基于美國CMC繩索技術(shù)的我國受限空間事故救援研究

楊杰 湯強(qiáng)

引言

美國消防協(xié)會對受限空間做了明確的界定：有足夠空間人員可以進(jìn)入并進(jìn)行指定的工作；但進(jìn)入和撤離空間時受到限制；并非用來進(jìn)行長時間工作的空間[1]。受限空間事故多出現(xiàn)在深井、礦井、地震后、管道、下水道等地上或地下、部分封閉或全封閉的設(shè)施和場所，甚至滿足條件的任何場所都可能發(fā)生受限空間事故。僅2017年第一季度國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局公布的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示煤礦、塌陷等存在受限空間的事故占總特大事故的57%[2]，同時，事故發(fā)生后的人員傷害和死亡風(fēng)險(xiǎn)極高，我國的受限空間救援不當(dāng)?shù)氖录嘤邪l(fā)生，救援預(yù)案的執(zhí)行度較低，二次事故發(fā)生率高[3]，而美國在此類事故的營救中應(yīng)用了先進(jìn)的裝備，并形成了一套較為成熟的救援預(yù)案，在救援活動中卓有成效[4]。

2015年以來，中國人民武裝警察部隊(duì)學(xué)院消防指揮系引進(jìn)美國CMC繩索救援技術(shù)和裝備，在教學(xué)中取得了良好的效果[5]。同時，在受限空間營救中引入繩索救援策略，也是美國CMC給我國受限空間事故救援帶來的新思路。文章希望利用國外先進(jìn)的繩索救援理念，結(jié)合國內(nèi)受限空間事故救援存在的問題，對我國受限空間救援策略進(jìn)行研究并創(chuàng)新，以達(dá)到提高受限空間事故營救成功率，降低傷亡和損失的目的。

1 美國CMC繩索救援技術(shù)分析

繩索救援在我國搶險(xiǎn)救災(zāi)中發(fā)揮了重要的作用，最早國內(nèi)的繩索救援技術(shù)引進(jìn)于日本的螺旋繩技術(shù)，但隨著各類事故災(zāi)害的頻發(fā)和多樣性，繩索技術(shù)亟待更新。美國CMC公司的繩索救援技術(shù)給我國突發(fā)事件救援技、戰(zhàn)術(shù)的發(fā)展帶來了新能量。CMC繩索救援策略可應(yīng)用于各種因素引發(fā)的突發(fā)事件救援，如在高層建筑、山岳水域、受限空間等典型事故救援場景下。美國CMC繩索技術(shù)不僅僅局限于安全繩、滑輪、支架等裝備設(shè)施的測試與生產(chǎn)，在救援技術(shù)培訓(xùn)、倍力系統(tǒng)設(shè)計(jì)、救援計(jì)劃的制定等方面也有系統(tǒng)的方案[6][7]。

1.1 CMC繩索救援新式裝備

國內(nèi)傳統(tǒng)的繩索救援裝備單一又簡單，安全繩、安全鉤、扁帶、八字環(huán)是較為常見的工具，錨分配器、螺旋連接器、手持上升器、制動桿、緊繩器、帶制動器的滑輪等較為先進(jìn)的裝備使用率不高。國內(nèi)消防部門實(shí)施救援時的安全保護(hù)裝置也多依賴進(jìn)口，專用的手套、頭盔、防滑鞋、防護(hù)服配備既不全面，又無規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)[8]。CMC繩索技術(shù)打破傳統(tǒng)的以安全繩為主的單一的技術(shù)，設(shè)計(jì)了整體性的、系統(tǒng)的救援裝備。

