煤礦軟巖避難硐室支護(hù)設(shè)計(jì)分析

田文

摘 要：對(duì)軟巖結(jié)構(gòu)中的煤礦開(kāi)采而言，建設(shè)避難硐室是最常見(jiàn)的防護(hù)措施。但是，在設(shè)計(jì)硐室的過(guò)程中，仍然存在許多不足，還需要相關(guān)人員加大研究力度，切實(shí)解決其中存在的問(wèn)題，從而確保煤礦的開(kāi)采安全。闡述了避難硐室對(duì)煤礦生產(chǎn)安全所起的重要作用及其基本設(shè)計(jì)原則，細(xì)致地分析了其支護(hù)設(shè)計(jì)方面的內(nèi)容，旨在為優(yōu)化避難硐室工作提供有利的參考。

關(guān)鍵詞：煤礦軟巖；避難硐室；支護(hù)設(shè)計(jì)；生產(chǎn)安全

中圖分類號(hào)：TD354 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.06.122

為了進(jìn)一步保證煤礦的生產(chǎn)安全，相關(guān)部門提出了6種重要的安全系統(tǒng)，緊急避難系統(tǒng)是其中的重要組成部分。在實(shí)際情況中，避難硐室是該系統(tǒng)的主要設(shè)施之一，它在日常工作中起到了非常重要的作用。在軟巖結(jié)構(gòu)較為豐富的煤礦采集地中建設(shè)避難硐室具有較大的難度，不僅需要考慮其對(duì)周邊環(huán)境結(jié)構(gòu)的影響，還要全面分析軟巖在正常條件下的形變，如果分析不到位或存在一定缺陷，勢(shì)必會(huì)對(duì)避難硐室的安全性造成一定的影響，所以，避難硐室的設(shè)計(jì)工作一直都是相關(guān)部門研究的重點(diǎn)，它對(duì)煤礦生產(chǎn)安全有深遠(yuǎn)的影響。

1 避難硐室的作用

現(xiàn)代化的煤礦生產(chǎn)正向長(zhǎng)距離運(yùn)輸、工作面持續(xù)推進(jìn)等方面發(fā)展，雖然這是其進(jìn)一步發(fā)展的必經(jīng)之路，但是，也對(duì)安全保障工作提出了十分嚴(yán)格的要求。一旦煤礦生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)生事故，其擴(kuò)散速度必定在短時(shí)間內(nèi)劇增，波及范圍較大，工作人員很難迅速穿越較長(zhǎng)的區(qū)域逃離危險(xiǎn)區(qū)域。所以，要想在可控范圍內(nèi)保證人員全部撤離是極其困難的，這幾乎是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。通過(guò)進(jìn)一步分析和總結(jié)礦難可知，災(zāi)害發(fā)生地的傷亡人數(shù)要比殃及地少得多。這說(shuō)明，在發(fā)生意外之后，人們雖然可以迅速離開(kāi)發(fā)生地，但是，仍然很難到達(dá)安全地帶；再加上井下的環(huán)境非常惡劣，許多人都是因窒息或中毒而死的，并非事故直接造成的傷亡。由此可見(jiàn)，礦井內(nèi)缺乏完備的避難所是導(dǎo)致發(fā)生礦難損失慘重的直接原因。因此，要充分利用現(xiàn)有的一切資源，創(chuàng)建一個(gè)可以讓所有人在發(fā)生事故或遇到突發(fā)事件后可以迅速避難的容身之處，先確保人身安全，再考慮下一階段的救援工作。

在煤礦井下修建硐室，不僅可以縮短人們的逃生距離，還能大幅緩解災(zāi)害可能造成的實(shí)際傷亡情況。因此，避難硐室是一個(gè)能夠真正起到實(shí)際保護(hù)作用的安全設(shè)施，它在保證煤礦開(kāi)采安全性方面具有不可替代的作用。

2 硐室的設(shè)計(jì)和修建原則

修建避難硐室的根本目的是在發(fā)生一系列比如瓦斯泄漏、火災(zāi)等事故時(shí)，為井下的工作人員提供一個(gè)功能完備并且安全、穩(wěn)定的暫時(shí)避難所，從而減少人員傷亡。硐室已經(jīng)具備了阻隔外界強(qiáng)干擾的能力，比如防火、防爆，而且它還要滿足場(chǎng)所內(nèi)人員的基本生存需求，比如氧氣、水分的供應(yīng)等。在設(shè)計(jì)和修建避難硐室的過(guò)程中，需結(jié)合生產(chǎn)的實(shí)際情況，綜合分析硐室的經(jīng)濟(jì)性、適用性和安全性，從而制訂或選取最佳的方案。通常情況下，在設(shè)計(jì)硐室的過(guò)程中，要對(duì)硐室支護(hù)進(jìn)行多重設(shè)計(jì)。只有這樣，才能有效保證硐室的密閉性和整體強(qiáng)度。然而，堅(jiān)固、穩(wěn)定固然重要，但僅滿足于此還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，還要考慮到進(jìn)入硐室內(nèi)人員的生存情況和相關(guān)人員對(duì)其的救援，根據(jù)實(shí)際所需建立相對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)。避難硐室的設(shè)計(jì)和修建原則有以下幾點(diǎn)：①具有良好的防氣體滲入功能，能隔絕外界的有毒氣體；②強(qiáng)度必須符合標(biāo)準(zhǔn)，采取多級(jí)支護(hù)的方法，從而達(dá)到防火、防爆、耐沖擊的目的；③必須具備完善的氧氣供應(yīng)和氣體循環(huán)系統(tǒng)，為避難人員的生存提供必要的條件；④設(shè)置一定的信號(hào)傳輸裝置，使其自動(dòng)或人為地向外界發(fā)送事故信息，從而迅速開(kāi)展救援工作；⑤能夠持續(xù)供應(yīng)一定時(shí)間的能源，比如熱能、電能等，以滿足避難人員的生存需要。

