nèi)的各種情況，制定有效的救援方案。供水施救系統(tǒng)和照明系統(tǒng)也與地面相應(yīng)系統(tǒng)相連，保證避險(xiǎn)時(shí)，硐室內(nèi)的水、電供應(yīng)。

7 結(jié)語

建設(shè)緊急避險(xiǎn)系統(tǒng)是煤礦安全生產(chǎn)的有效保證，其中地面鉆孔式避難硐室具有安全性高，避險(xiǎn)時(shí)間無限制等優(yōu)點(diǎn)，是其他形式的避難硐室無法比擬的，如果能對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步研究，降低其制造成本和難度，其必將成為煤礦安全設(shè)施的主要組成部分和發(fā)展方向。

參考文獻(xiàn)

[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，（2）.

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[5] 張大明，馬云東.礦井避難硐室研究與設(shè)計(jì)[J].中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)，2009，（5）.

作者簡介：孫洪軍（1979-），男，供職于唐山開灤廣匯設(shè)備制造有限公司，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化 。

本硐室主要包括：密閉防護(hù)系統(tǒng)、氣幕噴吹系統(tǒng)、壓風(fēng)供氧系統(tǒng)、生活保障系統(tǒng)、動(dòng)力保障系統(tǒng)、壓縮氧供氧系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、通訊保障系統(tǒng)、供水施救系統(tǒng)、照明系統(tǒng)及人員定位系統(tǒng)等11個(gè)系統(tǒng)。主要布置如圖3所示，包括硐室外環(huán)境監(jiān)測（1）、照明（2）、防護(hù)密閉門（3）、過渡室環(huán)境監(jiān)測（4）、監(jiān)控基站（5）、流量計(jì)（6）、過濾器（7）、減壓閥（8）、總閥門（9）、鉆孔供給管（10）、自動(dòng)打包坐便器（11）、垃圾箱（12）、照明綜保（13）、電磁開關(guān)（14）、饋電開關(guān)（15）、人員定位讀卡器（16）、充電器（17）、蓄電池（18）、電話（19）、語音廣播終端（20）、靜壓水（21）、供氧箱（22）、生存室環(huán)境監(jiān)測（23）、消音器（24）、儲(chǔ)物座椅（25）、生活保障用品（26）、紅外攝像頭（27）、防護(hù)門（28）、壓縮氧氣（29）、氣幕噴吹系統(tǒng)（30）。

圖3

6.3.1 密閉防護(hù)系統(tǒng)。避難硐室采用向外開啟的兩道門結(jié)構(gòu)。外側(cè)第一道門采用能抵擋0.3MPa的沖擊波，抵抗瞬時(shí)1200℃高溫的防護(hù)密閉門，該門具有足夠的氣密性，阻擋室外有毒有害氣體進(jìn)入、開閉靈活，門上有觀察孔。第二道門采用能阻擋有毒有害氣體的密閉門。

6.3.2 氣幕噴吹系統(tǒng)。氣幕噴吹系統(tǒng)的功能是將壓縮空氣通過氣幕管形成氣幕，在硐室門處形成一個(gè)幕障，避險(xiǎn)人員進(jìn)入時(shí)，阻擋室外有毒有害氣體進(jìn)入室內(nèi)，盡量減少對(duì)避險(xiǎn)人員生存環(huán)境的污染。噴淋設(shè)備用強(qiáng)大的氣流再將人身上的附著的有害氣體及污物清洗掉，同時(shí)置換有害氣體。如圖3所示，包括：限位開關(guān)（1）；氣幕開關(guān)（2）；氣囊（3）；空氣總閥門（4）；匯流排（5）；壓力表（6）；氣瓶減壓閥（7）；氣瓶開關(guān)閥（8）；空氣瓶（9）；壓縮空氣閥（10）；壓縮空氣閥（11）；噴吹噴頭（12）；氣幕（13）。

圖4

6.3.3 壓風(fēng)供氧系統(tǒng)。壓風(fēng)供氧系統(tǒng)是將地面壓風(fēng)通過壓風(fēng)管路接入硐室，再經(jīng)過三級(jí)過濾器、減壓閥和消音器等裝置對(duì)其進(jìn)行處理后，為硐室提供清潔的空氣。如圖5所示，包括：消音器（1）；總閥門（2）；三級(jí)過濾器（3）；減壓閥（4）；壓風(fēng)供氧閥門（5）；壓風(fēng)流量計(jì)（6）。

圖5

6.3.4 生活保障系統(tǒng)。避難硐室配備壓縮食品、飲用水、儲(chǔ)物座椅、自動(dòng)打包坐便器、自救器、蘇醒器、急救箱、工具箱、醫(yī)療箱、滅火器、擔(dān)架等生活必須品和救護(hù)用品。

6.3.5 動(dòng)力保障系統(tǒng)。本硐室采用雙路660V供電電纜接入永久避難硐室，一路引自井下中央變電所，另一路引自地面變電站。兩路電源通過礦用隔爆饋電開關(guān)切換，為避難硐室內(nèi)照明、監(jiān)控分站等供電。

