礦井緊急避險系統(tǒng)應急救援車的應用研究

張海濤

（潞安集團應急救援中心礦山救護大隊， 山西 長治 046204）

引言

礦井工人的安全重于泰山，設置緊急避險系統(tǒng)是工人安全的必要保障。而避難硐室作為在礦井緊急避險系統(tǒng)中的重要一環(huán)，在礦工安全上起著重要作用。在遭遇礦險的時候，礦工通過避災路線進入到避難硐室等待救援，避難硐室中有儲存好的食物和氧氣可以暫時維持礦工生存。但硐室中的物資還是相對有限的，在等待救援的過程中，應當首要為遇險礦工從地面上補充生存物資。一般的物資供給措施是采用在地面鉆孔與避難硐室打通，在打通的孔中鋪設管線，利用孔口處的救援設備向避難硐室的遇險礦工提供生存所需的營養(yǎng)液，并掌握遇險礦工當前的生存情況。基于這種補給措施，設計一種車載的礦井救援設備來為遇險礦工提供補給并監(jiān)測礦井內(nèi)的情況，設計研制的應急救援車不僅節(jié)約投資，保障安全，同時還便于管理[1]。

1 應急救援車的用途

礦井用的應急救援車主要是用于礦工在井下發(fā)生事故的時候，在礦井本身的六大供給傳輸系統(tǒng)遭到了破壞，應急救援車需要及時對接到礦井下的避難硐室，準確監(jiān)測人員位置信息，與遇險礦工進行通信，及時監(jiān)測礦井情況并傳輸數(shù)據(jù)，另外還可以供風輸電，為井下遇險人員提供充足的食流和氧氣。這種應急救援車主要用在永久避難硐室且為專用管路型或鉆孔型的礦井中[2]。

2 應急救援車結(jié)構(gòu)組成及布局

2.1 結(jié)構(gòu)組成

應急救援車主要由八部分構(gòu)成，發(fā)電機組、空壓機組、變壓器、監(jiān)控機組、接口箱、操控臺、流食輸送裝置以及一些附屬設備等。

1）發(fā)電機組是依據(jù)礦井下的避難硐室所需的基本用電功率和滿足救援車自身的用電量來選擇發(fā)電機型號的。發(fā)電機組的容量選擇30 kW，輸出電壓選擇AC380V，這是按照礦井避難硐室的需要來選擇的。

2）變壓器的作用是變換救援車上發(fā)電機的輸出電壓，將發(fā)電機的AC380V 變換為AC660V、AC380V、AC220V 和AC127V 四種電壓，并將其一起連接至操控臺上，而后通過接口箱上的專用接口連接避難硐室，最終實現(xiàn)井下的電力輸送以及應急救援車本身的用電。

3）監(jiān)控機組是用來監(jiān)測礦井情況的，主要包括有監(jiān)控監(jiān)測的分站以及一些視頻傳送的接口，并將兩部分所監(jiān)測到的數(shù)據(jù)和視頻顯示在操控臺的顯示屏上。

4）接口箱由一些接口作為交互，包括有660 V電力接口，視頻光纖的快速接口以及一些用來進行其他數(shù)據(jù)信息傳遞的快速接口。

5）操控臺上主要是一些儀表盤顯示器、通話設施以及發(fā)電機的控制設施。儀表面板主要是用于顯示由監(jiān)控機組傳來的各種監(jiān)測數(shù)據(jù)。通話設施包含的電話交換機是用來連接地面與井下避難硐室的通話，確保人員通話信息的聯(lián)通。

6）井下物資的輸送由專門的流食輸送裝置來完成，裝置基本包含有水箱、真空吸水泵和閥門等設備，用來保障井下的物資供給。

7）微型紅外光纖攝像頭、熒光聲能電話及相關匹配的線纜、通風通水管道等以及移動操控室的吊臂等部分設施都屬于附屬設備。另外還包含有安裝在移動操控室可存儲井下所需設備的儲物柜等也屬于附屬設備。

2.2 布局結(jié)構(gòu)

應急救援車作為專門的礦井救險車輛，除了車輛本身的結(jié)構(gòu)外，還包含有供電供風供水系統(tǒng)、監(jiān)測系統(tǒng)和通信系統(tǒng)等。另外還通過對接系統(tǒng)來連接礦井、鉆孔與地面，當井下的各大系統(tǒng)受到破壞時，通過對接系統(tǒng)將動力、通信和物資傳送到避難硐室。救援車將空間分割為兩部分：控制室與設備操作室，控制室中的操控臺實現(xiàn)救援車的輸電調(diào)節(jié)控制操作、人員定位和監(jiān)測功能。

