礦井避難硐室環(huán)境控制技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

郭韋雙,張祖敬，王克全，劉 林，蘭 江

(1.貴州大學(xué) 土木工程學(xué)院，貴州 貴陽 550025；2.瓦斯災(zāi)害監(jiān)控與應(yīng)急技術(shù)國家重點實驗室，重慶 400037；3.貴州省巖土力學(xué)與工程安全重點實驗室，貴州 貴陽 550025)

截至2020年底，我國約有煤礦4 700座[1]、非煤礦山3萬余座[2]，爆炸、火災(zāi)、垮塌等潛在危害使井下采礦成為最危險的生產(chǎn)活動之一。據(jù)統(tǒng)計，在瓦斯爆炸與火災(zāi)事故中，80%以上遇難者死于因CO超限引起的中毒或窒息[3]。為減少礦井事故人員傷亡，《國務(wù)院關(guān)于進一步加強企業(yè)安全生產(chǎn)工作的通知》(國發(fā)[2010]23號)要求所有井下開采礦山須建設(shè)由避難硐室、救生艙等組成的礦山緊急避險系統(tǒng)。避難硐室是構(gòu)筑在井下圍巖中與巷道環(huán)境相對隔絕的避難空間，能為避難人員提供96 h以上安全生存環(huán)境[3]。為保障避難人員生存安全，避難硐室應(yīng)能夠?qū)ν獾钟邷責(zé)煔狻⒏艚^有毒有害氣體，對內(nèi)凈化空氣、提供氧氣。

同時，由礦難引發(fā)的斷電和井下礦用電氣設(shè)備的防爆要求也對避難硐室環(huán)境控制(簡稱為“環(huán)控”)技術(shù)提出了更高的要求。筆者探討了避難硐室環(huán)控參數(shù)的允許范圍，分析了近年來在避難硐室環(huán)控技術(shù)研究方面取得的成果與存在的不足，并探討其今后發(fā)展趨勢。

1 避難硐室環(huán)境參數(shù)范圍

1.1 國內(nèi)外硐室環(huán)境控制要求

礦難產(chǎn)生的高溫、有毒有害氣體環(huán)境會對人員安全構(gòu)成威脅，而人體代謝產(chǎn)生的氣體與熱量同時也加劇了避難硐室內(nèi)溫度升高與空氣惡化[4]。為保證硐室內(nèi)人員生命安全，美國《礦工法》(2006)[5]、印度尼西亞《關(guān)于避難硐室設(shè)計準(zhǔn)則》(1995)[6]，以及我國2010年頒布的《煤礦井下緊急避險系統(tǒng)建設(shè)管理暫行規(guī)定》(以下簡稱《暫行規(guī)定》)均對礦井避難硐室環(huán)境參數(shù)作了規(guī)定。但各國相關(guān)文件中對避難硐室環(huán)境參數(shù)允許值的規(guī)定(見表1)有一定差異。

表1 各國避難硐室環(huán)境控制參數(shù)

由表1可見，不同國家相關(guān)文件中避難硐室空氣各組分體積分數(shù)的允許值基本一致，但在溫濕度控制方面，我國規(guī)定的避難硐室環(huán)境溫度的上限允許值較高，避難人員舒適性較差，而美國對硐室環(huán)境溫度要求最高，其限值較低，但是控溫經(jīng)濟成本較大。以下對避難硐室環(huán)境參數(shù)限值范圍進行詳細探討。

