井下避難硐室系統在煤礦應用

中煤科工集團天地（常州）自動化股份有限公司 張 建

一、系統介紹

當事故發生后，礦工自救而設置避難硐室是十分必要的。由于自救器有效時間較短，當佩戴自救器后，在其有效作用時間內不能到達安全地點；撤退路線無法通過；若有自救器而有害氣體含量又較高時，避難硐室可以發揮作用。

避難硐室有兩種：一種是預先設置的永久避難硐室；一種是當多故出現后因地制宜地構筑臨時性的避難硐室。

1.永久避難硐室

設置于交通路線附近。如中央避難硐室，可設在井底車場附近，與井下保健站硐室結合在一起。采區避難硐室.用設于采區安全出口的路線上，距離人員集中工作地點不超過500米。其容積應能容納一個工作班的采區全體人員。在有煤與瓦斯突出危險的礦井的掘進工作面附近應該設難避難硐室，各硐室中應裝備有一定數量的自救器。避難硐室必須構筑嚴密，以免有害氣體侵入，使避難人員受害。永久避難硐室有過濾和制氧裝置，有的能造成封閉式小循環.以及必要的救護器材。

2.臨時避難硐室

是利用工作地點的臨時巷道，硐室或兩道風門之間的巷道，在事故發生后臨時修建的。臨時避難硐室機動靈活，修筑方便，正確地選擇修建臨時避難硐室的地點，往往能對受難人員發揮很好的救護作用。

在進入臨時避難硐室前，應在硐室外留有衣物、礦燈等明顯標志，以便救護隊發現。待避時，應保持安靜，避免不必要的體力消耗和空氣消耗，借以延長避災時間。硐室內除留有一盞燈照明外，其余礦燈應全部關閉。在硐室內可間斷地敲打鐵器、巖石等，發出呼救信號。全體避難人員要堅定信心，相信在各級領導和職工的努力下，一定會安全脫險。

3.硐室系統組 成部分

硐室結構系統、環境監測與生命保障系統、人員定位系統、照明系統、通訊聯絡系統、電力保障系統及地表鉆孔等。

（1）硐室結構防護系統

采用錨噴、砌碹等方式支護，支護材料應阻燃、抗靜電、耐高溫、耐腐蝕，頂板和墻壁的顏色宜為淺色。

采用向外開啟的兩道門結構，外側第一道防爆門既能抵擋一定強度的沖擊波，也可低檔有毒有害氣體，第二道密閉門能阻擋有毒有害氣體；防護門上設有觀察窗，采用手動操作方式，通過快鎖機構實現快速開門/關門動作，達到密閉門的氣密性要求，過渡室與外部之間氣密門可抗0.3MPa沖擊且同時具備耐瞬間高溫能力。

（2）壓縮氧供氧系統

壓縮氧供氧系統能在自動控制系統的控制或手動開啟進行補充供氧，維持硐室內氧氣含量始終在適合避險人員呼吸范圍內，保證人均供氧量不小于0.5L/min.人，且氧氣濃度為18.5%～23%。

（3）空氣凈化裝置

空氣凈化裝置利用氣動馬達造成循環風量促進硐室內部CO、CO2氣體的處理。裝置利用壓風系統驅動氣動風機促進硐室內空氣依次通過CO催化藥劑、CO2吸收藥劑，裝置能可靠控制硐室內CO濃度≤24ppm，CO2濃度≤1%，且各種藥劑使用時產生的粉塵不大于2%。并在硐室內配備額定數量的干燥劑，有效控制硐室內空氣質量達到標準要求。

（4）氣幕噴淋裝置

噴淋裝置噴射的氣體掃除準備進入生存室內的人員身上的有毒有害物質，利用氣幕裝置噴射的氣幕墻隔絕外部有害氣體進入過渡室；噴射的氣體使過渡室內氣壓升高后，利用正壓維持系統的單向排氣閥實現自動泄壓，維持硐室內壓力保持在+100Pa～+500Pa之間。

（5）監測監控系統

系統對避險設施過渡室內的氧氣、一氧化碳，生存室內的氧氣、甲烷、二氧化碳、一氧化碳、溫度、濕度、差壓，設備室（艙）內的二氧化碳、溫度和避險設施外的氧氣、甲烷、二氧化碳、一氧化碳進行實時檢測或監測。

（6）動力及照明保障

避難硐室有工業用電時，硐室內交流用電設備工作；當無工業用電時，蓄電池供應直流用電設備工作。煤礦井下避難所的照明災變時采用應急照明一體化礦燈。監測監控通訊類產品通過后備電源進行供電。后備電源可保障系統的96小時應用。

（7）通訊聯絡系統

通訊系統用于避難硐室內與地面的通訊，在發生礦難時也是最容易被損壞的設備，通訊系統必須進行冗余設計才能保證其可靠性。生存室布置礦用防爆電話1部，本安電話接入至現有礦井調度通訊網絡；第二種通訊方式將礦方的WIFI無線通訊系統的基站引入至避難硐室中，實現避難硐室中的冗余通信。

