煤礦軟巖避難硐室支護設計分析

田文

摘 要：對軟巖結構中的煤礦開采而言，建設避難硐室是最常見的防護措施。但是，在設計硐室的過程中，仍然存在許多不足，還需要相關人員加大研究力度，切實解決其中存在的問題，從而確保煤礦的開采安全。闡述了避難硐室對煤礦生產安全所起的重要作用及其基本設計原則，細致地分析了其支護設計方面的內容，旨在為優化避難硐室工作提供有利的參考。

關鍵詞：煤礦軟巖；避難硐室；支護設計；生產安全

中圖分類號：TD354 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.06.122

為了進一步保證煤礦的生產安全，相關部門提出了6種重要的安全系統，緊急避難系統是其中的重要組成部分。在實際情況中，避難硐室是該系統的主要設施之一，它在日常工作中起到了非常重要的作用。在軟巖結構較為豐富的煤礦采集地中建設避難硐室具有較大的難度，不僅需要考慮其對周邊環境結構的影響，還要全面分析軟巖在正常條件下的形變，如果分析不到位或存在一定缺陷，勢必會對避難硐室的安全性造成一定的影響，所以，避難硐室的設計工作一直都是相關部門研究的重點，它對煤礦生產安全有深遠的影響。

1 避難硐室的作用

現代化的煤礦生產正向長距離運輸、工作面持續推進等方面發展，雖然這是其進一步發展的必經之路，但是，也對安全保障工作提出了十分嚴格的要求。一旦煤礦生產過程中發生事故，其擴散速度必定在短時間內劇增，波及范圍較大，工作人員很難迅速穿越較長的區域逃離危險區域。所以，要想在可控范圍內保證人員全部撤離是極其困難的，這幾乎是無法實現的。通過進一步分析和總結礦難可知，災害發生地的傷亡人數要比殃及地少得多。這說明，在發生意外之后，人們雖然可以迅速離開發生地，但是，仍然很難到達安全地帶；再加上井下的環境非常惡劣，許多人都是因窒息或中毒而死的，并非事故直接造成的傷亡。由此可見，礦井內缺乏完備的避難所是導致發生礦難損失慘重的直接原因。因此，要充分利用現有的一切資源，創建一個可以讓所有人在發生事故或遇到突發事件后可以迅速避難的容身之處，先確保人身安全，再考慮下一階段的救援工作。

在煤礦井下修建硐室，不僅可以縮短人們的逃生距離，還能大幅緩解災害可能造成的實際傷亡情況。因此，避難硐室是一個能夠真正起到實際保護作用的安全設施，它在保證煤礦開采安全性方面具有不可替代的作用。

2 硐室的設計和修建原則

修建避難硐室的根本目的是在發生一系列比如瓦斯泄漏、火災等事故時，為井下的工作人員提供一個功能完備并且安全、穩定的暫時避難所，從而減少人員傷亡。硐室已經具備了阻隔外界強干擾的能力，比如防火、防爆，而且它還要滿足場所內人員的基本生存需求，比如氧氣、水分的供應等。在設計和修建避難硐室的過程中，需結合生產的實際情況，綜合分析硐室的經濟性、適用性和安全性，從而制訂或選取最佳的方案。通常情況下，在設計硐室的過程中，要對硐室支護進行多重設計。只有這樣，才能有效保證硐室的密閉性和整體強度。然而，堅固、穩定固然重要，但僅滿足于此還遠遠不夠，還要考慮到進入硐室內人員的生存情況和相關人員對其的救援，根據實際所需建立相對應的系統。避難硐室的設計和修建原則有以下幾點：①具有良好的防氣體滲入功能，能隔絕外界的有毒氣體；②強度必須符合標準，采取多級支護的方法，從而達到防火、防爆、耐沖擊的目的；③必須具備完善的氧氣供應和氣體循環系統，為避難人員的生存提供必要的條件；④設置一定的信號傳輸裝置，使其自動或人為地向外界發送事故信息，從而迅速開展救援工作；⑤能夠持續供應一定時間的能源，比如熱能、電能等，以滿足避難人員的生存需要。

