礦井避險(xiǎn)硐室相關(guān)問(wèn)題研究

摘 要：本文結(jié)合目前國(guó)內(nèi)緊急避險(xiǎn)硐室建設(shè)的要求及現(xiàn)狀，分析了各類(lèi)避險(xiǎn)硐室的優(yōu)劣，提出了作者的部分看法及建議，供相關(guān)人員參考。

關(guān)鍵詞：緊急避險(xiǎn)硐室；有源；無(wú)源；優(yōu)點(diǎn)；缺點(diǎn)；看法；建議

中圖分類(lèi)號(hào)：TD77 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

一、概述

隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和對(duì)作業(yè)安全的重視，日前國(guó)家提出了“加強(qiáng)礦山緊急救援系統(tǒng)的建設(shè)要求”，全國(guó)礦山行業(yè)正在大力推進(jìn)礦山緊急避險(xiǎn)設(shè)施的建設(shè)工作，其中主要包括井下避險(xiǎn)硐室和礦用移動(dòng)式救生艙；這些設(shè)施按是否使用蓄電池可分為有源和無(wú)源兩種類(lèi)型。本機(jī)構(gòu)從2010年10月至今，受?chē)?guó)家相關(guān)機(jī)構(gòu)的委托，承擔(dān)了近60家生產(chǎn)企業(yè)的礦用移動(dòng)式救生艙的檢驗(yàn)任務(wù)，同時(shí)也現(xiàn)場(chǎng)參觀、檢測(cè)了部分避險(xiǎn)硐室。根據(jù)個(gè)人掌握的情況和知識(shí)，現(xiàn)就有源和無(wú)源避險(xiǎn)硐室的特點(diǎn)談幾點(diǎn)個(gè)人看法，供大家探討和參考，若有不妥，歡迎批評(píng)指正。

二、關(guān)于避險(xiǎn)硐室的建設(shè)

煤礦緊急避難硐室按是否使用蓄電池可分為有源和無(wú)源兩種類(lèi)型，按是否使用鉆孔可分為鉆孔式和非鉆孔式，按使用時(shí)間長(zhǎng)短可分為永久性避難硐室和臨時(shí)性避難硐室。

對(duì)有源式避難硐室，由于目前大容量電池組的安全問(wèn)題未能徹底解決，其安標(biāo)證也無(wú)法取得，因此實(shí)際采用的極少；鉆孔式緊急避險(xiǎn)硐室雖然有不用配置降溫設(shè)備、不用配置有毒有害氣體去除設(shè)備等許多優(yōu)點(diǎn)，但由于煤礦所在的地理位置一般較特殊，多數(shù)煤礦地處山區(qū)，打孔成本極高，煤礦企業(yè)一般無(wú)法或不愿采用這種方式；因此，目前多數(shù)煤礦的緊急避險(xiǎn)硐室均采用了無(wú)源的方式，并配置了降溫設(shè)備、環(huán)境參數(shù)監(jiān)控設(shè)備、艙內(nèi)壓力維持設(shè)施、各類(lèi)有毒有害氣體去除設(shè)備等。

1 避險(xiǎn)硐室的降溫設(shè)施

目前避險(xiǎn)硐室的降溫設(shè)施主要還是采用液態(tài)二氧化碳和制冰兩種方式，個(gè)別采用了橡變材料的制冷方式。

首先，對(duì)采用液態(tài)二氧化碳降溫的，其主要優(yōu)點(diǎn)是不需要使用空氣循環(huán)風(fēng)機(jī)的動(dòng)力電池，其主要缺點(diǎn)主要有：

（1）使用的液態(tài)二氧化碳高壓氣瓶較多，一般人均6瓶左右（按106小時(shí)使用時(shí)間），若按50人的硐室計(jì)算就需要300瓶左右氣體，如此多的液態(tài)二氧化碳高壓氣瓶長(zhǎng)期放在潮濕的礦井下，若管理與維護(hù)不到位，本身就存在很大的安全隱患；個(gè)人認(rèn)為不能算是一個(gè)好方案。