1.1.1 MPD (MULTI-PURPOSE DEVICE,多用途設(shè)備)

MPD ，是目前國內(nèi)較為少見的CMC專利設(shè)備。MPD是一種高效的滑輪系統(tǒng)，具有整體的抓繩結(jié)構(gòu)，可以作為繩索系統(tǒng)的緩降裝置，由滑輪、下降控制裝置和保護(hù)裝置組成（見圖1）。其用途廣泛，并在實(shí)戰(zhàn)中不斷發(fā)現(xiàn)了新的用途：（1）作為繩索救援系統(tǒng)的可變摩擦系數(shù)的緩降裝置。（2）MPD結(jié)合滑輪和繩索鎖定結(jié)構(gòu)（棘輪）形成一個托運(yùn)系統(tǒng)。（3）MPD的內(nèi)置金屬環(huán)，具有清潔繩索裝置的作用，使滑輪更具效率。（4）使主繩索和保護(hù)繩索具有鏡像作用或雙倍張力。（5）可作為繩索下降的制動器，也具有使繩索上升的棘輪滑輪功能。（6）非常適合受限空間救援，MPD能迅速轉(zhuǎn)換救援主繩為回收線。同時，MPD具有重量輕、組件少、組裝快、轉(zhuǎn)換迅速、使用簡單、風(fēng)險(xiǎn)低等優(yōu)點(diǎn)[9]，基于上述用途和優(yōu)勢，MPD十分適合當(dāng)前復(fù)雜多變的救援環(huán)境，將會在消防繩索救援中發(fā)揮更多作用。

圖1 MPD示意圖

1.1.2 倍力系統(tǒng)

利用繩索、滑輪、安全鉤、MPD等部件組合成倍力系統(tǒng)，可以用于繩索救援的升降、起止、支撐、橫跨人或設(shè)備，還通過改變力的方向和大小，實(shí)現(xiàn)救援中省力和適應(yīng)現(xiàn)場環(huán)境改變受力方向的作用，是一種科學(xué)、實(shí)用的系統(tǒng)裝置。CMC提供了多種模式的省力系統(tǒng)，安全鉤用于固定和連接，滑輪用于改變繩索方向和連接，MPD在多比例系統(tǒng)中起簡化設(shè)備組成、優(yōu)化功能的作用（見圖2、圖3）。倍力系統(tǒng)的制作不限于圖2、圖3所示，根據(jù)救援現(xiàn)場情況和設(shè)備情況可任意組合，以實(shí)現(xiàn)最佳的施救效果。

圖2 部分倍力系統(tǒng)制作示意圖

圖3 部分基于MPD的倍力系統(tǒng)與普通倍力系統(tǒng)對比圖

1.1.3 救援支架

國內(nèi)救援技術(shù)中制作錨點(diǎn)一般會就地取材，利用拉梯或桿制成三角架，不僅固定度差，而且效率較低。早期，國內(nèi)也出現(xiàn)過三角救援支架，大多體型大、材質(zhì)笨重，僅能實(shí)現(xiàn)等邊支撐，適用環(huán)境局限，運(yùn)輸和使用比較費(fèi)時費(fèi)力，見圖4（a）（b）[10]。CMC救援支架解決了以上問題，多功能受限空間支架和便攜式吊架，均堅(jiān)持簡約、方便的原則，目的是制作更高錨點(diǎn)或更多錨點(diǎn)，擴(kuò)大繩索救援范圍，搭配適當(dāng)?shù)谋读ο到y(tǒng)，達(dá)到牽引、提升、下降移動人或物的效果。救援支架可折疊、可拆卸，材質(zhì)輕、強(qiáng)度高，支架支撐角度可調(diào)節(jié)。搭配倍力系統(tǒng)可改變繩索受力方向，實(shí)現(xiàn)省力目的，提高了救援效率和效果，見圖4（c）（d）。

圖4 傳統(tǒng)支架與CMC救援支架對比圖

1.1.4 個人防護(hù)裝置

實(shí)施救援必須重視施救人員的安全防護(hù)，這是防止二次傷害的基本保障，CMC提供的個人防護(hù)裝置，相對于目前國內(nèi)的防護(hù)裝置安全性能更高，防護(hù)功能更全。有針對氣體危害設(shè)計(jì)的三種呼吸器：自給式呼吸器（SCBA）、空氣呼吸器（SAR）、空氣凈化呼吸器（APR），可用于不同危害程度的氣體環(huán)境，以及危害氣體檢測裝置、通風(fēng)設(shè)備。有用于照明和定位的便攜式頭燈、化學(xué)燈棒、手電筒、個人聲音定位器（PAL）；有用于耐腐蝕的防護(hù)服、耐化學(xué)品的靴子和手套等。全面的防護(hù)裝置給救援人員提供了切實(shí)的保障，在各類救援任務(wù)中必不可少。