（8）生存保障系統

生存保障系統包括座椅、儲物箱、擔架、急救包、食品、飲水、人體排泄物收集袋、指示標志牌等。

座椅：不銹鋼材質，下部設置儲物箱。

擔架：用于救治和運送傷員，選用折疊擔架。

急救包：用于傷員的緊急救治和避難人員常備藥物的儲備。急救包中的藥品可根據具體情況自行選配。

食品：配備不少于5000kJ/人·天，質保期3年。

飲水：配備不少于1.5L/人·天，質保期1年。

工具箱：放置必備的工具，用于避難所儀器設備的維修，裝有工具和維修用的配件。（工具箱包含：擔架、隔絕式正壓氧氣呼吸器、自動蘇生器、銅錘、銅鍬、銅鎬、拐棍、扳子、鉗子、螺絲釘等）。

礦燈：每個避難硐室配備120套一體式礦燈。

打包座便器：便于對避險人員人體排泄物進行收集處理。

滅火器：用于撲救避難硐室內因電源短路等引起的火災，本次提供的滅火器為干粉滅火器。

（9）其他系統接口

1）供水施救系統

提供供水施救系統與避難硐室相連相關接口，由井下供水施救系統實現緊急救援，也可通過供水管路引入水源或者營養液等，以供救災需要。井下供水施救系統管路從生存室、過渡室門墻上設置的供水口引入避難硐室，與存儲的礦泉水互為備用。

在生存室、過渡室門墻底部安裝單向排水管，排水管上加裝手動閥門，室內有積水時打開手動閥門將水排出，閥門的氣密性足以保證硐室內外之間的正壓差需求。

2）人員定位系統接口

提供礦方現有人員定位系統與避難硐室的相關接口，在硐室內安裝礦方已經建設的人員定位系統分站，與井下人員定位系統聯接。能保證將避難硐室中的相關信息傳輸到礦方現有的人員定位系統中。

3）壓風自救系統接口

提供壓風自救系統與避難硐室的相關接口，壓風自救系統具有減壓、節流、降噪、過濾和開關等設施，保證壓風供氣速率不低于每人0.3m3/min，連續噪聲不高于70dB（A），出口壓力在0.1～0.3MPa之間，過濾裝置具有油水分離功能。

4）安全監測系統接口

提供安全監測系統與避難硐室內部監測系統的數據傳輸接口，能保證將避難硐室中的相關信息傳輸到礦方現有的瓦斯監測系統中。

二、系統主要技術指標

額定人數：100人為標準；

額定防護時間（h）：96，且有1.2倍安全系數；

額定抗沖擊力（MPa）：0.3；

氣密：壓風系統關閉，過渡室和生存室在+500±20Pa壓力下，泄壓速率不大于350±20Pa/h；

生存室有效面積：≥1.0㎡/人；

過渡室有效面積：≥3㎡；

接口：外界電源、壓風系統、供水系統、單向排氣接口、外界通訊接口、人員定位、監測監控接口；

壓風供氧：供風量≥0.3m3/min·人；

壓縮氧供氧：≥0.5L/min·人；氧氣濃度：18.5%～23%；二氧化碳濃度：≤1%；一氧化碳濃度：≤24ppm；硐室環境壓力：≥+100Pa；

檢測：過渡室內的氧氣、一氧化碳；生存室內的氧氣、甲烷、二氧化碳、一氧化碳、溫濕度、差壓；硐室外的氧氣、二氧化碳、一氧化碳、甲烷；

防爆：配套用電器設備均應符合GB3836中相關要求；

照明：一體化礦燈；

通訊：實現和外界的數據傳輸、有線通話；

食物：食物不少于5000KJ/（人.天）；

飲用水：不少于1.5L/（人.天）；

醫療急救：繃帶、紗布、速效救心丸、云南白藥、剪刀、血壓計、注射器等。

三、硐室施工步驟及注意事項

1.土建施工

（1）根據硐室規格確定硐室的長寬高，防爆門、密閉門安裝位置，具體可參考各地方標準。注：防爆門墻厚650mm、密閉門墻后600mm，每堵門墻掏槽深度不小于200mm

（2）硐室內地面高度需高于巷道底板不小于200mm，硐室內地面在做水平時需要有千分之三的斜坡，便于排水；硐室兩側可沿巷道壁留300mm*200mm的暗溝，用于線纜和管道敷設。

（3）為增強硐室內美觀性，硐室內壁可用水泥抹平，若條件不具備，也需在離硐室內地面高1500mm往下用水泥抹平，再噴上淺色涂料。

（4）土建施工同時，需確認好壓風管路和供水管路接口位置，且從防爆門墻往管路接口（風管和水管）方向不小于20米處開始往硐室內挖400mm*400mm的管路預埋溝，根據魯班山南礦施工經驗，建議在巷道兩側均需要挖溝，其中一條溝挖至進入生存室約1米處，用于預埋壓風管路（DN100）和供水管路（DN25），另一條溝挖至進入過渡室約1米處，用于預埋弱電保護管（DN50）和強電保護管（DN50）。