1.2 硐室環(huán)境參數(shù)限值范圍探討

干球溫度高于32 ℃且相對濕度高于60%的環(huán)境被認為是炎熱潮濕環(huán)境[7]。研究表明，受試者在環(huán)境溫度高于30 ℃、相對濕度高于70%的環(huán)境中暴露3 h會感到不適，且隨著相對濕度從70%增加至90%，熱感會越來越明顯[8]。HIRATA等[9]發(fā)現(xiàn)20～30歲的年輕人暴露于相對濕度為60%、溫度為32.5 ℃的熱環(huán)境中3 h，體溫會升高0.18 ℃；YANG等[10]測試了濕熱環(huán)境對井下工人的影響，結(jié)果表明90%的受試者不能接受溫度、濕度分別高于34 ℃、65%的工作環(huán)境；張祖敬等[11]研究得出在避災(zāi)過程中，避難硐室內(nèi)環(huán)境溫度在32 ℃以上、濕度為70%～80%時，避災(zāi)人員熱耐受的安全時間不超過12 h；代圣軍等[12]認為溫度35 ℃、相對濕度85%的環(huán)境下，避險設(shè)施難以達到要求的安全防護時間。同時，從目前研究來看，避難硐室的相對濕度控制在60%以下較為容易實現(xiàn)。綜合考慮人員安全和環(huán)控成本，建議硐室的溫度與相對濕度上限分別設(shè)置為32 ℃和60%。

ZHANG等[8]通過實驗研究表明，人體代謝的CO對環(huán)境的危害可以忽略不計。但考慮到巷道中高濃度CO氣體可能會伴隨著人員進入而侵入避難硐室，要求在20 min內(nèi)將CO體積分數(shù)從400×10-6降低到24×10-6[5]。研究表明，人類暴露于CO體積分數(shù)400×10-6的環(huán)境中1 h可能會導(dǎo)致頭痛[13]。若需滿足20 min內(nèi)CO濃度快速控制的要求，避難硐室人均風(fēng)量應(yīng)達到450 L/min，而人均風(fēng)量為300 L/min時稀釋CO需耗時30 min[14]。因此，建議將CO快速稀釋時間延長至30 min，或在20 min內(nèi)將CO體積分數(shù)控制上限允許值提高至0.005%。

CO2通常被用作評價室內(nèi)空氣質(zhì)量的表征性氣體[15]。研究表明,人體暴露于體積分數(shù)0.5%的CO2環(huán)境中2.5 h不會引起急性健康癥狀，但4.5～8.0 h暴露于0.3%～0.4%的CO2環(huán)境中會導(dǎo)致認知能力下降[16-17]。暴露于CO2體積分數(shù)1%以上的環(huán)境中可能會導(dǎo)致呼吸急促、呼吸性酸中毒等癥狀[18]。LI等[19]研究了溫度、相對濕度和CO2體積分數(shù)對人體生理的綜合影響，結(jié)果表明較高溫度、濕度時隨著CO2體積分數(shù)從0.5%增加到1.2%會導(dǎo)致受試者疲勞頭疼。在人均風(fēng)量300 L/min的條件下，硐室中的CO2體積分數(shù)可以保持在0.3%的低水平[14]。使用裝置凈化時，2～3臺空氣凈化裝置可將CO2體積分數(shù)降低到0.5%以下[8]。避難期間保持清醒更有利于礦工判斷和逃生，因此，建議避難硐室內(nèi)CO2體積分數(shù)上限允許值設(shè)置在0.5%。

2 避難硐室空氣品質(zhì)控制技術(shù)研究現(xiàn)狀

《暫行規(guī)定》要求避難硐室人均風(fēng)量不低于300 L/min，而《煤礦安全規(guī)程》(2022年)要求礦井壓風(fēng)自救系統(tǒng)人均風(fēng)量不低于100 L/min，且避難硐室必須接入礦井壓風(fēng)自救系統(tǒng)。根據(jù)《國家煤礦安監(jiān)局關(guān)于加快推進煤礦井下緊急避險系統(tǒng)建設(shè)的通知》(安監(jiān)總局煤裝[2013]10號)，在滿足人員避險需求的前提下，可以簡化或不再配置高壓氧氣瓶、有毒有害氣體去除和溫濕度調(diào)節(jié)裝置，而采用專用鉆孔或?qū)Ｓ霉苈窞楸茈y硐室供氧(風(fēng))、控制硐室空氣品質(zhì)。

2.1 巷道有害氣體隔絕技術(shù)

2.1.1 防護門隔絕技術(shù)