1.1.5 其他裝備

除上述較為新型的裝備以外，CMC繩索救援的其他裝備也更具安全性、輕便、強(qiáng)度大等優(yōu)勢。較為常用的如錨板，其重量更輕，能使連接在救援系統(tǒng)上的設(shè)備更緊湊，警醒的顏色也使救援硬件系統(tǒng)更容易看到，安全性更強(qiáng)；再如CSR2滑輪系統(tǒng)，其獨(dú)特的鎖定裝置使滑輪更容易釋放負(fù)載，鋁合金的材質(zhì)可以避免系統(tǒng)兩端可能發(fā)生的繩索纏繞事故，此滑輪系統(tǒng)在受限空間中的救援效率更高；另有組合式半身救生吊帶，可以用作垂直或水平吊運(yùn)，方便在受限空間中吊運(yùn)傷者，同時擔(dān)架后方的鋼板設(shè)計(jì)可以為傷者提供脊柱的保護(hù)。

1.2 CMC繩索救援策略

從人員任務(wù)劃分、行動通信、風(fēng)險(xiǎn)評估、救援行動、傷員陪伴五個方面入手，CMC救援行動有規(guī)范的策略設(shè)置，借鑒CMC的救援規(guī)范，在國內(nèi)的各類災(zāi)害事故救援中無論是否利用繩索技術(shù)，均可借鑒執(zhí)行（見表1）。

表1 CMC繩索救援策略

2 受限空間危險(xiǎn)因素的CMC處理方法

在進(jìn)入受限空間作業(yè)或者實(shí)施事故救援之前務(wù)必確認(rèn)危險(xiǎn)因素的狀態(tài)，這是安全作業(yè)和實(shí)施救援的前提。CMC對各類危害均有相應(yīng)的救援保障體系和處理方法。

2.1 氣體危害處理方法

受限空間往往是一種密閉狀態(tài)，通風(fēng)差，空間內(nèi)氣體狀態(tài)復(fù)雜，出現(xiàn)氧氣水平偏低（見表2），存在灰塵等可燃性物質(zhì)（CH4等），存在有毒氣體（CO、CO2、H2S、SO2、Cl2、NH4等）等方面的危害（見表3）[11]。CMC處理氣體危害分為兩個步驟：(1)受限空間氣體環(huán)境評估。對氣體環(huán)境的評估是進(jìn)入受限空間的前提。CMC提供了一種氣體檢測設(shè)備，利用不同的傳感器，深入受限空間中進(jìn)行檢測，評估受限空間中的氧氣含量、是否存在爆炸風(fēng)險(xiǎn)以及有害氣體的種類，判斷是否要進(jìn)行通風(fēng)處理和進(jìn)入空間救援后的注意事項(xiàng)。(2)受限空間通風(fēng)。CMC建議使用小型通道通風(fēng)機(jī)，該設(shè)備可實(shí)現(xiàn)正負(fù)壓通風(fēng)，目的將外界空氣強(qiáng)制推送或負(fù)壓吸出危害氣體，達(dá)到凈化危害氣體的作用。根據(jù)空間內(nèi)危害氣體的密度、空間形態(tài)、空間開口的狀態(tài)，在進(jìn)行救援前進(jìn)行通風(fēng)。圖5示意了不同情況的通風(fēng)方法：(a)一端開口的橫向長空間；（b）危害氣體比空氣密度大的空間；（c）危害氣體比空氣密度小的空間；（d）兩端開口的橫向長空間；（e）一端開口的豎向空間；（f）豎向較深的受限空間?？稍诰仍木o急情況下，快速高效地處理受限空間中的有害氣體，平衡氧氣濃度。通風(fēng)過程需要做好安全防護(hù)，防止排出氣體中毒和可燃?xì)怏w引燃。另外，CMC的自給式呼吸器（SCBA）、空氣呼吸器（SAR）、空氣凈化呼吸器（APR）三種空氣呼吸器為進(jìn)入受限空間后防止氣體危害提供了進(jìn)一步保障。