（2）液態(tài)二氧化碳在氣化過(guò)程中存在管路泄漏和冰堵的可能性較大，使用故障率較高；管路泄漏對(duì)避險(xiǎn)人員安全構(gòu)成潛在的巨大威脅；由于管路長(zhǎng)期放在放在井下、環(huán)境潮濕、還要長(zhǎng)期承受高壓，個(gè)人認(rèn)為無(wú)論出廠質(zhì)量如何控制，發(fā)生管路泄漏的概率還是非常高的，安全隱患也是較大的。

（3）液態(tài)二氧化碳的制冷效果問(wèn)題：由于硐室中人員數(shù)量較多，溫度上升較快，當(dāng)溫度超過(guò)32度后，液態(tài)二氧化碳的制冷效果不太理想；有的單位雖然在液態(tài)二氧化碳中加入了乙酸乙脂或鹵酸乙脂，可將其氣化臨界點(diǎn)提高到34-35度，但仍然有制冷失效的可能。

其次，對(duì)采用制冰方式制冷的，其主要優(yōu)點(diǎn)是自身不存在大的安全隱患，主要缺點(diǎn)是。

（1）耗能較大，由于要求長(zhǎng)期保持制冰狀態(tài)，壓縮機(jī)長(zhǎng)期處于待機(jī)工作狀態(tài)，必然能耗較大；

（2）壓縮機(jī)故障概率較高，維護(hù)工作量較大。

（3）需要另外考慮空氣循環(huán)設(shè)施的動(dòng)力，且沒(méi)有電池的標(biāo)準(zhǔn)，安標(biāo)證暫時(shí)無(wú)法辦理。但目前有的采用氣動(dòng)風(fēng)機(jī)、有的采用人工風(fēng)扇予以解決。

第三，對(duì)采用橡變材料等其他化學(xué)變化類(lèi)型的制冷方式，由于目前認(rèn)識(shí)和研究較少，煤礦使用的也不多，人們對(duì)其優(yōu)缺點(diǎn)的認(rèn)識(shí)也較有限，但個(gè)人認(rèn)為，煤炭行業(yè)應(yīng)加強(qiáng)該方面的研究，借用潛艇、航空航天等行業(yè)的相關(guān)研究成果，一定能夠找到更加科學(xué)合理的制冷方式。

綜上所述，在目前狀態(tài)下，制冷方式的選擇最好采用制冰方式，結(jié)合氣動(dòng)風(fēng)機(jī)解決空氣循環(huán)及有毒有害氣體去除裝置動(dòng)力問(wèn)題，這樣既能有效避免了采用液態(tài)二氧化碳的安全風(fēng)險(xiǎn)，又能有效回避采用大容量電池組的安全風(fēng)險(xiǎn)。長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，應(yīng)加強(qiáng)化學(xué)制冷方式的研究。

2 避險(xiǎn)硐室的環(huán)境參數(shù)監(jiān)控設(shè)備

目前主要有采用傳感器或便攜式儀表兩種方式，多數(shù)采用便攜式儀表方式，原因在于便攜式儀表具有如下優(yōu)點(diǎn)：

（1）有現(xiàn)成的市場(chǎng)產(chǎn)品，且具有有效的安全標(biāo)志證書(shū)，買(mǎi)來(lái)即用，方便快捷。

（2）不用大容量電池組，避開(kāi)了礦井用大容量電池組無(wú)標(biāo)準(zhǔn)、無(wú)法辦理安全標(biāo)志證書(shū)的難題。

（3）成本相對(duì)較低。

便攜式儀表的主要缺點(diǎn)有：

（1）維護(hù)相對(duì)麻煩，要求經(jīng)常檢查電池電量狀況，進(jìn)行充放電、校準(zhǔn)維護(hù)。

（2）操作較難，便攜式儀表的操作一般需要進(jìn)行專(zhuān)業(yè)的培訓(xùn)，且要經(jīng)常操作，方可能在事故等緊急、緊張狀態(tài)下迅速、正確地進(jìn)行操作；這些要求對(duì)文化程度普遍不高的礦井一線工人來(lái)說(shuō)，具有相當(dāng)?shù)碾y度，因此其真實(shí)的適用性是個(gè)問(wèn)題；目前，雖然市場(chǎng)上有的儀表采用開(kāi)電源即用的方式，但其準(zhǔn)確性有待實(shí)踐的驗(yàn)證。

