避難硐室與避難倉特點與優化方案

李 博，黃圓月

(煤炭科學研究總院， 北京 100013)

避難硐室與避難倉特點與優化方案

李 博，黃圓月

(煤炭科學研究總院， 北京 100013)

在采礦業發達的國家和地區，井下避難系統已經發展成為一項成熟的技術，并得到了廣泛的應用。隨著煤炭行業的發展，煤礦安全也越來越受到相關部門和社會的重視。因此，促進避難系統的建設符合現代化礦井建設的發展趨勢。介紹了國外避難系統幾個不同的發展方向，對比了幾種避難系統的特點，結合國內煤礦建設實際情況，簡單論述了建設適合我國的煤礦井下避難系統的方案。

避難艙;避難硐室;技術特點;優化方案

據煤礦事故救援相關數據的統計，通常煤礦事故中因爆炸、坍塌造成的死亡僅占事故傷亡人數的10%左右，而長期暴露在缺氧和有毒有害氣體的環境中、逃生路線受阻和二次災害事故伴生是造成煤礦遇險人員傷亡的主要因素。因此，如何建設安全可靠的應急避難空間，為礦難發生后的遇險人員贏得救援時間，是煤礦遇險應急方案的主要研究方向。

1 國外礦井避難系統發展現狀

發達國家對礦井事故的應急救援工作十分重視，多年來對井下應急救援工作做了大量研究，也形成了很多成熟的技術方法和裝備。

早在1928年加拿大就出現了初級的避災硐室，利用壓縮空氣，通過面具提供呼吸氧氣，1970年代初南非金礦首次建立了簡單的避災硐室，自2000年以來，澳大利亞的金屬礦一直采用可移動式避災硐室，澳大利亞、美國、加拿大和新西蘭等國均在不同程度上使用井下避災硐室。其中，在澳大利亞，政府強制要求所有的井工礦井都使用避災硐室，多年來已經有很多成功的營救案例。如今避難系統的建設已經列入了很多發達國家的安全規程中。采用可移動式避災硐室已經成為加拿大礦山安全的基本要求。美國的相關法律也規定要求井工礦井使用避災硐室，礦業安全和健康管理局(MSHA)已出臺了救生艙管理規定。

同時這些國家和地區通過對救生艙和避難硐室的投入也取得了很多成功的營救案例:2003年和2004年南非2個特大金礦發生火災事故，一個礦井下3400人，只死亡9人，有280人是救援隊在井下各個避難所救出的;另一礦井事故，井下有2600人，發現失蹤52人，兩天后在井下避難所中營救出礦工安然無恙。2006年1月29日加拿大薩斯喀徹溫省某鉀鹽礦火災事故，72名礦工被困井下進入救生艙中避難，最終全部獲救，這也是世界上救生艙營救影響較大的成功案例。

目前比較成熟的避險系統主要分為幾大體系，各國依據技術條件和地質條件差異側重點也有不同，主要應用救生艙或避難室兩種方法來實現礦工應急避險的需要。

在美國，目前井下配備避難所1193個，其中軟體艙1000臺(80%以上)，硬體艙123臺，避難硐室70個，其中90%以上安裝在非金屬礦山中;在加拿大，固定避難硐室與救生艙的比例為1∶5，移動式救生艙硬體較多，多用于金屬礦山和煤礦中;澳大利亞煤礦應急避險使用空氣呼吸器和加氣站以及快速加氣續航，在金屬礦山和非金屬礦山中使用都非常普遍;南非以避難硐室為主，設置在固定的避險路線上，多使用在煤礦和金屬礦山中。國外救生艙產品的主要參數見表1。

表1 國外救生艙產品的主要救生參數

2 各避險系統的特點

根據相關安全規程要求，煤礦井下的避險系統共分為3級，包括礦工攜帶自救器、可移動式救生艙及永久避難硐室，構成一個全方位的應急救援體系。按照礦井災變期間，先安全撤離危險區域，后安全避險的原則，在自救器有效防護時間內(30～60 min)不能到達安全地點或升井、或者撤退路線受阻無法通過時，利用移動式救生艙和避難硐室，為避險人員及時躲避災難贏得救援時間，其中避難艙和避難硐室是受困人員避險的最后選擇，因此如何根據各自的技術特點和防護能力，合理的建設避難倉和避難硐室就顯得尤為重要。

2.1 可移動式救生艙

可移動式救生艙是在井下發生災變事故時，為遇險礦工提供應急避險空間和生存條件，并可通過牽引、吊裝等方式實現移動，適應井下采掘作業要求的避險設施。根據艙體材質，可分為硬體式救生艙和軟體式救生艙。硬體式救生艙采用鋼鐵等硬質材料制成;軟體式救生艙采用阻燃、耐高溫帆布等軟質材料制造，依靠快速自動充氣膨脹完成架設，如圖1所示。