6.3.6 壓縮氧供氧系統(tǒng)。壓縮氧供氧系統(tǒng)是使用壓縮氧氣瓶對(duì)硐室進(jìn)行供氧。避險(xiǎn)時(shí)，如果壓風(fēng)管路中斷，使用該系統(tǒng)對(duì)硐室進(jìn)行供氧，硐室氧氣濃度應(yīng)控制在18.5%～23%之間。如圖6所示，包括：硐室內(nèi)減壓閥（1）；硐室內(nèi)流量閥（2）；供氧箱出口壓力表（3）；供氧箱進(jìn)口壓力表（4）；總閥門（5）；匯流閥門（6）；減壓閥（7）；壓縮氧氣瓶（8）。

圖6

6.3.7 環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)。環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)包括硐室外環(huán)境監(jiān)測、過渡室環(huán)境監(jiān)控、生存室環(huán)境監(jiān)測。硐室外環(huán)境監(jiān)測共監(jiān)測4個(gè)環(huán)境參數(shù)，包括：CO2濃度、CO濃度、O2濃度、CH4濃度；過渡室環(huán)境監(jiān)控共監(jiān)測2個(gè)環(huán)境參數(shù)，包括：O2濃度、CO濃度；生存室環(huán)境監(jiān)測共監(jiān)測7個(gè)環(huán)境參數(shù)，包括：CO2濃度、CO濃度、O2濃度、CH4濃度、溫度、濕度、壓差。所有環(huán)境參數(shù)都實(shí)時(shí)傳送并顯示到地面調(diào)度室和生存室的監(jiān)測分站上，并在以上環(huán)境參數(shù)超限時(shí)發(fā)出警報(bào)，提醒硐室內(nèi)人員采取相應(yīng)的措施保護(hù)環(huán)境的穩(wěn)定。

6.3.8 其他設(shè)施。通訊保障系統(tǒng)的電話、攝像頭、語音廣播和人員定位系統(tǒng)的讀卡器等設(shè)備通過鉆孔光纜與地面聯(lián)通，在避險(xiǎn)時(shí)，地面救援指揮人員可以通過這些設(shè)備了解硐室內(nèi)的各種情況，制定有效的救援方案。供水施救系統(tǒng)和照明系統(tǒng)也與地面相應(yīng)系統(tǒng)相連，保證避險(xiǎn)時(shí)，硐室內(nèi)的水、電供應(yīng)。

7 結(jié)語

建設(shè)緊急避險(xiǎn)系統(tǒng)是煤礦安全生產(chǎn)的有效保證，其中地面鉆孔式避難硐室具有安全性高，避險(xiǎn)時(shí)間無限制等優(yōu)點(diǎn)，是其他形式的避難硐室無法比擬的，如果能對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步研究，降低其制造成本和難度，其必將成為煤礦安全設(shè)施的主要組成部分和發(fā)展方向。

參考文獻(xiàn)

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[5] 張大明，馬云東.礦井避難硐室研究與設(shè)計(jì)[J].中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)，2009，（5）.

作者簡介：孫洪軍（1979-），男，供職于唐山開灤廣匯設(shè)備制造有限公司，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化 。

本硐室主要包括：密閉防護(hù)系統(tǒng)、氣幕噴吹系統(tǒng)、壓風(fēng)供氧系統(tǒng)、生活保障系統(tǒng)、動(dòng)力保障系統(tǒng)、壓縮氧供氧系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)、通訊保障系統(tǒng)、供水施救系統(tǒng)、照明系統(tǒng)及人員定位系統(tǒng)等11個(gè)系統(tǒng)。主要布置如圖3所示，包括硐室外環(huán)境監(jiān)測（1）、照明（2）、防護(hù)密閉門（3）、過渡室環(huán)境監(jiān)測（4）、監(jiān)控基站（5）、流量計(jì)（6）、過濾器（7）、減壓閥（8）、總閥門（9）、鉆孔供給管（10）、自動(dòng)打包坐便器（11）、垃圾箱（12）、照明綜保（13）、電磁開關(guān)（14）、饋電開關(guān)（15）、人員定位讀卡器（16）、充電器（17）、蓄電池（18）、電話（19）、語音廣播終端（20）、靜壓水（21）、供氧箱（22）、生存室環(huán)境監(jiān)測（23）、消音器（24）、儲(chǔ)物座椅（25）、生活保障用品（26）、紅外攝像頭（27）、防護(hù)門（28）、壓縮氧氣（29）、氣幕噴吹系統(tǒng)（30）。

圖3

6.3.1 密閉防護(hù)系統(tǒng)。避難硐室采用向外開啟的兩道門結(jié)構(gòu)。外側(cè)第一道門采用能抵擋0.3MPa的沖擊波，抵抗瞬時(shí)1200℃高溫的防護(hù)密閉門，該門具有足夠的氣密性，阻擋室外有毒有害氣體進(jìn)入、開閉靈活，門上有觀察孔。第二道門采用能阻擋有毒有害氣體的密閉門。