（3）電化學(xué)式一氧化碳測(cè)試儀表根本不能在緊急避險(xiǎn)設(shè)施中使用，大量的試驗(yàn)證明：由于避險(xiǎn)設(shè)施內(nèi)人員的呼出氣體中含有氫化物、硫化物等氣體，會(huì)嚴(yán)重干擾電化學(xué)元件的化學(xué)反應(yīng)。

（4）便攜式儀表用于避險(xiǎn)設(shè)施外氣體檢測(cè)時(shí)，對(duì)抽氣裝置有較高的要求。目前，許多避險(xiǎn)設(shè)施采用檢測(cè)管用機(jī)械式采樣器進(jìn)行氣體采樣，個(gè)人認(rèn)為是不準(zhǔn)確的，必將帶來(lái)錯(cuò)誤的動(dòng)作和結(jié)果。

（5）便攜式儀表需要定期開(kāi)機(jī)測(cè)試，不能實(shí)現(xiàn)適時(shí)測(cè)量；不能實(shí)現(xiàn)與礦井監(jiān)控系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)。

礦用傳感器的主要缺點(diǎn)是：

成本較高；需要用電池，目前沒(méi)有電池標(biāo)準(zhǔn)，辦理電池安標(biāo)證有困難。但其也具有諸多優(yōu)點(diǎn)：

（1）維護(hù)相對(duì)簡(jiǎn)單，只需要按規(guī)定定期校準(zhǔn)。

（2）操作簡(jiǎn)單，只需要通電即可使用。

（3）由于具有電源，有可能不用電化學(xué)式一氧化碳傳感器，選用紅外原理的一氧化碳測(cè)試儀表，不受人員呼出氣體的干擾，測(cè)量準(zhǔn)確。

（4）加裝防爆保護(hù)裝置后可安裝在避險(xiǎn)設(shè)施外，只需將數(shù)據(jù)傳入，不需要抽取外面的有毒有害氣體到避險(xiǎn)設(shè)施內(nèi)。

（5）能實(shí)現(xiàn)適時(shí)測(cè)量，減少人員操作。

（6）能實(shí)現(xiàn)與礦井監(jiān)控系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)，在事故中若線路沒(méi)有被損壞，便于井上了解情況。

綜上所述，個(gè)人認(rèn)為，目前多數(shù)緊急避險(xiǎn)硐室采用的便攜式儀表方式不如采用傳感器方式安全、快捷和準(zhǔn)確，目前應(yīng)加強(qiáng)傳感器電源的研究和解決方案，以便將來(lái)徹底解決傳感器使用中的問(wèn)題，扭轉(zhuǎn)目前大量采用便攜式儀表的欠科學(xué)的局面。

三、關(guān)于避險(xiǎn)硐室門(mén)的強(qiáng)度

目前，大部分生產(chǎn)避險(xiǎn)硐室門(mén)的企業(yè)均進(jìn)行了硐室門(mén)的瓦斯煤層抗爆試驗(yàn)，個(gè)別是通過(guò)有限元力學(xué)分析。個(gè)人認(rèn)為，兩種方法各有優(yōu)劣，但總體上，通過(guò)試驗(yàn)更符合實(shí)際情況，有限元計(jì)算的主要問(wèn)題在于其方法沒(méi)有明確的標(biāo)準(zhǔn)，其計(jì)算結(jié)果的科學(xué)性目前沒(méi)有充分的試驗(yàn)證明。

四、建設(shè)避險(xiǎn)硐室的較好解決方案

經(jīng)過(guò)以上分析，結(jié)合個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于建設(shè)緊急避險(xiǎn)硐室的相對(duì)較好解決方案，本人提出以下幾點(diǎn)建議：

