矿井避难硐室研究与设计.pdf

第 5 卷第 3 期 2 0 0 9年 6月中国安全生产科学技术 J o u r n a l o f S a f e t y S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y V o 1 ． 5 No ． 3 J u n ．2 0 0 9 文章编号 1 6 7 31 9 3 x 2 0 0 9 一 0 3 0 1 9 4 0 5 矿井避难硐室研究与设计张大明，马云东，丁延龙 1 ．辽宁工程技术大学资源与环境工程学院，阜新1 2 3 0 0 0 2 ．大连交通大学，大连1 1 6 0 2 8 3 ．七台河矿业精煤有限责任公司建设煤矿，七台河1 5 4 6 0 0 摘要基于井下发生瓦斯、煤尘事故时，人员伤亡的7 5 ％是由于有害气体中毒而死亡，而井下自救器又无法提供长时间的氧气供应这一事实。本文提出了建立井下避难硐室的基本要求，从通风、供氧、防火、供电等 1 2 个方面做出了设计，因此建立井下避难硐室，对于爆炸事故的幸存者来说，就是一个通向求生道路的中转加油站。关键词避难硐室；矿井；事故；救护中图分类号 X 9 3 6 文献标识码 A Re s e a r c h a n d d e s i g n o f mi ne r e f u g e c ha mbe r ZHANG Da mi ng ，MA Yu n ． d o ng ，DI NG Ya n． 1 o ng 1 ． C o l l e g e o f R e s o u r c e a n d E n v i r o n m e n t E n g i n e e r i n g ， L i a o n i n g T e c h n i c a l U n i v e r s i t y ， F u x i n 1 2 3 0 0 0 ，C h i n a 2 ． D a l i a n J i a o t o n g U n i v e r s i t y ，D a l i a n 1 1 6 0 2 8 ， C h i n a 3 ． L i m i t e d L i a b i l i t y C o m p a n y o f Q i t a i h e C o a l Mi n i n g ， B u i l d i n g Mi n e ， Q i t a i h e 1 5 4 6 0 0 ， C h i n a Ab s t r a c t B a s e d o n t h e f a c t t h a t 7 5 ％o f t h e c a s u a l t i e s i n a c c i d e n t s o f mi n i n g g a s o r c o a l d u s t w e r e a t t r i b u t e d t o t h e h a r mf u l g a s ， wh i l e t h e s e l f - r e s c u e r a p p a r a t u s c a n n o t p r o v i d e e n o u g h o x y g e n f o r l o n g t i me b r e a t h， t h e b a s i c r e q u i r e n e n t o f b u i l d i n g t h e r e f u g e c h a mb e r wa s p r o p o s e d i n t h i s a r t i c l e ，1 2 a s p e c t s s u c h a s v e n t i l a t i o n，o x y g e n s u p p l y， fi r e p r o t e c t i o n 、 p o we r s u p p l y e t c， we r e a l s o d e s i g n e d ．