6.3.2 氣幕噴吹系統(tǒng)。氣幕噴吹系統(tǒng)的功能是將壓縮空氣通過氣幕管形成氣幕，在硐室門處形成一個(gè)幕障，避險(xiǎn)人員進(jìn)入時(shí)，阻擋室外有毒有害氣體進(jìn)入室內(nèi)，盡量減少對(duì)避險(xiǎn)人員生存環(huán)境的污染。噴淋設(shè)備用強(qiáng)大的氣流再將人身上的附著的有害氣體及污物清洗掉，同時(shí)置換有害氣體。如圖3所示，包括：限位開關(guān)（1）；氣幕開關(guān)（2）；氣囊（3）；空氣總閥門（4）；匯流排（5）；壓力表（6）；氣瓶減壓閥（7）；氣瓶開關(guān)閥（8）；空氣瓶（9）；壓縮空氣閥（10）；壓縮空氣閥（11）；噴吹噴頭（12）；氣幕（13）。

圖4

6.3.3 壓風(fēng)供氧系統(tǒng)。壓風(fēng)供氧系統(tǒng)是將地面壓風(fēng)通過壓風(fēng)管路接入硐室，再經(jīng)過三級(jí)過濾器、減壓閥和消音器等裝置對(duì)其進(jìn)行處理后，為硐室提供清潔的空氣。如圖5所示，包括：消音器（1）；總閥門（2）；三級(jí)過濾器（3）；減壓閥（4）；壓風(fēng)供氧閥門（5）；壓風(fēng)流量計(jì)（6）。

圖5

6.3.4 生活保障系統(tǒng)。避難硐室配備壓縮食品、飲用水、儲(chǔ)物座椅、自動(dòng)打包坐便器、自救器、蘇醒器、急救箱、工具箱、醫(yī)療箱、滅火器、擔(dān)架等生活必須品和救護(hù)用品。

6.3.5 動(dòng)力保障系統(tǒng)。本硐室采用雙路660V供電電纜接入永久避難硐室，一路引自井下中央變電所，另一路引自地面變電站。兩路電源通過礦用隔爆饋電開關(guān)切換，為避難硐室內(nèi)照明、監(jiān)控分站等供電。

6.3.6 壓縮氧供氧系統(tǒng)。壓縮氧供氧系統(tǒng)是使用壓縮氧氣瓶對(duì)硐室進(jìn)行供氧。避險(xiǎn)時(shí)，如果壓風(fēng)管路中斷，使用該系統(tǒng)對(duì)硐室進(jìn)行供氧，硐室氧氣濃度應(yīng)控制在18.5%～23%之間。如圖6所示，包括：硐室內(nèi)減壓閥（1）；硐室內(nèi)流量閥（2）；供氧箱出口壓力表（3）；供氧箱進(jìn)口壓力表（4）；總閥門（5）；匯流閥門（6）；減壓閥（7）；壓縮氧氣瓶（8）。

圖6

6.3.7 環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)。環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)包括硐室外環(huán)境監(jiān)測、過渡室環(huán)境監(jiān)控、生存室環(huán)境監(jiān)測。硐室外環(huán)境監(jiān)測共監(jiān)測4個(gè)環(huán)境參數(shù)，包括：CO2濃度、CO濃度、O2濃度、CH4濃度；過渡室環(huán)境監(jiān)控共監(jiān)測2個(gè)環(huán)境參數(shù)，包括：O2濃度、CO濃度；生存室環(huán)境監(jiān)測共監(jiān)測7個(gè)環(huán)境參數(shù)，包括：CO2濃度、CO濃度、O2濃度、CH4濃度、溫度、濕度、壓差。所有環(huán)境參數(shù)都實(shí)時(shí)傳送并顯示到地面調(diào)度室和生存室的監(jiān)測分站上，并在以上環(huán)境參數(shù)超限時(shí)發(fā)出警報(bào)，提醒硐室內(nèi)人員采取相應(yīng)的措施保護(hù)環(huán)境的穩(wěn)定。

6.3.8 其他設(shè)施。通訊保障系統(tǒng)的電話、攝像頭、語音廣播和人員定位系統(tǒng)的讀卡器等設(shè)備通過鉆孔光纜與地面聯(lián)通，在避險(xiǎn)時(shí)，地面救援指揮人員可以通過這些設(shè)備了解硐室內(nèi)的各種情況，制定有效的救援方案。供水施救系統(tǒng)和照明系統(tǒng)也與地面相應(yīng)系統(tǒng)相連，保證避險(xiǎn)時(shí)，硐室內(nèi)的水、電供應(yīng)。

7 結(jié)語

建設(shè)緊急避險(xiǎn)系統(tǒng)是煤礦安全生產(chǎn)的有效保證，其中地面鉆孔式避難硐室具有安全性高，避險(xiǎn)時(shí)間無限制等優(yōu)點(diǎn)，是其他形式的避難硐室無法比擬的，如果能對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步研究，降低其制造成本和難度，其必將成為煤礦安全設(shè)施的主要組成部分和發(fā)展方向。

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作者簡介：孫洪軍（1979-），男，供職于唐山開灤廣匯設(shè)備制造有限公司，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化 。