3 避難硐室的支護(hù)設(shè)計(jì)

3.1 布置原則

煤礦井下避難硐室的分布是具有一定差異的，這也關(guān)乎到了硐室的正常使用。一般情況下，避難硐室應(yīng)盡量與煤礦采區(qū)的避難線路靠攏，在巷道中廣泛分布。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，必須保證就近作業(yè)區(qū)域所有人員均能在40 min以內(nèi)到達(dá)，與作業(yè)區(qū)域的距離不得超過(guò)1 km。

煤礦井下避難硐室不能與變電站、燃料倉(cāng)庫(kù)等地相鄰，應(yīng)盡量避之。另外，還應(yīng)盡量繞開(kāi)地質(zhì)構(gòu)造較為復(fù)雜的區(qū)域，比如斷層等。綜合多方面因素，應(yīng)將其建立在穩(wěn)固的巖層當(dāng)中，如果無(wú)法繞開(kāi)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜的區(qū)域，必須將其修建在軟巖結(jié)構(gòu)中，并采用多級(jí)支護(hù)的方式全面加固硐室，以免發(fā)生不必要的損壞。同時(shí)，硐室不能修建在位置相對(duì)較低的地方，如果發(fā)生意外，水會(huì)灌入硐室中，影響硐室中系統(tǒng)的正常運(yùn)行和在其中避難人員的生存環(huán)境。

3.2 構(gòu)建與設(shè)計(jì)

3.2.1 劃分區(qū)域

通常情況下，硐室主要由兩部分組成，即過(guò)渡室和生存室。過(guò)渡室的作用是防止巷道中彌漫的有毒氣體隨避難人員進(jìn)入硐室中，進(jìn)而對(duì)硐室中的空氣造成污染。在過(guò)渡室中，一般會(huì)設(shè)有一整套氣幕隔離裝置和衛(wèi)生設(shè)施。生存室的作用是為所有避難人員供給必備的氧氣、水分和食物等資源，并提供一定通信設(shè)備，使地面救援能夠得到準(zhǔn)確的信息，盡快地救援硐室中的被困人員。

3.2.2 規(guī)格尺寸

根據(jù)煤礦生產(chǎn)的規(guī)模確定避難硐室的實(shí)際尺寸，其必須要具備可以接納服務(wù)區(qū)內(nèi)全部人員的能力。以金川煤礦為例，其硐室可容納人數(shù)不得少于80人。硐室的整體長(zhǎng)度為45 m左右，在硐室的兩端分別設(shè)置長(zhǎng)度為5 m的過(guò)渡室。

3.2.3 支護(hù)方式

避難硐室的支護(hù)系統(tǒng)主要是由4部分組成的，即混凝土噴層、充填材料層、鋼筋混凝土層和錨網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)層?；A(chǔ)部分在硐室中的分布情況如圖1所示。

在硐室建設(shè)初期，往往會(huì)使用金屬質(zhì)地的前探梁作為支護(hù)，它能夠起到固定和暫時(shí)性支護(hù)的作用，同時(shí)，還要在所有前探梁的頂端位置加設(shè)折疊梁。對(duì)軟巖結(jié)構(gòu)中的避難硐室支護(hù)而言，應(yīng)采用三級(jí)支護(hù)的方法，一級(jí)支護(hù)需將錨桿、鋼筋托梁、金屬網(wǎng)與混凝土整合；二級(jí)支護(hù)則需要使用鋼筋混凝土，為了滿足強(qiáng)度的要求，混凝土的強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)為C30；三級(jí)支護(hù)是填充材料，以起到緩沖和密封的作用。支護(hù)對(duì)硐室而言具有極其重要的意義，如果硐室支護(hù)不到位，不僅無(wú)法為井下工作人員提供安全、可靠的避難所，還有可能引發(fā)嚴(yán)重的二次事故，進(jìn)而危害到相關(guān)人員的生命安全。

4 結(jié)束語(yǔ)

避難硐室在煤礦生產(chǎn)安全中具有不可取代的作用，它是發(fā)生意外后能夠切實(shí)保障工作人員生命安全的基礎(chǔ)設(shè)施。硐室的出現(xiàn)和應(yīng)用彌補(bǔ)了傳統(tǒng)意義上救援設(shè)施容量小的問(wèn)題，而且硐室的安全系數(shù)更高、維持時(shí)間更長(zhǎng)、經(jīng)濟(jì)性更高。雖然軟巖結(jié)構(gòu)中的硐室支護(hù)設(shè)計(jì)有一定的難度，但是，只要掌握基本的設(shè)計(jì)原則和要求，采取適宜的手段和方法，并經(jīng)過(guò)相關(guān)試驗(yàn)選取出最佳的設(shè)計(jì)方案，就會(huì)為硐室的修建和優(yōu)化打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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〔編輯：白潔〕