圖1 可移動式軟體救生艙

煤礦用可移動式軟體救生艙是一種等待救援的自救逃生裝置，在災害發生時快速形成避災區域，當煤礦或非煤礦山等地下工程災害發生時，遇險人員在不能逃生脫險的緊急情況下，可以快速進入避難倉內等待救援。其技術特點是:

(1)結構緊湊、重量輕、無電源、獨立性強、啟動快、便于移動運輸;

(2)在災害破壞區域救生艙體可以快速地形成，便于人員進入;

(3)具備一定的抗沖擊能力，并能承受瓦斯爆炸瞬間產生的高溫;

(4)采用多種降溫手段，保持艙內溫度適宜。

煤礦用可移動式硬體救生艙主要由過渡艙、生存艙和設備艙組成，包括生命保障系統、環境監測系統、通訊系統、艙內照明、指示系統和動力保障系統。其技術特點是:

(1)救生艙艙體采用模塊化結構設計，便于運輸和移動，可根據井下空間及避難人數的不同，組合成不同大小，不同規格的救生艙;

(2)相對于軟體艙可以裝備更多的生命保障設備，保障更加可靠;

(3)艙體堅固，外表面瞬間耐高溫達1200℃，隔熱性能良好;

(4)艙體占用空間較大，在巷道中布置難度也相對較大。

2.2 永久避難硐室

永久避難硐室是預先建立的發生災害事故時躲避災難的硐室，主要由隔離硐室、設備硐室、生存硐室組成。由于建設復雜，施工量大，通常建設在主大巷內，里面備有足夠的生活必需品和其他輔助設備，可以作為井下遇險人員的避難所，同時也可以作為礦山救護隊臨時救護基地。其配套設備主要有:生命保障系統，環境監控系統，獨立的供電系統和必要的醫療搶險設備以及降溫除濕系統。

永久避難硐室的技術優勢是:避險防護設備比較充足，在任何環境事故下都能使用;防體堅固，能夠在事故中保存下來;空間大，可以容納較多的避險人員;服務周期長，一旦建成，在定期維護下可以永久使用。但是，由于建設投入大，建設周期長，占用空間大等因素，永久避難硐室不便于大量建設。

3 各系統相結合的優化方案

根據相關規程要求和各種避難系統特點，在掘進或開采工作面內可以放置軟體艙或硬體艙，這樣便于安裝和隨著工作區域變更移動。放置位置不宜離采面過近，有相關經驗數據證明:如果發生瓦斯爆炸，距爆炸中心200 m內為高危險區域，為防止艙體破壞，不便于艙體放置。但也不能離工作面過遠(1000 m內)，要保證井下作業人員在自救器消耗完畢的時間內到達避險區域。

固定式避難所應建設在井下大巷或井底車場內等易得到救援的地方，同時確保硐室在圍巖無裂隙、頂板完整的巷道內，遠離斷層、巖層斷裂破碎帶等各種地質構造區域。防止礦難產生的污染空氣滲入硐室內，并遠離巷道可能發生積水的地點。

各種避險系統配合使用既保證了整個井下避險系統的可靠性，也實現了避險區域及方式的靈活，同時也能合理的節省投入和縮減避難系統的建設周期，具有較高的經濟價值。

4 應用前景

建設井下避險系統是落實科學發展觀，堅持以人為本、安全發展的理念，在煤礦安全生產工作的重要體現，也是創造煤礦災后基本生存條件，大大降低災害傷亡人數的有效措施。我國煤礦由于缺少安全避險設施，在災后逃生受阻，造成傷亡的案例不勝枚舉，這也足以說明建立安全避險設施的必要性。而采礦業發達國家利用救生艙等避險設施，挽救災害遇險礦工生命，有很多成功的案例。

同時，為推進井下避險設施建設，國家安全生產監督管理總局、國家煤礦安全監察局已經制訂了相關規則，目前，標準初稿已經完成。綜上所述，國內礦山有實施建設井下避險系統的客觀需求，避難系統的建設已經成為煤礦安全系統建設的重點，煤礦井下避難系統技術的開發和建設具備廣闊的前景。

［1］ Mine Safety and Health Administration，U.S.Department of Labor.30 CER Parts 7 and 75 Refuge Alternatives for Underground Coal Mines;Final Rule［S］.National archives and Records Administration，2008.

［2］ 趙利安，王鐵力.國外井工礦避災硐室的應用及啟示［J］.煤礦安全，2007，(8):88－91.

［3］ Michael A Fasouletos.Parametric Design of a Coal Mine Refuge Chamber［D］.Morgantaun:West Virginia University，2007.

［4］ Mickey D Mitchell.Analysis of Underground Coal Mine Refuge Shelters［D］.Morgantown:West Virginia University，2008.

2011－06－22)

李 博(1982－)，男，北京人，碩士，工程師，從事煤礦應急救援技術方面研究，Email:libo@cdtsm.com。