密閉防護門應(yīng)具有足夠的氣密性，使在避難期間室內(nèi)氣壓始終保持高于外界100～150 Pa，以阻止巷道中有害氣體侵入。程建軍[20]認為避難硐室氣密性與正確的選址、建筑工程施工及密閉設(shè)施的正確維修保養(yǎng)有密切關(guān)系。高娜等[21]對使用阻燃密封膠條的避難硐室密閉門進行氣密性實驗，結(jié)果表明：門體氣密性在Δp=100 Pa時，漏氣量<0.09 m3/h。朱先國等[22]對采用矩形硅橡膠墊圈的防護門密封性能進行測試，表明密封腔內(nèi)壓力可實現(xiàn)在1 h內(nèi)從500 Pa降至390 Pa，滿足氣密性要求。可見，目前針對防護門的研究較成熟，能滿足氣密性要求。

2.1.2 空氣幕隔絕技術(shù)

空氣幕隔絕技術(shù)是在密閉防護門的門框周邊安裝空氣幕裝置，通過壓風(fēng)噴出高壓氣流形成一道空氣屏障，緩解有害氣體侵入室內(nèi)。目前，礦山緊急避險設(shè)施的空氣幕結(jié)構(gòu)主要有管道彌散孔空氣幕和氣刀空氣幕兩種，如圖1所示。

(a)氣幕管 (b)氣刀

金龍哲等[23]通過試驗研究得出，在CO2體積分數(shù)為1%的外部環(huán)境中，1 min內(nèi)空氣幕阻隔效率達80%以上。ZHANG等[24]在實驗室研究了空氣幕末端形狀與結(jié)構(gòu)等參數(shù)對空氣幕阻隔CO2氣體特性的影響，表明采用孔直徑1 mm、孔間距15 mm的管道氣幕系統(tǒng)，阻隔效率為55%～60%。肖專等[25]研究了管道空氣幕對CO氣體的阻隔特性，結(jié)果表明當(dāng)空氣幕風(fēng)速在10 m/s以上時，2 min內(nèi)阻隔效率可達到65%以上。SHU等[26]研究了氣刀空氣幕的阻隔特性，當(dāng)壓縮空氣以0.10 MPa供應(yīng)時，最高效率達到41.60%。金龍哲等[27]通過數(shù)值模擬了氣刀空氣幕的阻隔特性，結(jié)果表明氣刀有效覆蓋率大于85%時對CO2氣體的阻隔效果明顯?？梢?，空氣幕系統(tǒng)能有效地減緩巷道有害氣體侵入硐室。然而，要在人員分組進入避難硐室期間實現(xiàn)阻擋體積分數(shù)高達10 000×10-6的巷道中CO氣體，并且在人員進入室內(nèi)后CO氣體體積分數(shù)能夠迅速降至400×10-6，至少需使用4～6道空氣幕。

2.1.3 過渡室空氣噴淋技術(shù)

避難硐室內(nèi)CO濃度控制措施包括在過渡室內(nèi)空氣噴淋阻隔與在生存室內(nèi)通風(fēng)稀釋或化學(xué)吸附。王林沖[28]研究了避難硐室氣幕噴淋裝置的風(fēng)量、管路形式、結(jié)構(gòu)及孔徑等對有害氣體稀釋效率的影響。裴為華等[29]研制出了自動噴淋系統(tǒng)和防爆門空氣幕聯(lián)動的自動控制系統(tǒng)，有效地降低了硐室內(nèi)有毒氣體的含量。吳兆宏[30]通過數(shù)值模擬分析了不同配置噴淋系統(tǒng)對過渡室內(nèi)有害氣體凈化效果的影響，結(jié)果表明設(shè)置3個噴淋裝置的噴淋系統(tǒng)，對過渡室內(nèi)有毒有害氣體的去除效果最好。BAUER等[31]研究表明，在過渡室內(nèi)通過空氣噴淋稀釋CO濃度時，在每組人員進入過程中換氣量應(yīng)達到4～5次才滿足CO濃度快速控制需要。目前，對空氣噴淋稀釋CO濃度特性及影響因素等方面的研究存在不足。

