礦用可移動(dòng)式救生艙

李曉杰

摘 要：礦用可移動(dòng)救生艙按功能可分為過(guò)渡艙、生存艙、設(shè)備艙。救生艙主要系統(tǒng)包括抗沖擊艙體及艙內(nèi)隔熱裝飾、氣幕噴淋系統(tǒng)、壓縮供氧系統(tǒng)、制冷除濕系統(tǒng)、正壓維持系統(tǒng)、空氣凈化系統(tǒng)和空氣循環(huán)系統(tǒng)、艙內(nèi)外環(huán)境檢測(cè)系統(tǒng)、生存保障系統(tǒng)、通信系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：氣幕噴淋系統(tǒng)；壓縮供氧系統(tǒng)；制冷除濕系統(tǒng)；正壓維持系統(tǒng)；空氣凈化系統(tǒng)和空氣循環(huán)系統(tǒng)；艙內(nèi)外環(huán)境檢測(cè)系統(tǒng)；生存保障系統(tǒng)；通信系統(tǒng)

0 引言

救生艙適用于井下瓦斯爆炸、冒頂及塌方災(zāi)變情況下，井下遇險(xiǎn)人員在不能立即升井逃生脫險(xiǎn)的緊急情況下，可快速進(jìn)入救生艙內(nèi)利用救生艙配備的生存設(shè)施保證最低生存需要等待救援。其適用范圍有煤與瓦斯突出、瓦斯煤塵爆炸、冒頂與塌方危險(xiǎn)的礦井井下。

1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特征與工作原理

1.1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及其工作原理、工作特性

1.1.1 救生艙艙體

艙體采用多節(jié)連接結(jié)構(gòu)，節(jié)與節(jié)之間采用螺栓連接，采用氟橡膠膠條密封。救生艙箱板采用10mm厚的Q345R鋼板材料，防護(hù)密閉門采用35mm厚的Q235B鋼板，經(jīng)計(jì)算能夠抵抗2MPa的外部壓力，能抵抗大火的瞬時(shí)燃燒和爆炸產(chǎn)生的沖擊壓力。救生艙內(nèi)部裝修板和殼體中間裝25mm厚耐高溫隔熱標(biāo)準(zhǔn)硅酸鋁甩絲毯，能夠抵抗由于火災(zāi)和爆炸引起的高溫環(huán)境。在井下，救生艙能夠抵抗火災(zāi)、爆炸和冒頂災(zāi)害。

救生艙外表面涂紅丹防銹底漆二道，后涂紅色面漆一道，兩側(cè)中部噴有條形熒光碼。

1.1.2 氣幕噴淋裝置

氣幕噴淋裝置設(shè)置在過(guò)渡艙內(nèi)，利用高壓氣瓶?jī)?nèi)的壓縮空氣對(duì)避難人員身體攜帶的有害氣體進(jìn)行清理并排出艙外；設(shè)有壓縮空氣幕以阻擋有毒、有害氣體進(jìn)入艙內(nèi)。

1.1.3 供氧系統(tǒng)

供氧系統(tǒng)具有壓風(fēng)供氧系統(tǒng)、壓縮氧氣供氧系統(tǒng)及自救器供氧3種供氧保障體系。井下發(fā)生災(zāi)害時(shí)，當(dāng)井下壓風(fēng)系統(tǒng)未被破壞時(shí)，經(jīng)艙體的壓風(fēng)接口與井下壓風(fēng)系統(tǒng)連接，向艙內(nèi)吹送空氣，從而滿足艙內(nèi)人員耗氧需求。

壓風(fēng)管路接入生存艙后，通過(guò)減壓裝置減壓后進(jìn)入艙內(nèi)，并具有油水分離功能，通過(guò)過(guò)濾器的空氣進(jìn)入生活艙。壓風(fēng)管路采用1寸管，保證壓風(fēng)供氧速率不低于每人0.3m3/min；壓風(fēng)出口壓力在0.1～0.3MPa之間，連續(xù)噪聲不大于70dB。

壓縮氧供氧采用高壓醫(yī)用氧氣瓶供氧。艙內(nèi)設(shè)有醫(yī)用壓縮氧氣瓶，氧氣濃度高于99.5%，氣瓶容量40L，充裝壓力不低于13MPa，可保證額定使用條件下106h的防護(hù)需要。

1.1.4 制冷除濕系統(tǒng)

救生艙采用蓄冰制冷原理，在正常工作狀態(tài)下通過(guò)輔助艙內(nèi)的煤礦救生艙用冷凝機(jī)組制冷，制冷劑通過(guò)管路連接到設(shè)備艙的蓄冰箱內(nèi)部，使蓄冰箱內(nèi)的液態(tài)水凝固為固態(tài)。冷凝機(jī)組通過(guò)溫度傳感器可檢測(cè)到蓄冰箱內(nèi)部溫度，通過(guò)設(shè)定的溫度，實(shí)現(xiàn)冷凝機(jī)組的自動(dòng)控制。

當(dāng)緊急狀態(tài)發(fā)生后，外部電源中斷，通過(guò)艙內(nèi)氣動(dòng)風(fēng)扇進(jìn)行艙內(nèi)氣體循環(huán)，并使艙內(nèi)氣體通過(guò)蓄冰箱內(nèi)部的風(fēng)道；進(jìn)入蓄冰箱的熱空氣與冰柜進(jìn)行熱量交換，使氣體溫度降低，溫度降低后空氣中水蒸氣的飽和度降低，使部分水汽凝結(jié)；經(jīng)降溫后的空氣通過(guò)蓄冰箱風(fēng)道后與艙內(nèi)風(fēng)道連接，冷空氣與熱空氣混合后降低艙內(nèi)溫度的同時(shí)達(dá)到除濕的目的。為了更好地控制艙內(nèi)濕度，同時(shí)配備干燥劑用于長(zhǎng)期吸收艙內(nèi)空氣中的水分。