1 在能從地面打孔的情況下，盡量選用打孔，只要在孔的上下兩端裝上通風(fēng)機(jī)雙向啟動(dòng)按鈕，避險(xiǎn)人員能夠十分容易地獲取新鮮空氣、水、食物等，同時(shí)能夠和地面調(diào)度室有效聯(lián)系；如此可以獲取最滿意的避險(xiǎn)效果；避險(xiǎn)硐室中，降溫設(shè)備、空氣流通裝置、供氧裝備、食物、水等均可以大大減少，甚至不用；環(huán)境參數(shù)監(jiān)控設(shè)備用電源也可以從該孔接入。

2 若打孔方案無(wú)法實(shí)施或成本過(guò)高，應(yīng)優(yōu)先選用制冰制冷、啟動(dòng)風(fēng)機(jī)循環(huán)的方式；盡量避免采用液態(tài)二氧化碳制冷方式。

3 建議有關(guān)技術(shù)機(jī)構(gòu)，應(yīng)組織盡快制定礦用大容量電池的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，以便順利解決礦用大容量電池的檢驗(yàn)、取證問(wèn)題；沒(méi)有絕對(duì)安全的裝備，只要安全系數(shù)達(dá)到一定程度就可以考慮采用，正如手機(jī)用鋰電池也有爆炸致人死亡的個(gè)別事故，但其事故概率是趨近于零的，這是不爭(zhēng)的事實(shí)。

4 在電源問(wèn)題未能有效解決前，環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)儀器只能選用便攜式儀表，是不得已的選擇；選用制冰制冷時(shí)的空氣循環(huán)動(dòng)力，建議采用氣動(dòng)風(fēng)機(jī)或人工動(dòng)力風(fēng)機(jī)的方式。

5 若電源問(wèn)題能有效解，環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)儀器建議優(yōu)先選用傳感器方式，特別是應(yīng)選用紅外原理一氧化碳傳感器（不能選用電化學(xué)原理的）；選用制冰制冷時(shí)的空氣循環(huán)動(dòng)力，可以選用電動(dòng)風(fēng)機(jī)或其他方式。

6 建議加強(qiáng)橡變材料的研究，尋找到一種真正安全有效的制冷方式，改變目前只能采用制冰制冷或液態(tài)二氧化碳制冷的方式，因這兩種方式均存在較大的缺陷或安全隱患。

7 避險(xiǎn)設(shè)施外氣體參數(shù)的檢測(cè)，建議選用流量可調(diào)的便攜式電動(dòng)泵，加上測(cè)試氣室、必要管路和控制閥門(mén)，能夠方便地滿足測(cè)試流量、測(cè)試響應(yīng)時(shí)間、氣體抽入、氣體排出、氣路密封等要求。

8 泄壓閥建議選用自動(dòng)與手動(dòng)泄壓閥串聯(lián)的方式，因?yàn)榈V井下潮濕的環(huán)境容易使自動(dòng)泄壓閥的彈簧失效，同時(shí)也能防止爆炸時(shí)單向閥的損壞。

9 避險(xiǎn)硐室門(mén)的強(qiáng)度，建議應(yīng)進(jìn)行煤層瓦斯抗爆試驗(yàn)的驗(yàn)證。

10 避險(xiǎn)硐室應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格的技術(shù)驗(yàn)收，驗(yàn)收中不僅要考核其技術(shù)裝備，還應(yīng)規(guī)范、檢查其維護(hù)制度、礦井人員培訓(xùn)狀況。否則，只有裝備是難以達(dá)到設(shè)計(jì)和使用效果的。因此，建議國(guó)家相關(guān)機(jī)構(gòu)應(yīng)加強(qiáng)避險(xiǎn)硐室通用技術(shù)條件或標(biāo)準(zhǔn)的研究，盡快規(guī)范其技術(shù)要求和驗(yàn)收程序。

以上觀點(diǎn)僅代表本人的粗淺看法，不代表任何機(jī)構(gòu)或單位，若有不同意見(jiàn)歡迎探討、指正！同時(shí)，其他類(lèi)型的避險(xiǎn)設(shè)施亦有類(lèi)似之處，可供參考。

參考文獻(xiàn)

[1]煤礦井下緊急避險(xiǎn)系統(tǒng)建設(shè)管理暫行規(guī)定.安監(jiān)總煤裝[2011]15號(hào)[Z].