2.2 基于礦井壓風(fēng)的空氣品質(zhì)保障技術(shù)

礦井壓風(fēng)是利用地面空氣壓縮機將新鮮空氣通過地面鉆孔或受保護的井下通風(fēng)管道送入生存室內(nèi)，其被視為保障避難硐室生存環(huán)境安全最直接、最經(jīng)濟的措施[32]。地面鉆孔供風(fēng)應(yīng)用情況如圖2所示。

(a)壓風(fēng)風(fēng)機 (b)壓風(fēng)管道 (c)壓風(fēng)進風(fēng)口

在供氧方面，當(dāng)壓風(fēng)的人均風(fēng)量達17 L/min以上時，生存室O2體積分數(shù)要求控制在18.5%以上[33]。在空氣品質(zhì)控制方面，不同人均風(fēng)量對CO2和CO體積分數(shù)的控制效果見表2。蘆偉等[37]研究表明：在生存室內(nèi)僅使用壓風(fēng)不能滿足CO體積分數(shù)在20 min快速得到控制需求?？梢姡V井壓風(fēng)難以滿足對CO體積分數(shù)快速控制的要求。

表2 CO2和CO體積分數(shù)控制效果

2.3 空氣品質(zhì)保障備用技術(shù)

為防止壓風(fēng)管路在事故中毀壞造成供風(fēng)失效，在避難硐室內(nèi)配備供氧與空氣凈化裝置尤為必要。

2.3.1 自備氧供氧

自備氧供氧方式主要有氧氣瓶直接供氧和利用固體過氧化物如氧燭、板狀超氧化鉀等過氧化物進行化學(xué)制氧[38]。圖3展示了3種應(yīng)用于避難硐室的自備氧設(shè)施。

(a)氧氣瓶 (b)氧蝕 (c)板狀超氧化鉀

金龍哲等[39]研究表明：當(dāng)避難硐室內(nèi)采用壓縮氧氣瓶供氧時，額定防護時間96 h內(nèi)平均每人需要消耗40 L、15 MPa的氧氣0.6瓶。GAO等[40]將超氧化鉀KO2擠壓形成板狀后應(yīng)用于避難硐室內(nèi)供氧，結(jié)果表明：15 g的KO2固體板的產(chǎn)氧效率為80.3%。熊云威[41]對比分析了封閉環(huán)境中常見的幾種自備氧技術(shù)在硐室內(nèi)應(yīng)用前景后，認為超氧化物制氧技術(shù)比其他制氧技術(shù)更安全、可靠，可優(yōu)先考慮?？紤]到操作的便捷與經(jīng)濟性，氧氣瓶在避難硐室中使用較為普遍。

2.3.2 有害氣體化學(xué)吸附及去除

1)化學(xué)吸附劑技術(shù)

在CO凈化劑研究方面：佘陽梓等[42]研究了霍加拉特催化吸附CO的性能，表明該催化劑在密閉艙內(nèi)不能高效催化去除CO。LI等[43]分析了PD-1、AU-1、HC-1等3種催化劑對CO的吸附性能，認為PD-1、AU-1適用于避難硐室內(nèi)CO快速吸收。張娜等[44]在約19 m3的密閉艙內(nèi)分析了A(鈀金系列)、B(氧化銅及二氧化錳為主原料)2種催化劑對CO的吸附特性，結(jié)果表明藥劑A適用于濕度80%以下環(huán)境，藥劑B須配合除濕劑使用。

CO2凈化劑研究方面：YAN等[45]研制了一種具有較高吸附率的CO2吸收劑，該吸附劑在提升CO2吸附效率的同時降低了凈化成本。GAO[40]研究了KO2在硐室除CO2中的應(yīng)用，結(jié)果表明，15 g的SiO2固體板對CO2吸收速率為11.0×10-3L/min。JIA[46]比較了Ca(OH)2、LiOH和NaOH對CO2氣體的吸附性能，確定了3種材料CO2氣體的吸附速率大小依次為NaOH、LiOH、Ca(OH)2。