S o b u i l d i n g r e f u g e c h a mb e r i n mi n i n g t u n n e l c a n p r o v i d e a t r a n s for s t a t i o n for b l a s t s u r v i v o r s t o g o t o s u r v i v e ． Ke y wo r d s r e f u g e c h a mb e r ； mi n e；a c c i d e n t ； r e s c u e 在我国煤矿企业，发生水、火、瓦斯、煤尘事故，在灾害中及被灾害威胁区域的人员、度过劫后余生，基本上分为两种情况，一是通过简单的装备逃生自救、二是通过救护队员救护脱险救护。自救逃生者，一般都是远离爆点，逃生距离较近、不穿越火区，借助于自救器、并且必须选择正确的逃生避灾路线。救护路线则是由井上向井下，直至事故地点循序渐进的推进、搜寻、救灾过程。一般来说，收稿日期 2 0 0 8 - 0 3 - 2 8 作者简介张大明 1 9 7 9一，男，讲师，博士研究生。生存者所在的空间必须完全具备生存的条件、不再受到威胁、才可早迎来救护队员的救护，事实证明事故发生后幸存者中，绝大多数为自救逃生。因此事故发生后第一时间所处的位置、所选择的路线，对生存来说是至关重要的。 1 井下避难硐室对减灾抗灾的作用、煤矿瓦斯事故中死亡人员的 7 5 ％是由于有毒、有害气体主要是一氧化碳中毒死亡。而目前我国煤矿井下使用的救生设备隔离式自救器最大第 3期中国安全生产科学技术 1 9 5- 供氧时间为4 0分钟，就煤矿企业的基本情况来看，短短的4 0分钟，逃离险区、安全升井，困难是很大的 ] 。就小煤矿而言，爆炸后运输系统遭到破坏，绞车无法运转，人员需徒步升井，通风设施不复存在。佩带自救器后， 4 0 分钟的时间在水平巷道只能行走2 0 0 0 m，而在倾斜巷道中如沿井筒升井则更少，而目前很多小煤矿井筒斜长均在几百米以上。因此，到达地面成功脱险的可能性很小。至于国有大矿，使用自救器，最理想的撤离距离也只能到达主运巷。因为国有煤矿、井型大、井筒深、运输距离长、又分多个采区、采区走向又较大、采煤工作面又较长、这些都给人员撤离带来一定的困难。因此建设一个避难硐室对于矿井发生事故时人员逃生起着重要的作用。 2 国外对煤矿井下避难硐室的要求澳大利亚是世界上第四大产煤国，最大的煤炭出口国。澳大利亚煤矿安全生产也被认为是世界上最好的， 2 0 0 3 年煤矿业做到了零死亡。按照法律规定，澳大利亚矿井的每一个采掘区都必须开辟救生巷道，配备氧气瓶、面罩等救生设备同时，在采掘区的人口外设立号牌存放栏。存放栏内有多个挂钉，就表明救生巷道内有多少套救生设备。如果挂钉上挂满号牌，就表明该区域内法定人数已满，其他人不得人内。巷道内还有一条挂着许多荧光手柄的管线，这是矿工的生命线，他们只通向安全站。矿工遇到危险，可用各巷道内的特色电话与安全中心联络，同时迅速从安全柜内取出救生设备，穿戴好后拉住巷道内的生命线赶往安全站。工作面巷道一侧有一条绳索，矿工们管它叫“ 救命索” ，在发生险情不能辨认方向的时候，可以摸着这条绳索到达救生站。绳索上每隔一段距离就有一个圆锥形扶手，大头方向就是救生站的方向。紧急呼吸气可以确保人们有足够的时间摸到救生站。救生站储有大的氧气瓶，旁边就是逃生巷道。到了这里化险为夷的机会就大大增加了。阿平煤矿是澳大利亚第一个采用这种逃生方法的，为此曾获得过业界大奖，并推广到澳大利亚其他矿井。 3 井下避难硐室的分类煤矿井下发生灾害、人员无法撤出时，为防止有毒、有害气体的侵害而设立的避难场所。有永久避难硐室和临时避难硐室之分。永久避难硐室为事先建造，其内备有供避难人员呼吸用的供气设备、自救器、药品和饮水等。