3 功能說明

3.1 電話通信

應急救援車通過操控臺上的電話連接到井下的通信設備，與井下避難硐室的被困礦工進行電話通信，了解情況方便開展救援。分為兩種通信方式。第一種是呼叫分機的方法，即拿起電話就可直接撥叫分機，分機響鈴后，摘機可接通電話，通訊結(jié)束后掛機即可。第二種是接受分機呼叫的方法，是指分機摘機后，可撥叫本機，此時本機會響鈴，摘機后接通電話，通訊結(jié)束后掛機。

3.2 視頻傳輸

為了及時掌握避難硐室內(nèi)的詳細情況，需要將井下避難硐室的情況通過視頻信號傳送至救援車的監(jiān)控機組中并顯示。信號采集使用的是外置式四路視頻信號采集卡，利用視頻傳輸光纖來傳送信號。操作十分簡單，先將視頻采集卡插到主機箱的USB 接口中，然后打開監(jiān)測軟件就可以實現(xiàn)視頻傳輸。

3.3 監(jiān)測監(jiān)控

應急救援車上設置有礦井的監(jiān)控數(shù)據(jù)相關的配置接口，可以與監(jiān)控機組連接，打開相關的車載電腦軟件，從而可直接顯示出從礦井中監(jiān)控到的數(shù)據(jù)。

3.4 人員定位

應急救援車上設置有礦井內(nèi)的人員定位的數(shù)據(jù)配置接口，可以與監(jiān)控機組連接，打開相關的電腦軟件，從而可直接顯示出從礦井中定位到的礦工的位置數(shù)據(jù)。

3.5 空氣輸送

礦井救援中采用空壓機LGCY—32/10 實現(xiàn)空氣輸送，空運機采用柴油驅(qū)動，提供充足的空氣來輸送到礦井下的避難酮室。

3.6 電力系統(tǒng)

應急救援車可以輸送四種電壓供井下固定救生艙以及避難硐室在危急時刻使用。包括有AC660V、AC380V、AC220V 以及AC127V。其中，變壓器通過操控室來調(diào)節(jié)，最后通過連接的接口箱向外輸送出AC660V 電壓；STC 則可提供出AC380V 電壓，控制箱傳送到接口箱來輸出電壓；而電壓AC220V 也是通過工作變壓器來產(chǎn)生的，經(jīng)過漏電器的保護措施，然后由控制箱輸送到插排和電壓輸出接口；AC127V同樣也是由工作變壓器來產(chǎn)生的，再經(jīng)過控制箱來調(diào)節(jié)，最后由輸出端輸送出所需電壓。

3.7 提供營養(yǎng)液

流食輸送裝置輸送營養(yǎng)液來供避難硐室中的礦工補充維持生存必備的物資。應急救援車專門設置了特殊的液體輸送系統(tǒng)，該系統(tǒng)的工作電壓為AC220V。

4 應急救援車對接操作、注意事項及維護

4.1 通過鉆孔與避難硐室對接操作

應急救援車的對接系統(tǒng)是用來連接井下和地面，包含有壓風管的接口、水管接口和信號線的集成箱接口，在使用某一功能的時候，用接頭連接即可，方便快速。但需要注意的是，在應急救援車工作前，為了保證安全要先連接上地線。應急救援車對接系統(tǒng)的詳細連接分為以下七部分：

1）輸電線路的連接。應急救援車的總動力來源是三相交流的柴油發(fā)電機，其額定功率是32 kW。通過發(fā)電機輸出的電壓進入變壓器中，再經(jīng)過控制臺的分配調(diào)節(jié)，最后輸送到接口箱內(nèi)，接口箱連接有輸送線，輸送線的另一端連接著鉆孔處的接口，由此經(jīng)過鉆孔鋪設的線路為井下的避險硐室提供源源不斷的電力。

2）內(nèi)外通訊的連接。鉆孔口處設置的集成信號箱與救援車內(nèi)接口箱的接口用通訊信號線連接起來。當發(fā)動機開始工作后，再通過程控交換機來為通訊過程提供穩(wěn)定的信號，以實現(xiàn)地上井下的電話通訊。

