礦用可移動式救生艙

李曉杰

摘 要：礦用可移動救生艙按功能可分為過渡艙、生存艙、設備艙。救生艙主要系統包括抗沖擊艙體及艙內隔熱裝飾、氣幕噴淋系統、壓縮供氧系統、制冷除濕系統、正壓維持系統、空氣凈化系統和空氣循環系統、艙內外環境檢測系統、生存保障系統、通信系統。

關鍵詞：氣幕噴淋系統；壓縮供氧系統；制冷除濕系統；正壓維持系統；空氣凈化系統和空氣循環系統；艙內外環境檢測系統；生存保障系統；通信系統

0 引言

救生艙適用于井下瓦斯爆炸、冒頂及塌方災變情況下，井下遇險人員在不能立即升井逃生脫險的緊急情況下，可快速進入救生艙內利用救生艙配備的生存設施保證最低生存需要等待救援。其適用范圍有煤與瓦斯突出、瓦斯煤塵爆炸、冒頂與塌方危險的礦井井下。

1 產品結構特征與工作原理

1.1 產品結構及其工作原理、工作特性

1.1.1 救生艙艙體

艙體采用多節連接結構，節與節之間采用螺栓連接，采用氟橡膠膠條密封。救生艙箱板采用10mm厚的Q345R鋼板材料，防護密閉門采用35mm厚的Q235B鋼板，經計算能夠抵抗2MPa的外部壓力，能抵抗大火的瞬時燃燒和爆炸產生的沖擊壓力。救生艙內部裝修板和殼體中間裝25mm厚耐高溫隔熱標準硅酸鋁甩絲毯，能夠抵抗由于火災和爆炸引起的高溫環境。在井下，救生艙能夠抵抗火災、爆炸和冒頂災害。

救生艙外表面涂紅丹防銹底漆二道，后涂紅色面漆一道，兩側中部噴有條形熒光碼。

1.1.2 氣幕噴淋裝置

氣幕噴淋裝置設置在過渡艙內，利用高壓氣瓶內的壓縮空氣對避難人員身體攜帶的有害氣體進行清理并排出艙外；設有壓縮空氣幕以阻擋有毒、有害氣體進入艙內。

1.1.3 供氧系統

供氧系統具有壓風供氧系統、壓縮氧氣供氧系統及自救器供氧3種供氧保障體系。井下發生災害時，當井下壓風系統未被破壞時，經艙體的壓風接口與井下壓風系統連接，向艙內吹送空氣，從而滿足艙內人員耗氧需求。

壓風管路接入生存艙后，通過減壓裝置減壓后進入艙內，并具有油水分離功能，通過過濾器的空氣進入生活艙。壓風管路采用1寸管，保證壓風供氧速率不低于每人0.3m3/min；壓風出口壓力在0.1～0.3MPa之間，連續噪聲不大于70dB。

壓縮氧供氧采用高壓醫用氧氣瓶供氧。艙內設有醫用壓縮氧氣瓶，氧氣濃度高于99.5%，氣瓶容量40L，充裝壓力不低于13MPa，可保證額定使用條件下106h的防護需要。

1.1.4 制冷除濕系統

救生艙采用蓄冰制冷原理，在正常工作狀態下通過輔助艙內的煤礦救生艙用冷凝機組制冷，制冷劑通過管路連接到設備艙的蓄冰箱內部，使蓄冰箱內的液態水凝固為固態。冷凝機組通過溫度傳感器可檢測到蓄冰箱內部溫度，通過設定的溫度，實現冷凝機組的自動控制。

當緊急狀態發生后，外部電源中斷，通過艙內氣動風扇進行艙內氣體循環，并使艙內氣體通過蓄冰箱內部的風道；進入蓄冰箱的熱空氣與冰柜進行熱量交換，使氣體溫度降低，溫度降低后空氣中水蒸氣的飽和度降低，使部分水汽凝結；經降溫后的空氣通過蓄冰箱風道后與艙內風道連接，冷空氣與熱空氣混合后降低艙內溫度的同時達到除濕的目的。為了更好地控制艙內濕度，同時配備干燥劑用于長期吸收艙內空氣中的水分。

1.1.5 正壓維持系統

正壓維持系統可保證艙內壓力處于始終不低于艙外壓力100Pa的正壓狀態，可以有效阻擋艙外有毒、有害氣體進入救生艙內。在避險過程中，通過不斷向艙內注入壓縮氣體，并通過單向排氣閥排出艙外，使救生艙的內外壓差始終處在100～500Pa之間。

1.1.6 空氣凈化系統

空氣凈化系統是利用空氣循環風機使艙內空氣循環通過空氣凈化裝置內的二氧化碳吸附劑和一氧化碳催化劑，經化學反應后，去除CO，CO2等有毒、有害氣體。

二氧化碳吸附劑采用氫氧化鈣吸附劑。氣態二氧化碳通過與固態氫氧化鈣反應生成固態碳酸鈣與水，達到吸附空氣中二氧化碳的目的。

一氧化碳催化劑采用貴金屬催化劑。當空氣通過一氧化碳藥劑時，藥劑表面的貴金屬活性材料與一氧化碳分子相互作用，把一氧化碳吸附在藥劑表面，達到吸附一氧化碳的目的。

空氣凈化箱內安裝有兩只氣動風機，通過安裝于空氣凈化裝置上的流量計閥門，可控制兩臺風機分別工作。

1.1.7 艙內外環境檢測系統

配備獨立的內外環境參數檢測儀器，可在突發緊急情況下人員避險時，對過渡艙內的氧氣和一氧化碳，救生艙內的氧氣、甲烷、二氧化碳、一氧化碳、溫度、濕度、壓差和救生艙外的氧氣、甲烷、二氧化碳、一氧化碳進行檢測。

過渡艙內配備有自備電池多參數測定器；生存艙內配備有自備電池的氧氣、甲烷、二氧化碳、一氧化碳測定器和機械式溫濕度表、壓差計；測試艙外氣體參數采用多參數測定器。過渡艙和艙外環境測試采用間斷性檢測，生存艙內的環境參數采用實時檢測。

1.1.8 生存保障系統

生活艙內儲存有足夠的食物、飲用水、急救藥品、蘇生器、工具箱、滅火器等物品，用于人員生存及自救。

食物配量為5000kJ/人·天，按額定人數×120h計算，完全可滿足需要；飲用水按1.5L/人·天，額定人數×120h配備；急救箱1個；工具箱1個，滅火器2只（2kg，干粉滅火器）；打包式積便器及垃圾箱，用于排泄物收集。

1.1.9 通信系統

生存艙配備有本安型電話機，通話線路已連接到艙外，通過隔離接口可與地面直接連通。

2 各系統之間的聯系

救生艙內通過增加氣動風機的進氣工作壓力與進氣流量，可提高空氣凈化與制冷除濕系統的效率。該效率的提高是以增加壓縮氣體耗氣量實現的，同時增加注入艙內的氣體量，將導致艙內外壓差的升高，通過開啟多個單向排氣閥可控制艙內外壓差在100～500Pa之間。

3 結論

礦用可移動救生艙具備安全防護、氧氣供給保障、有害氣體去除、環境監測、通信、照明、人員生存保障等基本功能，在無任何外界支持的情況下額定防護時間不低于96h。救生艙作為緊急避險系統與井下五大避險系統相互連接。

參考文獻

[1]沈文.礦用可移動式救生艙[J].煤炭科技，2010，（4）：70.

[2]佚名.礦用可移動式救生艙[J].軍民兩用技術與產品，2013，（11）：49.

（作者單位：阜新金昊空壓機有限公司）