临时避难硐室有避难人员临时构筑。永久避难硐室还可作为救护基地，供救护人员休息和更换呼吸器等用。 3 ． 1 永久避难硐室构筑于井底车场和采区附近，多设在采区安全出口的路线上，与工作面的距离根据矿井生产的具体条件而定。结构形式如图 1所示。 I ⋯ 8 1 ， 1 ，3} ●，，川川￡ B’Jf 、，T、r r、r’■r、J j一 0 t，} } t ，I | 一口一一口工 1 l 1 } “ ／／／／／／／／／ i ＼一．．～ ● L 一／。 J ． J I l ，／／／／／／／ 2 A 77 lL J ，， L---一 ⋯l} }}．|、．|． 1 一密闭门 2一宏吸排管 3一坐椅 4一板床 5一食物与水柜 6一药箱 7一自救器存放架 8一氧气瓶 9一压缩空气管路 1 0一槽钢拱支架 1 1 一水泥隔板图 1 井下永久避难硐室结构示意图技术性能要求是 1 设有向外开启的隔离门，硐室内净高不低于 2 m，长度、宽度根据同时避难最多人数来确定； 2 室内装有直通矿调度室的电话； 3 设有供气设施，每人供风量按不少于 0 ． 3 m ／ mi n 计算。如果应用压缩空气供风，应在管路上安设减压装置和带控制阀门的呼吸管嘴； 4 使用时采用正压供风，以保证硐室内的气压大于硐室外的气压； 5 配备有足够数量的隔绝式自救器、饮用水和常用药品； 6 安设与外界相通的虹吸排气管，室内一侧的管口靠近底板。 3 ． 2临时避难硐室利用独头巷道、机电硐室或两道风门间的一段巷道，在事故发生后由避难人员临时修建的避难所。 1 9 6 中国安全生产科学技术第 5 卷在充当临时避难硐室的巷道壁上，应设 2层相距 0 ． 5 1 ． O m的遮断物，以保证硐室严密。硐室外部应留有明显标志，以便救护对及时发现得到救援。若无建筑材料，避难人员可用衣服和身边现有的笆片、坑木、刮板输送机底槽等材料构筑 J 。原苏联、波兰和中国的部分矿井在煤与瓦斯突出煤层中掘进时，沿巷道每隔 5 0～l O O m开掘一长 5 m左右、宽 1 ． 5 m 的小室作为开口的临时避难硐室，小室内装有压风自救装置。当掘进工作面发生突出时，工人可迅速退到风压自救装置处，取出呼吸嘴戴好等待营救；如箱内存放自救器，则可同时换戴自救器逃生脱险。 4井下避难所的设计示例七台河矿业精煤集团有限责任公司建设煤矿一采区，拟定建立井下避难硐室井下救生系统，其设计情况如下。 4 ． 1 矿井概况七台河矿业精煤集团有限责任公司建设煤矿始建于 1 9 9 7年 1 2月，于 2 0 0 1 年 1 2月投产。共有九个生产井口，矿井设计生产能力8 3万吨／年，现实际生产能力 4 5万吨／年。 4 ． 2 井下避难硐室的设计 4 ． 2 ． 1 人员安排一采区每天人井人员为 1 4 0人，其中大班人井人员为 6 0 人，考虑大班与零点交接班时避难要求，并按 1 ． 5 倍系数考虑，井下避难所最多人员为 1 5 0 人，则考虑人员安排应有 1 5 0台化学氧自救器。 4 ． 2 ． 2 风量需要以 1 5 0人计算，按每人 2 ． 4 L ／ m i n呼吸氧气 1 2 L空气计算，则 1 5 0人每分钟需要氧气 3 6 0 L 1 8 0 0 L空气；按避难人员最多避难时间来考虑，所需空气为 1 0 8 m ／ h ，井下避难人员在无供风情况下巷道内保持的空气量不得低于4 3 2 m 按 4小时计算，避难硐室的长度应为 1 0 0 m，断面为 4 ． 4 m 以上，以满足2 4 小时供风的需要在不使用化学氧自救器的情况下。井下避难硐室见图2 ，有两个立眼，一个用于人风上口与 J B T 5 2 2型局扇相连接。用于人、回风的孑 L 径分别为 6 0 0 m m、 8 0 0 mm。人风管内设照明电缆一条，通讯电缆一条，监测线一条，一寸饮水管一条，上述管线均固定在 ‘p 1 8 ． 5 m m钢丝绳上，钢丝绳必须固定好、。