3 避難硐室的支護設計

3.1 布置原則

煤礦井下避難硐室的分布是具有一定差異的，這也關乎到了硐室的正常使用。一般情況下，避難硐室應盡量與煤礦采區的避難線路靠攏，在巷道中廣泛分布。在設計過程中，必須保證就近作業區域所有人員均能在40 min以內到達，與作業區域的距離不得超過1 km。

煤礦井下避難硐室不能與變電站、燃料倉庫等地相鄰，應盡量避之。另外，還應盡量繞開地質構造較為復雜的區域，比如斷層等。綜合多方面因素，應將其建立在穩固的巖層當中，如果無法繞開地質構造復雜的區域，必須將其修建在軟巖結構中，并采用多級支護的方式全面加固硐室，以免發生不必要的損壞。同時，硐室不能修建在位置相對較低的地方，如果發生意外，水會灌入硐室中，影響硐室中系統的正常運行和在其中避難人員的生存環境。

3.2 構建與設計

3.2.1 劃分區域

通常情況下，硐室主要由兩部分組成，即過渡室和生存室。過渡室的作用是防止巷道中彌漫的有毒氣體隨避難人員進入硐室中，進而對硐室中的空氣造成污染。在過渡室中，一般會設有一整套氣幕隔離裝置和衛生設施。生存室的作用是為所有避難人員供給必備的氧氣、水分和食物等資源，并提供一定通信設備，使地面救援能夠得到準確的信息，盡快地救援硐室中的被困人員。

3.2.2 規格尺寸

根據煤礦生產的規模確定避難硐室的實際尺寸，其必須要具備可以接納服務區內全部人員的能力。以金川煤礦為例，其硐室可容納人數不得少于80人。硐室的整體長度為45 m左右，在硐室的兩端分別設置長度為5 m的過渡室。

3.2.3 支護方式

避難硐室的支護系統主要是由4部分組成的，即混凝土噴層、充填材料層、鋼筋混凝土層和錨網聯合支護層。基礎部分在硐室中的分布情況如圖1所示。

在硐室建設初期，往往會使用金屬質地的前探梁作為支護，它能夠起到固定和暫時性支護的作用，同時，還要在所有前探梁的頂端位置加設折疊梁。對軟巖結構中的避難硐室支護而言，應采用三級支護的方法，一級支護需將錨桿、鋼筋托梁、金屬網與混凝土整合；二級支護則需要使用鋼筋混凝土，為了滿足強度的要求，混凝土的強度等級應為C30；三級支護是填充材料，以起到緩沖和密封的作用。支護對硐室而言具有極其重要的意義，如果硐室支護不到位，不僅無法為井下工作人員提供安全、可靠的避難所，還有可能引發嚴重的二次事故，進而危害到相關人員的生命安全。

4 結束語

避難硐室在煤礦生產安全中具有不可取代的作用，它是發生意外后能夠切實保障工作人員生命安全的基礎設施。硐室的出現和應用彌補了傳統意義上救援設施容量小的問題，而且硐室的安全系數更高、維持時間更長、經濟性更高。雖然軟巖結構中的硐室支護設計有一定的難度，但是，只要掌握基本的設計原則和要求，采取適宜的手段和方法，并經過相關試驗選取出最佳的設計方案，就會為硐室的修建和優化打下堅實的基礎。

參考文獻

[1]秦帥，宋宏偉，杜曉麗，等.松動圈圍巖支護理論的研究與應用現狀[J].西部探礦工程，2011，23（12）：105-109.

[2]魏福生.深部巷道圍巖松動圈隨地應力的變化規律及巷道控制技術的探討[D].重慶：重慶大學，2001.

〔編輯：白潔〕