同煤集團晉華宮礦永久避難硐室工程設計

摘 要：永久避難硐室的設置為保證煤礦生產安全、穩定、有序的進行起到了重要的作用和意義，具有重大的推廣價值及應用前景。文章對同煤集團晉華宮礦永久避難硐室設計參數、設計特點、硐室布置及支護形式以及永久避難硐室內部各相關系統進行了介紹。

關鍵詞：晉華宮礦；永久避難硐室；設計

1 概述

1.1 設計背景

井工煤礦開采事故發生主要有“水、火、瓦斯、煤層、頂板”五項因素。隨著安全防護技術的進步、煤礦開采機械化程度的提高，結合多年井工開采經驗，我們在現階段條件下，已經從各方面、多角度采取多種手段盡可能避免煤礦事故的發生，但由于井下條件復雜，未知因素較多，因此到目前為止，世界上沒有任何一個采煤國家能夠完全杜絕事故的發生。

煤礦瓦斯爆炸、火災等都會造成大量人員傷亡，由于一氧化碳中毒和缺氧窒息死亡約占80%，由于創傷和燒傷致死約占20%。多起煤礦特別重大事故調查分析表明，絕大多數遇難人員是由于暴露在逃生路線上高濃度有毒有害氣體中，不能及時升井而導致窒息或中毒而亡。因此，井下發生災害事故時，為無法及時撤離的遇險人員提供生命保障的場所等待救援，顯得非常重要。因此，發展完善煤礦井下緊急避險系統，設置井下避難硐室，對增強煤礦事故應急處理能力，降低人員傷亡，保證煤礦安全生產具有重大的意義。

1.2 項目概況

晉華宮礦隸屬于大同煤礦集團有限責任公司，核定生產能力450萬噸/年，可采煤層7層，分別為2#層、3#層、7#層、8#層、11#層、12#層（未開拓），其中2#層、3#層已采空，現開采煤層為307盤區7#層、8#層、11#層。河北307盤區綜采剩余服務年限14年，隊組配置為7#層一綜采，8#層一綜采、兩機掘，11#層一綜采、兩機掘，307盤區井下同時作業人員數為93人。

2 設計內容

2.1 硐室位置

永久避難硐室是指在井底車場、井下大巷及采區或盤區避災路線上設置的，具有緊急避險功能的專用硐室，永久避難硐室服務于整個礦井、水平或采區，服務年限一般不少于5年。

避難硐室宜在穩定巖層中設置，并應避開地質構造帶、地溫異常帶、應力異常區以及透水危險區，確保在服務期間不受采動影響。避難硐室前后20米范圍內巷道應使用不燃性材料進行支護，保證頂板完整、支護完好，并符合安全出口的要求。根據晉華宮礦礦井災害類型，參考礦井井上下對照圖、井下巷道布置形式、井下工作人員分布及礦方意見，設計利用原有7-4#-11#層行人斜井回風繞道作為永久避難硐室。硐室服務區域為7#層、7-4#層、11#層307盤區，服務半徑1000m。

2.2 設定人數

根據規定，設計額定避險人數50～100人為宜。根據晉華宮礦307盤區井下最大工作人員人數安排，本次設計額定避險人數為100人。

2.3 硐室構成

永久避難硐室由生存室及過渡室構成，硐室設置向外開啟的兩道隔離門。兩道隔離門之間為過渡室，第二道隔離門以內為生存室。硐室底板高于相鄰巷道底板至少0.2m。

硐室設置有兩個通道同時作為硐室安全出入口，分別與11#層集中軌道巷及7-4#-11#層行人斜井連通。

生存室內部設有儲物室、醫療室、設備室、儲氣室、衛生間。

（1）儲物室主要配有食物、飲用水、工具箱、滅火器及自救器等；（2）醫療室主要配有床、擔架、急救箱等；（3）設備室主要配有電池箱、電源等；（4）儲氣室主要配有氧氣瓶；（5）衛生間主要配有便攜式集便器。

本次設計硐室3.6m（凈寬）×2.6m（凈高）；通道2.4m（凈寬）×2.6m（凈高）。

過渡室4m（長）×2.4m（寬），凈面積9.6m2>3m2，滿足要求。

生存室30m（長）×3.6m（寬），凈面積108m2>1×100=100m2，滿足要求。

2.4 支護參數

硐室及通道均為矩形斷面，采用錨桿、錨索加11#工字鋼梁、砼背板背頂的支護形式；頂幫間隙用C15混凝土充填；噴漿混凝土強度等級為C30，片石墻及頂板用標號為M10的水泥砂漿抹面，厚度20mm。