2.設備安裝

（1）管路預埋

按照土建施工已挖的管路預埋溝，安裝現場實際情況敷設壓風管路，供水管路，強電保護管和弱電保護管。其中，壓風管路和供水管路敷設連接是需保證其氣密性，強電保護管和弱電保護管在預埋之前需先穿好鋼絲，便于穿線纜

（2）門墻澆筑

先安裝密閉門后安裝防爆門，先固定好密閉門，門框下沿離地面約200mm，可根據現場情況用轱轆將門吊掛固定好之后開始澆筑門墻，每堵門墻上需在硐室內暗溝中兩側各預埋兩根DN50-700鍍鋅鋼管，用于穿線纜和管道，在其中一側需預埋一個DN25的排水管，排水管需預埋在靠近洗臉池那一側，從生存室內洗臉池處直到硐室外；另在每堵門墻上離硐室內地面200mm處按照要求預埋單向排氣管路，用于安裝單向泄壓閥

（3）監測監控、人員定位、調度通信等系統安裝

管路預埋及門墻澆筑結束后可先清理硐室，同時開始敷設線纜、設備下井，先在硐室內安裝照明系統和調度通信系統便于施工。線路敷設盡量走暗溝，對于不可避免的明線需固定好，傳感器等設備固定，可先在硐室內兩端固定花鎖，拉緊油繩，講傳感器等設備掛在上面，線纜也可沿油繩固定。

（4）匯流排

1）氣體鋼瓶運輸下井需采用礦用平板車，加以木楔防滑，并用鋼繩捆緊，醫用氧氣鋼瓶口嚴禁沾油。

2）鋼瓶下井按每組4*9擺放好，醫用氧氣瓶和液態二氧化碳鋼瓶盡量不放在同一過渡室，壓縮空氣瓶是供氣幕噴淋。鋼瓶固定辦法有如下三種：

A.采用槽鋼加螺桿固定：在每組鋼瓶兩側用螺桿打進巷道壁加緊鋼瓶，再把槽鋼用螺帽固定在螺桿上；

B.采用繃帶固定，在每組鋼瓶兩側巷道壁上打進彎鉤膨脹螺絲，采用卡車上固定貨物的繃帶個緊繩器固定，需在上下各固定一套；采用該方法需注意繃帶須為純棉或是阻燃材料；

C.采用油繩和花鎖固定，方法同繃帶；采用該方法需根據現場情況在鋼瓶間縫隙較大的地方加上木楔夾緊；

3）鋼瓶固定好之后開始安裝匯流排，建議匯流排管道必須采用金屬軟管，現場方便安裝，醫用氧氣瓶必須先減壓后匯流，壓縮空氣瓶和液態二氧化碳鋼瓶可先匯流后加壓。

①醫用氧氣瓶減壓至0.3Mpa匯流后靜金屬軟管連接到氧氣流量控制盒

②液態二氧化碳鋼瓶匯流減壓至0.6Mpa后連接到空氣凈化一體機

③壓縮空氣瓶匯流減壓至0.3Mpa連接至氣幕噴淋

4）三級過濾器

接到生存室的壓風管路需在硐室外接口處加總閥門，接入硐室后按照現場情況轉換管道大小，DN80以上鋼管連接需采用法蘭連接，DN80一下可采用絲扣連接，壓風管路經閥門后接進三級過濾裝置，減壓至0.3Mpa在通過DN50鍍鋅鋼管延伸至硐室另一側，DN50管道每隔5米左右連接處安裝一消音器，三級過濾裝置可采用支架固定，底部離地高度不小于500mm，DN50單向供氣管高度不小于1600mm。

若需考慮將壓風接入空氣凈化一體機和氣幕噴淋，需在三級過濾器后增加一非標轉接三通。

5）其他各類設備、藥劑、座椅等下井擺放。

3.系統調試

（1）氣體鋼瓶匯流排調試

A.匯流排安裝完成后可使用肥皂水來測試其氣密性，以一組醫用氧氣瓶為例，具體測試方法如下：

關閉這組醫用氧氣瓶總閥門，打開其中一個醫用氧氣瓶閥門約3秒左右，將肥皂水依次少量倒在鋼瓶匯流排連接處，若有氣泡，則證明該處為擰緊，存在漏氣現象。

B.醫用氧氣瓶調壓：關閉總閥門，打開需調試的醫用氧氣鋼瓶慢慢轉動減壓器直至壓力顯示為0.3Mpa。

（2）硐室整體氣密性

將原先預留穿線纜、管道的管道及硐室內各個與硐室外密封性不好的地方，采用防火堵泥堵上。

四、結語

古敘煤田開發股份有限公司魯班山南礦、北礦避難硐室建成以來，經過多次真人實驗，并通過四川省安監局驗收，該避難硐室具有抗爆炸沖擊、耐壓、耐高溫、防巷道有害氣體滲入等功能，同時具備氧氣供應、硐室內外環境監測及控制、有害氣體去除、人員生活保障等功能，完全符合國家相關文件要求。

[1]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，2008，02.

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