矿用救生舱国内外发展概况.pdf

2 0 1 0年第 6期，5 8 舰 船 防 化 CHEM I CAL DEFENCE ON SHI PS № 6． 5 坶 矿用救生舱国内外发展概况 艾长 波 中国船舶重工集团公 司第七一八研究所，河北 邯郸 ，0 5 6 0 2 7 摘要。 每年世界上矿难频发， 如何预防事故发生和减少人员伤亡一直是世界矿产安全工作的重点， 救生舱的研制使煤矿救援进入 了一个崭新的阶段 ，一 出现便成为了研究热点。本文 简述 了矿用救生 舱在国内外的研究与应用现状。 关键词 煤矿；矿用救生舱 ；避难所 中图分类号；T D 7 7 4 文l - I 标识码t Re s e a r c h a nd Appl i c a t i on St a t us o f M i n e Re f ug e Cha mb e r i n Chi na a nd Abr o a d Ai Cha n g ． b o T h e 7 1 8 t h Re s e a r c h I n s t i t u t e o f CS l C， Ha n d a n 0 5 6 0 2 7 ， Ch i n a Ab s t r a c t Th e a c c i d e n t s o f mi n e s o ft e n h a p p e n e d i n t h e wo r l d a n n u a l l y ． Ho w t o p r e v e n t the a c c i d e n t s f r o m b e i n g h a p p e n e d a n d t o d e c r e a s e the c a s u a l t i e s i n the mi n e s i s the p o i n t i n the wo r l d ． T h e d e v e l o p me n t o f M i n e Re f ug e Ch a mb e r ma ke s the m i ne S UC C O r i n t o a n e w ph a s e ．I n th i s p a p e r th e r e s e a r c h a n d a p pl i c a t i o n s t a t u s o f Mi n e Re fug e Ch a mb e r i n Ch i n a a n d a b r o a d i s d e s c r i b e d ． Ke y wor ds c o a l mi n e ， M i n e Re fu g e Ch a mb e r ， r e fu g e 1概述 根据世界各 国对矿井事故的调查，在火灾、爆炸 等事故现场瞬间伤亡 的矿工只占伤亡总数的一部分 ， 有相当大一部分矿工都是因为在矿井透水或火灾、 爆 炸后不能及时升井或逃离高温、有毒有害气体现场 ， 导致溺水 、窒息或中毒死亡的。因此，各国都在大力 建设矿井避难硐室和研制矿用救生舱 ，以便在矿井发 生事故后为无法及时撤离 的矿工提供一个安全的密 闭空间。该舱能够抵御外部的高温烟气，隔绝有毒有 害气体；能为舱 内遇险人员提供氧气 、食物和水， 创 造基本生存条件； 并为应急救援创造条件， 赢得 时间。 美国矿山安全与健康监察局 MS HA 于2 0 0 8 年制订出 井下煤矿避难舱的规范，给井下避难舱的研发、生产 和利用带来了新的动力 。矿用救生舱可分为固定式 和移动式两类，由于移动式救 生舱能够随着作业场所 的变迁而移动，具有方便灵活的特点，所 以应用 日趋 广泛。 目前，国家有关部 门规定煤与瓦斯突出矿井以 外的其他矿井，从采掘工作面步行，凡在 自救器所能 提供的额定防护时间内不能安全撤到地面的， 必须在 距离采掘工作面1 0 0 0 米范围内建设避难硐室或救生 舱；2 0 1 2 年6 月底前，所有煤 岩 与瓦斯 二氧化 碳 突 出矿井， 中央企业和 国有重点煤矿 中的高瓦斯、 开采容易 自燃煤层的矿井， 要完成紧急避险系统的建 设完善工作2 0 1 3 年6 月底前，其他所有煤矿要完成 6 舰船防化 2 0 1 0 年第 6 期 紧急避险系统的建设完善工作， 未按要求的可依法 吊 销生产许可证。 