2)被動化學(xué)吸附技術(shù)

被動化學(xué)吸附技術(shù)是將化學(xué)吸附劑制作為“藥簾”或“藥包”直接懸掛于避難環(huán)境中，被動吸附空氣中的CO2，如圖4所示的LiOH藥簾、Ca(CH)2藥包，其優(yōu)點在于不需要動力就可以實現(xiàn)對室內(nèi)有害氣體濃度的控制。ZHANG等[8]通過50人避難硐室試驗研究，將Ca(OH)2顆粒每2 kg裝入1個小沙布袋中，吸附控制CO2濃度，結(jié)果表明：當(dāng)掛40、80個吸附袋時CO2體積分數(shù)呈上升狀態(tài)，掛130個吸附袋時CO2體積分數(shù)開始下降到1.52%后穩(wěn)定。若僅靠吸附劑去除CO2要達到控制要求吸附劑的用量將會很大。因此，目前該項技術(shù)未得到廣泛應(yīng)用。

(a)LiOH藥簾 (b)Ca(OH)2藥包

2.3.3 基于動力的凈化裝置開發(fā)應(yīng)用

許健[47]設(shè)計了一套適用于避難硐室的CO濾除裝置，并測試了該裝置可滿足容納10人的密閉艙內(nèi)的CO濃度快速控制要求。王鐘偉等[48]開發(fā)了一套塔式空氣凈化裝置，兼具CO與CO2凈化及除濕功能。如圖5所示，葛亮[49]等對由中煤科工集團重慶研究院研發(fā)的針對20人避難硐室的多功能組合式緊急避險系統(tǒng)用氣體凈化裝置，進行實驗分析，表明該裝置可實現(xiàn)20 min內(nèi)對20 m3的有效生存空間進行不低于5次氣體循環(huán)凈化。

圖5 多功能氣體凈化裝置

BAUER[50]、ZHANG[51]、伯志革[52]等分別開發(fā)了以防爆電動風(fēng)機、氣動風(fēng)機與人力驅(qū)動風(fēng)機為動力的兼具CO與CO2凈化功能的凈化裝置。YANG等[53]開發(fā)了集CO與CO2凈化及除濕降溫功能的液態(tài)CO2空調(diào)設(shè)備。何廷梅[54]對50人避難硐室使用的51型空氣凈化裝置進行研究，得出2臺該凈化裝置可將室內(nèi)CO2體積分數(shù)控制在0.50%以下，滿足避難硐室空氣凈化要求。目前，這些凈化裝置已在不同的避難硐室中得到推廣應(yīng)用。

3 避難硐室溫濕度控制技術(shù)研究現(xiàn)狀

3.1 礦井壓風(fēng)降溫除濕技術(shù)

張世濤[55]對避難硐室進行了壓風(fēng)除濕研究，結(jié)果表明：通過試驗?zāi)M50人的散濕率，得出壓風(fēng)量為300 m3/h時可將避難硐室內(nèi)濕度控制在70%以下。ZHANG等[56]研究發(fā)現(xiàn)，在初始巖溫不高于27 ℃的避難硐室內(nèi)，額定人均風(fēng)量(300 L/min)能夠較好地滿足室內(nèi)環(huán)境控制要求，但當(dāng)初始巖溫高于27 ℃時，礦井壓風(fēng)技術(shù)難以滿足避難硐室控溫需求。GAO等[57]研究表明，對位于砂巖中、埋深400 m且采用地面鉆孔供壓風(fēng)的避難硐室，初始圍巖溫度為28.5 ℃時、人均風(fēng)量300 L/min條件下96 h后室溫控制在約30 ℃，但相對濕度已接近飽和。為充分發(fā)揮礦井壓風(fēng)除濕裝置在避難硐室中的降溫除濕功能，張政等[58]提出可利用渦流管將壓風(fēng)轉(zhuǎn)換成冷、熱兩股空氣，然后利用冷空氣對硐室降溫?？梢?，礦井壓風(fēng)難以滿足初始巖溫24 ℃以上的避難硐室在96 h內(nèi)將室溫控制到32 ℃以下的需要。