2.2 環(huán)境危害處理方法

空間塌陷、機(jī)械故障、氣體腐蝕、生物危害、輻射危險(xiǎn)、極端溫度等均屬于進(jìn)入受限空間救援前必須評估的環(huán)境危害[12]。CMC對以上危害的處理策略，以評估預(yù)防為主，杜絕進(jìn)入后發(fā)生二次傷害。存在塌陷危險(xiǎn)的受限空間，CMC建議救援者減少站在傾斜的空間表面的時間，利用繩索支撐身體，充分利用繩索和倍力系統(tǒng)是在有塌陷危險(xiǎn)的受限空間中進(jìn)行救援的有效方法。在進(jìn)入存在氣體腐蝕危害和存在腐敗有機(jī)物危害的受限空間時，繩索、個人防護(hù)裝置必須使用耐腐蝕的材料。存在寒冷狀態(tài)的空間預(yù)先要使用暖風(fēng)機(jī)進(jìn)行加溫；存在高溫的空間CMC提供了一種冷卻背心，并及時進(jìn)行通風(fēng)，及時降溫。綜上，通風(fēng)是解決受限空間各類環(huán)境危害的必須和首要手段。

3 基于CMC繩索救援的我國受限空間事故救援研究

通過上文對CMC繩索救援的分析，為國內(nèi)的受限空間事故救援策略帶來了新思路。我國受限空間事故救援依托于消防部隊(duì)，結(jié)合消防部隊(duì)實(shí)際，總結(jié)出國內(nèi)受限空間事故救援的五個步驟：技術(shù)訓(xùn)練—風(fēng)險(xiǎn)評估—進(jìn)入準(zhǔn)備—實(shí)施救援—救援結(jié)束[13]。

表2 受限空間內(nèi)不同氧氣濃度危害和結(jié)局

表3 受限空間內(nèi)有害氣體危害和結(jié)局

圖5 通風(fēng)方法示意圖

3.1 受限空間事故救援訓(xùn)練

消防部隊(duì)進(jìn)行日常繩索救援訓(xùn)練是事故發(fā)生后能迅速進(jìn)入救援狀態(tài)的保障，實(shí)戰(zhàn)化的救援訓(xùn)練工作是開展救援工作的前提。建議救援部門專門組建繩索救援隊(duì)，配備專業(yè)的繩索救援裝備，并進(jìn)行每月不少于9次的實(shí)戰(zhàn)化訓(xùn)練，選取真實(shí)的各類受限空間區(qū)域，架設(shè)繩索救援裝備，開展繩索救援訓(xùn)練。訓(xùn)練要素包括：安全防護(hù)、通風(fēng)技術(shù)、繩索技術(shù)、傷員救助技術(shù)、受限空間進(jìn)出技術(shù)等。實(shí)戰(zhàn)化訓(xùn)練旨在融合前文所提的各類技術(shù)和裝備，模擬實(shí)際救援場景，開展團(tuán)隊(duì)訓(xùn)練，切實(shí)提高訓(xùn)練效率。目前，國內(nèi)的受限空間救援訓(xùn)練多以豎向?yàn)橹?，然而隨著事故多樣化，還應(yīng)總結(jié)受限空間事故存在的共性，收集典型案例，探討解決受限空間事故特點(diǎn)和風(fēng)險(xiǎn)的方法，從實(shí)際著手，隨機(jī)應(yīng)變。

3.2 受限空間事故救援風(fēng)險(xiǎn)評估

接警到達(dá)現(xiàn)場前，首先要建立受限空間救援指揮系統(tǒng)，需要對救援指揮系統(tǒng)的人員配置進(jìn)行詳細(xì)安排（見圖6）。實(shí)施救援前各人員確認(rèn)自己的工作任務(wù)，清點(diǎn)人數(shù)并簽字，各類人員各司其職，保障救援行動人員充足，內(nèi)外接應(yīng)順暢，安全有序。

迅速進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評估，主要包括以下方面：被困人員基本情況（人數(shù)、性別、年齡、被困時間、被困位置、當(dāng)前狀態(tài)）；受限空間基本情況（空間類型、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、進(jìn)出口位置數(shù)量、空間用途）；受限空間危險(xiǎn)因素分析（氣體狀態(tài)、塌陷、故障、觸電、墜落、溫度等）。對以上風(fēng)險(xiǎn)的評估均會做詳細(xì)記錄，并對事故風(fēng)險(xiǎn)快速制定處理方案（見表3），做到及時有效的降低風(fēng)險(xiǎn)，為進(jìn)入空間做準(zhǔn)備。