。 2国外发展现状及应用 美国、 澳大利亚等国家的矿 山安全法规和标准对 推广、使用矿用救生舱有着硬性的规定， 一些具有较 强科研实力的企业单位投入 了大量的资金参与其中， N S t r a t a 公司f S t r a t a P r o d u c t s US A、C h e m Bi o 公司； 澳大利亚的Mi n e AR C 系统公司 Mi n e A R C S y s t e ms 、 S h a i r z a l 安全工程公司 S h a i r z a l S a f e t y E n g i n e e r i n g 德国德尔格安全设备有限责任公 Dr a e g e r S a f e ty I n c ． ；加拿大 的R ANA公司等 。 以下介绍 了几家主要的井下煤矿避难舱制造厂 商及其产品特点 。 2 ． 1 M i n e A r c 公司避难舱开发处于前列 Mi n e A r c 公司1 9 9 5 年开始涉足煤矿避难舱 的研究 与开发活动， 该公司利用丰富的实践经验和避难舱开 发过程中积累的大量技术数据建立 了公司内部的相 关技术规范。2 0 0 5 年，Mi n e A r c 公司参与了澳大利亚 政府主管部门和矿业部门发起的一项合作活动， 研究 制定澳大利亚金属矿 山避难舱的政策性文件 ， 促成了 该公司在煤矿避难舱研发活动中的领先地位 。 该公司 还代表美国国家矿业安全与健康监察局起草 内部生 命支持的检测方案。2 0 0 9 年 Mi n e Ar c公司完成对 S h a i r z a l 安全 工程 公司 的收购 工 作 。 目前 ，该公 司在 全球2 7 个国家和地区的矿 山配备超过1 0 0 0 台的救生 舱，订单至2 0 1 2 年5 月。 该公司开发研制的矿用避难舱分为两种 非煤矿 型和煤矿 型 。 非煤矿型救生舱的特点 1 、空调降温采用3 6 d “ 时 UP S 备用 电池； 2 、三重供气系统压缩空气过滤、医用氧气钢 瓶、氧烛； 3 、C O、C O 2 洗涤、净化系统。 煤矿型救生舱的特点 1 、针对不同类型的煤矿 ，采用组合型． 避难硐室 专用和分体式． 分节组合等不同形式； 2 、9 6 h 3 0 0 h 安全运行时间； 3 、本安型 无任何 电器配件； 4 、C O、C O 2清洗及降温除湿集成系统采用气动 马达 ，以液态二氧化碳作为动力源； 5 、压缩空气、液态二氧化碳、氧气均与人员隔 离，仅需1 0 分钟即可移换钢瓶架 。 其避难舱产品均获得 了美国国家矿业安全与健 康监察局和欧盟安全认证， 在井下事故环境中的实际 使用证实，各项系统正常。 产品使用案例S t L v e s 金矿 2 0 0 6 年4 月1 ， B a r r i c k K a n o wn a B e l l e 2 0 0 7 年1 0 月1 ，B HP B i l l i fi o n L e i n s t e r 2 0 0 9 年6 月 。2 0 0 9 年6 月初 ，澳大利亚必和必拓公司 在澳西部的帕赛佛伦斯镍矿发生的一次岩石垮落事 故中，Mi n e A r c 硬岩避难舱一展其避险功能，使受困 于地下千米 的矿工在作业点附近 的避难舱 中避险达 1 6h ，并成功获救。 2 ． 2斯特塔安全设备公司 S t r a t a S a f e t y P r o d u o t s 的避难舱产品 该公司共有3 种类型避难舱产 品，它们是井下煤 矿避难舱、充气型避难舱和应用于隔离峒室中的滑撬 式避难舱 。 其 中井下煤矿避难舱获得 了美 国第一产煤 大州西弗吉尼亚州矿工健康、安全与培训办公室的认 证 。