3）內(nèi)外視頻的連接?，F(xiàn)場視頻信號的傳輸主要通過光纖和信號線這兩種形式，最終顯示是由救援車電腦相關的視頻顯示軟件來實現(xiàn)的。若是采用光纖來傳送信號，需要在鉆孔口的地方設置光端輸出接口，然后經(jīng)由信號線和接口轉(zhuǎn)換器與車載電腦相連接，即可在車載電腦的視頻顯示軟件上顯示到井下的視頻。若是采用數(shù)據(jù)信號線來傳輸，則是需要在鉆孔口設置信號輸出接口，經(jīng)由傳輸線和接口轉(zhuǎn)換器與車載電腦相連接，即在電腦的軟件上顯示到視頻。

4）監(jiān)測數(shù)據(jù)的傳輸。在地面鉆孔口的地方設置有數(shù)據(jù)集成信號箱，然后將信號箱中監(jiān)測信號的輸出端經(jīng)由信號線和轉(zhuǎn)換接頭連接到應急救援車的信號箱接口和車載電腦上，即可在電腦的軟件上顯示到井下傳感器傳輸來的監(jiān)控數(shù)據(jù)。

5）定位信息的傳輸。在地面鉆孔口的地方設置有數(shù)據(jù)集成信號箱，然后將信號箱中定位信號的輸出端經(jīng)由數(shù)據(jù)的信號線和轉(zhuǎn)換接頭連接到應急救援車的信號箱接口和車載電腦上，即可在電腦的軟件上顯示到井下監(jiān)測基站輸出的礦井工人的位置信息數(shù)據(jù)。

6）水（流食）的傳送。救援車設置有320 L 容量的大水箱為井下待救援的被困人員提供充足的水。通過雙泵抽水泵和壓水泵來用于從水箱中上水和壓水，并設置了上水口、出水口和溢水口三個流水出口。傳送方式主要顯示將水箱的出水口和鉆孔口處的水管通道接口通過水管相連接，井下被困礦工打開控制閥，然后打開應急救援車上的水箱控制閥，對泵通電即可供水。

7）風（空氣）的傳送。主要由壓風管路向井下輸送空氣流，壓風管的地面接口通過風管與壓風設備的出風口相連接。壓風機安裝在應急救援車上，在電力設備為其供電后產(chǎn)生壓力風流。

4.2 要求及注意事項

首先，在對遇險礦工救援的過程中，要特別注意救援的一系列流程，例如對井下供電時，要先與避難硐室建立對接，再接通與井下人員的通訊，然后通過定位系統(tǒng)獲取礦工的位置信息，同時監(jiān)測硐室的數(shù)據(jù)并監(jiān)控礦井避難硐室的具體情況。

其次，要分工明確，配備專有人員觀測水供給情況（水流聲音等）并及時向地面匯報反饋，以便確保內(nèi)外供給通暢。

最后，對于救援車上的發(fā)電機和壓風機要按相關說明書來進行操作。

4.3 使用和維護

應急救援車在正常情況下應當定期檢查，不能放置不管，以防險情突發(fā)時，油量不足或者設備損壞的情況。礦山救援情況復雜且緊急，若不定時檢查，可能會錯失最佳的救援時間。尤其是發(fā)電機，供電系統(tǒng)均要注意定時檢查，另外，也應當定時進行操作演練，提高救援人員的責任意識。對于救援車需要聯(lián)網(wǎng)的設備，要應當定期進行聯(lián)網(wǎng)試運行，確保通信設別的正常暢通。

5 結(jié)論

礦井遇險，地面及時準確合理地開展救援工作是救援過程中重要一環(huán)，采用應急救援車將各個救援設備結(jié)合為一體，具有系統(tǒng)性、有效性的特點，并補充完善了各項避險系統(tǒng)，且不需建設固定的各種輸電，水、風力輸送等設備。同救援車相匹配的鉆孔來連接井下與地上，為避難硐室的被困人員提供食流、空氣、電力等，并通過信息數(shù)據(jù)傳輸，可與井下電話通訊、視頻顯示、傳輸定位信息和監(jiān)測數(shù)據(jù)。該應急救援車組合各種救援設備，適應各種鉆孔型礦井，可流動為各個礦井服務，節(jié)約成本，同時方便資源的合理調(diào)配。