1.1.5 正壓維持系統(tǒng)

正壓維持系統(tǒng)可保證艙內(nèi)壓力處于始終不低于艙外壓力100Pa的正壓狀態(tài)，可以有效阻擋艙外有毒、有害氣體進(jìn)入救生艙內(nèi)。在避險(xiǎn)過(guò)程中，通過(guò)不斷向艙內(nèi)注入壓縮氣體，并通過(guò)單向排氣閥排出艙外，使救生艙的內(nèi)外壓差始終處在100～500Pa之間。

1.1.6 空氣凈化系統(tǒng)

空氣凈化系統(tǒng)是利用空氣循環(huán)風(fēng)機(jī)使艙內(nèi)空氣循環(huán)通過(guò)空氣凈化裝置內(nèi)的二氧化碳吸附劑和一氧化碳催化劑，經(jīng)化學(xué)反應(yīng)后，去除CO，CO2等有毒、有害氣體。

二氧化碳吸附劑采用氫氧化鈣吸附劑。氣態(tài)二氧化碳通過(guò)與固態(tài)氫氧化鈣反應(yīng)生成固態(tài)碳酸鈣與水，達(dá)到吸附空氣中二氧化碳的目的。

一氧化碳催化劑采用貴金屬催化劑。當(dāng)空氣通過(guò)一氧化碳藥劑時(shí)，藥劑表面的貴金屬活性材料與一氧化碳分子相互作用，把一氧化碳吸附在藥劑表面，達(dá)到吸附一氧化碳的目的。

空氣凈化箱內(nèi)安裝有兩只氣動(dòng)風(fēng)機(jī)，通過(guò)安裝于空氣凈化裝置上的流量計(jì)閥門，可控制兩臺(tái)風(fēng)機(jī)分別工作。

1.1.7 艙內(nèi)外環(huán)境檢測(cè)系統(tǒng)

配備獨(dú)立的內(nèi)外環(huán)境參數(shù)檢測(cè)儀器，可在突發(fā)緊急情況下人員避險(xiǎn)時(shí)，對(duì)過(guò)渡艙內(nèi)的氧氣和一氧化碳，救生艙內(nèi)的氧氣、甲烷、二氧化碳、一氧化碳、溫度、濕度、壓差和救生艙外的氧氣、甲烷、二氧化碳、一氧化碳進(jìn)行檢測(cè)。

過(guò)渡艙內(nèi)配備有自備電池多參數(shù)測(cè)定器；生存艙內(nèi)配備有自備電池的氧氣、甲烷、二氧化碳、一氧化碳測(cè)定器和機(jī)械式溫濕度表、壓差計(jì)；測(cè)試艙外氣體參數(shù)采用多參數(shù)測(cè)定器。過(guò)渡艙和艙外環(huán)境測(cè)試采用間斷性檢測(cè)，生存艙內(nèi)的環(huán)境參數(shù)采用實(shí)時(shí)檢測(cè)。

1.1.8 生存保障系統(tǒng)

生活艙內(nèi)儲(chǔ)存有足夠的食物、飲用水、急救藥品、蘇生器、工具箱、滅火器等物品，用于人員生存及自救。

食物配量為5000kJ/人·天，按額定人數(shù)×120h計(jì)算，完全可滿足需要；飲用水按1.5L/人·天，額定人數(shù)×120h配備；急救箱1個(gè)；工具箱1個(gè)，滅火器2只（2kg，干粉滅火器）；打包式積便器及垃圾箱，用于排泄物收集。

1.1.9 通信系統(tǒng)

生存艙配備有本安型電話機(jī)，通話線路已連接到艙外，通過(guò)隔離接口可與地面直接連通。

2 各系統(tǒng)之間的聯(lián)系

救生艙內(nèi)通過(guò)增加氣動(dòng)風(fēng)機(jī)的進(jìn)氣工作壓力與進(jìn)氣流量，可提高空氣凈化與制冷除濕系統(tǒng)的效率。該效率的提高是以增加壓縮氣體耗氣量實(shí)現(xiàn)的，同時(shí)增加注入艙內(nèi)的氣體量，將導(dǎo)致艙內(nèi)外壓差的升高，通過(guò)開(kāi)啟多個(gè)單向排氣閥可控制艙內(nèi)外壓差在100～500Pa之間。

3 結(jié)論

礦用可移動(dòng)救生艙具備安全防護(hù)、氧氣供給保障、有害氣體去除、環(huán)境監(jiān)測(cè)、通信、照明、人員生存保障等基本功能，在無(wú)任何外界支持的情況下額定防護(hù)時(shí)間不低于96h。救生艙作為緊急避險(xiǎn)系統(tǒng)與井下五大避險(xiǎn)系統(tǒng)相互連接。

參考文獻(xiàn)

[1]沈文.礦用可移動(dòng)式救生艙[J].煤炭科技，2010，（4）：70.

[2]佚名.礦用可移動(dòng)式救生艙[J].軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品，2013，（11）：49.

（作者單位：阜新金昊空壓機(jī)有限公司）