截至2 0 0 8 年3 月末，该公司已经向美 国西部的煤 矿提供 了3 0 多个井下煤矿避难舱，向全美各地提供的 充气型避难舱超过 了5 0 个。 斯特塔公司井下煤矿避难舱最典型的产品为钢 制避难舱 ，是一种无动力整装式井下救生系统 。由于 不与井下的供电系统相接 ， 因此免除了电火花可能引 发的次生爆炸灾害。该设备设有过渡气密舱，从而最 大限度地抑制 了舱外环境中有毒、 有害气体和烟气的 侵入。 避难舱配备的氧气瓶和压缩空气瓶可 以向舱 内 的避 险人员供应长达9 6 h 的医疗级氧气 ，舱内还备有 饮用水、食品、急救用品。 由压缩空气驱动的c o 2 清洗装置对避难舱 内密 闭空 间的空气进行净化， t 脱除空气中的C O 2 ，该清洗 2 0 1 0年第 6期 矿用救生舱 国内外发展概况 7 装置获得 了专利 。该避难舱还可安设化学降温系统 。 2 ． 3 C h e m B i o 公司的避难舱产品 C h e mBi o 公司是国际上首家研发出软体救生舱 、 拥有专利产品权的专业公司， 制造工厂位于西弗吉尼 亚州。美 国煤矿井下配备避难所1 1 9 3 台，其 中，软体 救生舱1 0 0 0 台 占8 0 ％以上 ，硬体救生舱 1 2 3 台， 避 难硐 室7 0 个 。 C h e mB i o 公司软体救生舱 的特 点如下 舱体材料是符合军用标准的材料 。 这种材料阻燃， 并极为坚固， 具有很强的抗撕扯 、防破裂、抗刺透能 力； 放置体积小，展开舱容积大 ，最大救生人数3 5 人，可救生时间超过9 6 d x 时； 舱 内C 02 清洗采用无源被动式设计 ，即利用悬挂 在舱 内含有碱石灰等化学成分的若干个幕帘来完成； 由于刚性避难舱与井下底板是点式接触 ， 而充气 型避难舱底部与底板实现 了面与面的直接接触， 避难 舱释放的热量可 由避难舱底面与井下底板 的直接接 触实现散热。 2 0 1 0 年8 月2 9日，在中国国家安全生产监督管理 总局、中国国家煤矿安监局 以及 中国职业安全健康协 会 的指导下，C h e mB i o 公司的软体救生舱开始在塔 山 煤矿使用 。 3国内研究现状 与国外相 比，国内对矿用移动式救生舱的研究起 步较晚， 其设计思路还不十分成熟，缺少必须的试验 和检验支持 ，其相关 的行业标准也正在制订 中。国家 安全监管总局、国家煤矿安监局将救生舱研究列入 国 家 “ 十一五”科技支撑计划。目前，国内超过二十家 企业、单位从事相关产品研发。通过专家鉴定的有3 家北京科技大学 陕西重生矿业科技有 限公司、 煤炭科学研究总院矿 山安全技术分院 上海鹏燕矿业 安全设备制造公司、煤炭科学研究总院沈 阳研究院 Mi n e Ar c 。取得安全标志 新产品只有 1 家 北 京科技大学 陕西重生矿业科技有限公司。 以下介绍几家主要煤矿避难舱制造厂商发展现 状 。 3 ． 1陕西重生矿业科技有限公司 北京科技大学、山西潞安集团和陕西重生矿业科 技有 限公司共同研制 的救生舱研究进展较快 该项 目 是国家科技支撑计划课题 “ 矿井重大灾害应急救援关 键技术研究”的子项 目，这一救生舱系统拥有多个 自 主知识产权，在矿井发生事故后，可 以为无法及时撤 离的矿工提供一个安全的密闭空间。 对外能够抵御爆 炸冲击、高温烟气 ，隔绝有毒有害气体；对 内能及时 处理舱内的有毒有害气体 ， 并通过多极供氧系统为被 困矿工提供氧气，食物 、水的储存和粪便处理均有专 门的系统，可 以为被困人员赢得较长 的生存时间。同 时，被 困人员还能通过舱内通讯监测设备，引导外界 救援。 该救生舱 已完成多项关键试验 1 、 2 0 0 8 年7 月在 山西潞安集团模拟巷道内完成 了 完全模拟矿井灾变环境下的4 人9 6 小时的现场生存试 验 ，试验取得圆满成功 。 2 、2 0 0 8 年1 0 月 ，完成持续承受不低于2 6 0 C高温 环境试 验 ，整个试验过程 舱 内温度被控 制在安全范 围。 3 、2 0 0 9 年3 月，在重庆完成承受瓦斯、煤尘爆炸 获得 成功 。 