3.2 其他降溫除濕技術(shù)

為滿足高溫礦井避難硐室降溫除濕需求，目前國內(nèi)外除了壓風(fēng)降溫外還研究開發(fā)了蓄冰降溫、液態(tài)CO2降溫、液態(tài)空氣降溫、相變儲存降溫等技術(shù)，如圖6所示。

(a)蓄冰降溫 (b)液態(tài)CO2降溫

3.2.1 蓄冰降溫技術(shù)

蓄冰降溫指利用蓄冰裝置保存冰塊，當(dāng)?shù)V難發(fā)生時，通過風(fēng)機使室內(nèi)空氣與冰塊進行對流換熱，以降低溫度。WANG等[59]開發(fā)了蓄冰體積約5.5 m3的蓄冰空調(diào)，該裝置通過循環(huán)風(fēng)機引導(dǎo)避難硐室內(nèi)熱空氣流經(jīng)換熱風(fēng)道冷卻后為生存環(huán)境降溫。YOU等[60]研究了蓄冰板在避難硐室中的應(yīng)用，結(jié)果表明蓄冰板最佳尺寸為0.60 m×0.32 m×0.05 m、蓄冷溫度為-10 ℃更有利于室溫調(diào)控。JIA等[61]研究了方形蓄冰盒在避難硐室中的降溫應(yīng)用，結(jié)果表明初始溫度為26 ℃、相對濕度為45%的硐室經(jīng)過24 h載人試驗后，溫度、相對濕度分別在29 ℃、20%處波動。蓄冰降溫技術(shù)的安全性好、適用范圍廣，但蓄冰裝置在高溫潮濕環(huán)境中易損壞，降低了使用可靠性。

3.2.2 液態(tài)氣體膨脹降溫技術(shù)

液態(tài)CO2降溫是通過高壓液態(tài)CO2降壓后氣化過程中的相變潛熱帶走硐室熱量。YANG等[53]開發(fā)了一套制冷功率為1 200 W的液態(tài)CO2降溫系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過2次減壓使CO2由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)從而實現(xiàn)降溫除濕，控制硐室溫度、相對濕度分別低于33 ℃、70%。楊大明[38]指出液態(tài)CO2制冷可能發(fā)生泄漏，引發(fā)次生災(zāi)害，且當(dāng)溫度高于31.9 ℃時會失去制冷作用，限制其使用范圍。

類似于液態(tài)CO2降溫技術(shù)，液態(tài)空氣降溫也是利用空氣的相變潛熱帶走熱量。YAN等[62]開發(fā)了一套高壓液態(tài)空氣制冷設(shè)備，該設(shè)備將液態(tài)空氣封裝在一個2 m3的高壓儲罐內(nèi)，平時利用冷凍機組將液態(tài)空氣維持在-195 ℃、系統(tǒng)壓力維持在207 kPa以下，在避難時將液態(tài)空氣減壓為常壓低溫氣體后通入生存室環(huán)境實現(xiàn)降溫，并將相對濕度保持在60%以下。液態(tài)空氣降溫技術(shù)適用范圍廣、可靠性高，但其成本高達50～70萬元/套，難以推廣應(yīng)用。

3.2.3 化學(xué)材料相變降溫技術(shù)

相變降溫是利用相變材料達到相變溫度后融化從而吸熱并帶走熱量的原理進行降溫的。WU等[63]研究了無機相變材料在避難硐室內(nèi)的應(yīng)用，將相變板放置在一個隔熱盒里，并施加170 W的熱負荷進行測試，結(jié)果顯示在96 h內(nèi)隔熱盒內(nèi)溫度控制在34 ℃以下。GAO等[64-66]分別將相變板和相變座椅放置在硐室內(nèi)，研究了自然對流狀態(tài)下相變板和相變座椅在巖溫蓄冷到23 ℃時的避難硐室內(nèi)的控溫性能，發(fā)現(xiàn)相變板能在96 h內(nèi)有效控制室溫，但釋冷速率與室內(nèi)熱負荷動態(tài)匹配性較差。相變降溫的優(yōu)點是無源且免維護，但對于初始圍巖溫度高于24 ℃的避難硐室而言，純相變控溫性能與經(jīng)濟性都較差。