3 永久避難硐室內部相關系統

避難硐室除配有獨立供給系統外，另與礦井六大系統接入。

3.1 通風系統

日常中避難硐室供風量120m3/min。

3.2 氧氣供給系統

采用礦井專用管路供風時，壓風管路設減壓、消音、過濾裝置和控制閥，出口壓力0.1～0.3MPa，供風量不少于每人0.3m3/min，連續噪聲不大于70dB（A）。

采用自備氧供氧時，供氧量不低于每人0.5L/min。

在整個額定防護時間內，避難硐室內環境中O2濃度在18.5%～23.0%之間，空氣壓力始終高于外部環境空氣壓力100～1000Pa。

避難硐室配備兩套供氧系統，分別為礦井壓風自救系統供氧、自備氧供氧。

3.3 氣幕噴淋系統

為防止有毒有害氣體進入硐室，硐室內部采用正壓設計，過渡室中設置壓縮空氣幕和壓氣噴淋裝置。

3.4 空氣凈化系統

空氣凈化系統采用懸掛化學藥劑藥簾，通過氣體自然擴散的方式去除有害氣體。CO2處理能力不低于0.5升/分鐘·人，CO處理能力應保證在20分鐘內將一氧化碳濃度由0.04%降到0.0024%以下。

在整個額定防護時間內，硐室內CO2濃度不大于1.0%，甲烷濃度不大于1.0%，CO濃度不大于0.0024%。

3.5 溫濕度調節

在整個防護時間內，避難硐室內體感溫度不高于35℃，濕度不高于85%。通風、圍巖吸熱吸濕自然降溫。

3.6 供水系統

避難硐室配備兩套供水系統，分別為礦井供水施救系統供水、自備飲用水。

3.7 環境監測系統

在避難硐室內部配備獨立的內外環境參數檢測、監測儀器儀表，在突發緊急情況下人員避險時，對避難硐室生存室及過渡室內的O2、CH4、CO2、CO、溫度、濕度及避難硐室外的O2、CH4、CO2、CO、溫度進行監測實時掌握室內外環境參數變化情況，有利于避險人員根據監測數據安全避險和及時出室脫險；也有利于地面救援人員把握被困人員現狀、通話調度和策劃最佳救援方案。硐室內設置監控分站，接入礦井監測監控系統。

3.8 通訊系統

硐室內設置直通礦調度室的有線電話，硐室內及兩個出入口設置工業視頻攝像頭，可進行視頻、音頻雙向傳輸，接入礦井通訊系統。

3.9 人員定位系統

在硐室兩個出入口設置分站，實時監測井下人員分布和進出避難硐室的人員情況。接入礦井人員定位系統。

3.10 供電系統

避難硐室分別配備有礦井供電系統供電、自備蓄電池供電兩套供電系統，避難硐室供電分為正常供電和事故供電。正常供電接入礦井供電系統，并做直埋安全保護，照明采用礦用隔爆日光燈；事故供電采用礦用隔爆型備用電池箱和礦用隔爆型本安直流穩壓電池供電，供給避難硐室內所有用電設備。供電時間不少于96小時。

3.11 防滅火系統

硐室內部配有滅火器等消防器材，以應對硐室內可能引發的火災。

3.12 排水系統

硐室向外設3‰自然流水坡度，過渡室門墻上設置單向排水管，并加裝手動閥門，生存室設置不少于一趟單向排水管，并加裝手動閥門，用于排出硐室內積水。

3.13 排氣系統

硐室內過渡室門墻上設置單向排水管，并加裝手動閥門，生存室設置不少于兩趟單向排氣管，并加裝手動閥門，硐室內氣壓始終高于外部環境100～1000Pa的正壓狀態。

3.14 生活系統

食品：發熱量不少于5000KJ/人·天，按額定避險人數100人進行設計，額定防護時間96小時，備用系數20%。

飲用水：避難人員的正常飲水在正常情況下由供水施救系統提供，若供水施救系統損壞，飲用備用瓶裝純凈水，飲用水儲備量不少于1.5升/人·天，按額定避險人數100人進行設計，額定防護時間96小時，備用系數20%。

衛生間：設置一個衛生間，內設兩個不銹鋼集便器，集便器自帶集便箱，腳踏式打包。

3.15 醫療救護

設有一個醫療室。醫療室內配備急救箱、擔架、急救工具、藥品、器具等。

4 結束語

晉華宮礦永久避難硐室與11#層集中軌道巷相通的通道為新掘巷道，其余均為利用原有巷道，極大節省了工程投資；永久避難硐室在井下發生災害事故時，為無法及時撤離的遇險人員提供生命保障的場所等待救援；避難硐室的設置，對增強煤礦事故應急處理能力，降低人員傷亡，保證煤礦安全生產具有重大的意義。

永久避難硐室以煤礦事故發生的逃生需求為出發點，為遇險人員提供隔絕外界災害影響的空間以及提供必要生存條件，是減少災害發生時傷亡和降低損失的最有效措施，但堵不如疏，煤礦生產過程中存在太多不確定因素，完全杜絕事故的發生是不現實的，生產管理人員應在平時加強作業人員安全生產培訓、加強作業人員危險防患意識，從根本上杜絕人為因素導致的煤礦事故，做好應急預案，時刻將安全生產放在首位，做到有備無患。

參考文獻

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