目前 ，救生舱 已通过技术鉴定 ，是全 国唯一一家 取得煤矿安全标志 新产品的厂家 。该公司与 山西 潞安集团在该集团常村煤矿联合创建全 国首个 “ 矿井 新型安全防护体系示范矿 ”。 3 ． 2无锡宝神矿用设备科技有限公司 中国矿业大学和无锡宝神矿用 设备科技有限公 司联合研制移动式煤矿救生舱和救援基站。该救援设 备 内部的设施均采用本安产品，内部进行很 多人性化 的设计 ，里面配备有呼吸设备、空气净化设备、制冷 设备、医疗设备 ，其中舱 内空气净化设备 由中国船舶 重工集团公司第七一八研究所提供，能够满足6 人安 全生存9 6 小时的要求。当井下发生或将要发生事故， 8 舰船防化 2 0 1 0年第 6期 而工人不能很快逃离现场时， 可迅速 的进入救生舱 内 等待救援 ， 受伤的工人也能在 内部进行简单的医疗 自 救 。 目前， 救生舱在煤炭科学研究总院重庆研究院进 行了防爆试验，满足防爆要求。2 0 1 0 年初 ，完成6 人 1 2 0 小时生存试验 以及C O极限试验，各项指标满足要 求。今年年底，国家相关部 门将组织专家对该公司的 救生舱的各项指标进行检测。 3 ． 3中澳合资迈安科 抚顺 安全设备制造有限公司 中澳合资迈安科 抚顺 安全设备制造有限公司 是由煤炭科学研究总院沈阳研究院与澳大利亚迈安 科系统有限公司共同出资组建的中外合资公司。 该公 司生产的L D系列可移动分体式避难所配置系统是一 个密封式逃生避难室， 可供灾变时期井下人员避险之 用。其结构采用组合式结构，拆装、运输方便，可根 据用户不同的需求利用过渡舱、 辅助舱和井下避难硐 室组成固定式井下避难所 ，也可组成移动式救生舱。 主要技术特点如下 1 、过滤除湿降温集成装置采用液态二氧化碳喷 射制冷， 并利用释放 的正压气体驱动风扇实现气体循 环，主动式处理舱 内的C O 和C O2 ，安全可靠； 2 、可移动分体组合式结构； 3 、长 时U P S 本 安供 电设备和 监测仪表 可保证 l O O h 对舱内外环境参数的测量l 4 、通讯系统可保证在井下通讯线路遭到破坏最 不利的条件下，舱 内仍可实现与舱外4 o 0 m ～8 0 0 m的 双向无线通讯 ； 5 、洗气系统可避免舱外有毒有害气体进入 或 被避灾人员带入舱 内； 6 、压风供氧、医用氧气供氧、化学氧 自救器实 现了供氧三级防护体系。 2 0 1 0 年4 月，该公司结合抚顺矿业集团老虎 台矿 的特点，在井下设置7 个可移动式避难舱，9 个 固定式 避难硐室。 4结语 每年 的煤炭事故报道数不胜数，如何很好的预防 减少事故和人员死亡伤害一直是我 国煤矿安全工作 的重点， 救生舱的研制使煤矿救援进入了一个崭新的 阶段。国家煤矿安全监察局于 2 0 0 9年底发布关于在 l 1个大型煤矿企业进行煤矿 救生舱试点工作 的通 知。国家煤矿安全监察局 2 0 1 0年将以 3 0亿元的安全 保障基金对试点工作给予支持 。相信在不久的未来， 矿用救生舱将成为我国煤矿井下矿工 的一种重要逃 生装备，将能很好促进煤矿的安全生产。 { 一 | 考 文 献 [ 1 ]高广伟， 张禄华． 煤矿井下移动救生舱的设计思路． 中国安 全生产科学技术。 2 0 0 9 ， 8 1 6 2 6 4 [ 2 ]刘承秘． 井工煤矿避难舱在美国的研发应用现状． 中国煤 炭． 2 0 0 9 ， 8 l 2 2 ～1 2 5 作者简介t艾长波 1 9 8 1 ～ ，男，工程师，主要从事气体净 化材料研究。 ’ 霉 一 ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ 一 基本参数 网、 静电驻极纤维网等净化技术， 保证了最大的净化效果。 i - 可将建筑物装修及汽车内饰材料 引起的致癌物质分解为无 害的 水和二氧化 碳。具 有杀 灭细菌、 真菌、 霉菌、 抑制病i _ 毒，去除挥发性化合物的作用，适用于汽车、家庭、办公i 等场所。 i ． ● 一‘一‘一。 一‘一。 一’一‘ 一。一‘一‘ 一‘一‘一。一‘一00一‘ 一’一’-A 一■