3.2.4 復(fù)合控溫技術(shù)

聯(lián)合2種或多種不同的降溫方式，取長補短以達到更好的降溫效果即復(fù)合控溫技術(shù)。YUAN等[67]提出可利用井下廢棄冷源或現(xiàn)成冷風(fēng)預(yù)冷避難硐室圍巖，以減少室內(nèi)熱負荷，并配合相變降溫裝置控制避難硐室內(nèi)環(huán)境溫度。劉鵬程[68]構(gòu)思了一種結(jié)合礦井壓風(fēng)、渦流管與蓄冰的復(fù)合降溫系統(tǒng)，避難時通過礦井壓風(fēng)驅(qū)動氣動風(fēng)機將冰蓄冷量送入硐室生存室。復(fù)合控溫技術(shù)優(yōu)勢在于在保留各種降溫技術(shù)優(yōu)點的前提下克服缺點，具有工作可靠、安全節(jié)能的特點。

4 總結(jié)與展望

綜上所述，目前在環(huán)控參數(shù)設(shè)置與環(huán)控技術(shù)方面仍存在以下不足：

1)避難硐室環(huán)境控制參數(shù)允許范圍在經(jīng)濟性和安全性方面存在爭議。目前的避難硐室環(huán)控技術(shù)對硐室內(nèi)環(huán)境參數(shù)可實現(xiàn)有效控制，并提高了安全性與經(jīng)濟性，以往規(guī)定的硐室環(huán)境參數(shù)允許范圍的設(shè)定失去了一定的時效性。

2)針對避難硐室空氣幕阻隔與通風(fēng)控制CO技術(shù)的研究單一且相對獨立，理論基礎(chǔ)不夠成熟。對有限壓風(fēng)量應(yīng)對空氣幕阻隔、過渡室空氣噴淋、生存室通風(fēng)三者之間的協(xié)同運行機制研究深度不夠。

3)對有害氣體化學(xué)被動吸附技術(shù)的研究較淺?；瘜W(xué)被動吸附技術(shù)、吸附機理、布置方式的研究存在不足。

4)適用于高溫礦井避難硐室的控溫技術(shù)，在可靠性、經(jīng)濟性與安全性方面均有待提升。目前，蓄冰降溫技術(shù)在可靠性與經(jīng)濟性方面，液態(tài)空氣降溫技術(shù)在經(jīng)濟性與安全性方面仍有待提升。

筆者認為就保障避難硐室生存環(huán)境而言，出于經(jīng)濟性考慮，簡配或不配備環(huán)控裝置已成為避難硐室建設(shè)的一種趨勢，未來針對避難硐室的環(huán)境控制可在以下4個方面取得進展與突破：

a.基于96 h生存安全需求的合理的環(huán)境參數(shù)允許范圍制訂。在保證避難人員生命安全前提下，考慮經(jīng)濟成本后制訂合理參數(shù)限值范圍，可改善避難人員的生存條件。

b.基于礦井壓風(fēng)的空氣幕—過渡室空氣噴淋—生存室通風(fēng)稀釋協(xié)同快速控制CO體積分數(shù)技術(shù)。如研究生存室內(nèi)通風(fēng)稀釋引起的氣流、氣壓變化對空氣幕系統(tǒng)阻隔CO特性的影響，以及空氣幕氣流對生存室通風(fēng)稀釋CO特性的影響。

c.基于高效化學(xué)吸附劑的CO2體積分數(shù)被動控制技術(shù)。研究吸附材料的吸附機理、與空氣接觸面積、孔隙率和布置方式等對被動吸附特性的影響。

d.基于壓風(fēng)、相變、蓄冰、圍巖蓄冷等多重復(fù)合降溫技術(shù)。復(fù)合控溫技術(shù)在適用高溫礦井的同時還能提高控溫的能效。