圖6 救援指揮系統(tǒng)示意圖

表3 受限空間事故風(fēng)險(xiǎn)等級及處理

3.3 受限空間事故救援進(jìn)入準(zhǔn)備階段

事故現(xiàn)場風(fēng)險(xiǎn)降低后，計(jì)劃組根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境制定救援方案；進(jìn)入成員1、2迅速佩戴個人防護(hù)裝備，根據(jù)受限空間環(huán)境選擇攜帶擔(dān)架、通信照明系統(tǒng)，完成空間內(nèi)部氣體環(huán)境監(jiān)測和通風(fēng)；后備成員在事故現(xiàn)場建立錨點(diǎn)，架設(shè)三腳架，選擇適當(dāng)?shù)谋读ο到y(tǒng)，綁定繩索和滑輪；指揮員隨時監(jiān)控現(xiàn)場安全狀況，做好防護(hù)和記錄；后勤組對進(jìn)入空間的救援人員空氣呼吸器進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，保障氣源供應(yīng)；通風(fēng)應(yīng)在整個救援過程中持續(xù)進(jìn)行。

3.4 受限空間事故救援實(shí)施

無論是橫向還是豎向的受限空間，進(jìn)入成員盡量攜帶擔(dān)架，如果空間狹小可選擇CMC半身擔(dān)架。發(fā)現(xiàn)被困者后，對其進(jìn)行身體檢查，簡要急救后，采取合適的體位，使用擔(dān)架救出。對于豎向的空間救援，前期搭設(shè)的三腳架和倍力系統(tǒng)可以起到很好的吊升作用，既可省力又可改變拽拉方向。對于橫向的空間救援，必須系安全繩，可用于拽拉被困人員，也可起導(dǎo)向作用。被困人員救出后，醫(yī)療組負(fù)責(zé)送急救處理。

3.5 受限空間救援任務(wù)結(jié)束

救援任務(wù)結(jié)束后，還需要進(jìn)行清點(diǎn)和排查工作，CMC繩索救援列出了具體的排查要點(diǎn)：(1)被困人員和進(jìn)入人員清點(diǎn)；(2)進(jìn)入人員身體狀況檢查；(3)事故空間內(nèi)是否還有人員；(4)事故空間是否還存在安全隱患；(5)被困人員和進(jìn)入人員心理疏導(dǎo)；(6)繩索救援裝備回收、包裝、養(yǎng)護(hù)。(7)收隊(duì)、總結(jié)。

4 結(jié)語

通過分析CMC的救援理念可以發(fā)現(xiàn)：建立良好的指揮系統(tǒng)是提高救援成功率的保障，救援人員按崗位職能分配，專職負(fù)責(zé)好自己的崗位，人員配置數(shù)量較大，每人各守其位置是保障受限空間救援的關(guān)鍵。另外，消防部隊(duì)針對受限空間的繩索救援技術(shù)強(qiáng)調(diào)以下訓(xùn)練要點(diǎn)：安全防護(hù)、通風(fēng)技術(shù)、繩索技術(shù)、傷員救助技術(shù)、受限空間進(jìn)出技術(shù)等。

國內(nèi)的救援裝備亟待更新，相應(yīng)的救援技術(shù)裝備研發(fā)機(jī)構(gòu)缺乏，救援裝備和技術(shù)大多需要從國外引進(jìn)，前期，國內(nèi)以歐洲IRATA系統(tǒng)和北美NFPA 的繩索救援技術(shù)為主，器材和指揮都可以相互借鑒補(bǔ)充，取得了一定效果。近幾年，美國CMC繩索救援技術(shù)的引進(jìn)進(jìn)一步提高了救援的效率，尤其是前文提及的各類新式設(shè)備和繩索配套裝備，更值得我國消防部隊(duì)學(xué)習(xí)和借鑒。因此，引進(jìn)CMC技術(shù)，為受限空間事故的繩索救援提供了新思路，并通過對其救援策略的研究，將有利于繩索技術(shù)在受限空間事故中發(fā)揮積極作用。