风升一里入风孔高1 8 6 m，图 2 井下避难硐室示意图回风孔上口设一台 J D一 2 5型调度绞车，必要时回风孔可以用于食物输送、紧急运送伤员及人员。硐室内存放一钢瓶氧气、呼吸机，用于抢救危重伤员。 1 避难所入口处经三次折反，以减少瓦斯、煤尘爆炸后的冲击波。设置两道正反向密闭门。人员进入后立即关闭安密闭门，保证绝对安全。 2 硐室及通道总长 2 0 0 m，按全岩巷道锚喷每米 1 2 0 0元计算，则共计需 2 4万元； 4道密闭门按每到门5 0 0 0元计算，则共计需 2万元； 1 5 0台自救器，共计需9万元； 3 7 2 m立眼，共计需 7 4 ． 4万元；通讯电缆、照明电缆、饮水管路等共计需 3 万元；地面一台局扇，需要 0 ． 7 5万元，调度绞车一台， 2万元；其它费用 5 万元，合计 1 2 0 ． 1 5万元。以如此低廉的投入来装备一个避难硐室，保证了安全，减小了发生事故时人员的伤亡，就安全和经济相比，是很值得的。 4 ． 2 ． 3 避难硐室具体情况及管理制度 1 日常供风供风量为2 0 m 。／分，三片车场石门硐室通道一避难硐室一硐室回风道一风井。 2 避难时供风地面压风一人风孔硐室一回风孔一地面见图 3 。第 3 期中国安全生产科学技术 1 9 7 暖风房、冬季入井空气预热 X 4, C J B T 5 2 2 型局扇两台一台备用 l l J e ．二．o m 入风孔 6 0 0 回风孔 8 0 0 裘 1 o ．0 m避室急间新风污风图3 井下避难硐室通风系统图 3 供氧系统灾害发生可能使避难硐室内的氧气暂时不符合空气质量要求，此时应使用硐室内存放的自救器，数热风加热装置入风 L 1 8 6 m ＼ 3 x 2 5、 3 8 O V 、＼ 1 8 ．5 钢丝绳＼电话线 ’ 、监测信号线固定在地面楼矿调度室量 1 5 0台，型号 Z H一 4 0 ，维持时间4 O分钟。是否使用贮存的自救器，应以硐室内的监控探头为准。 4 防火系统为防止井下火灾烧毁密闭门，采取向密闭门内洒水冷却的办法，一寸钢管距密闭门里侧 l O c m，按巷道内轮廓，每 2 0 c m设一个喷头，向密闭门喷水，水源来自从回风井立眼下来的饮用水，硐室通道两端外部门的里侧均设喷水防火系统。4道密闭门的外墙体均设置防火观察孔，平时用于通风，急救时用于观测灾情。 5 供电系统图供电系统见图4 电源来自地面，专为硐室照明用，电缆从回风口进入。此线路为专用线路，只供电给避难硐室有关的设备，禁止携带其他负荷。分绞 I 连络 1 分绞 l 总绞绳卡、间距6 m QC 8 3 - 8 0 N Q C8 3 - 8 0 D W8 0 -2 0 0 佻 I 、、 J 绞车局扇 QC 8 3 1 2 0 QC 8 3 - 8 0 D W8 0 2 0 0 热风控制开关局扇远方操纵 2 变场地乙线3 8 0 V △ △ △ △ △ 爆灯昏防爆灯昏防爆灯昏防爆灯昏防爆灯昏 G1 防爆电话广‘ 烟雾探头明温度探头 C t t 4 探头 C O 探头调度绞车J D 一 2 5 绳图 4避难硐室供电系统图 6 通讯系统硐室内设有电话，直通矿调度室和采区调度室，该线路为专用线路不允许接其他分机。 7 空气检测系统专用监测系统用于避难硐室，内设瓦斯传感器、一氧化碳传感器、温度传感器、烟雾传感器。避难人员进入硐室是否使用贮存的化学氧自救器，必须首先观察这四个传感器显示的数值，及现场的具体情况做出判断。 8 生活系统～设一个卫生间。卫生间排污口通过一根 6寸钢管插入水仓中。钢管上部有一个蛇形弯管，起密封作用，用来防止水仓空仓时有度有害气体经水仓卫生间硐室内，危及人员安全。卫生间用水来自饮 ●I 门每正向闭道均两．丑密两道反，鬈一， ___ _●l _ _ J 斓 ● L 懈一潲～ ● - 1 9 8 中国安全生产科学技术第 5卷用水。饮水。通过回风立眼设一个专用的饮水管路。下部有减压阀门。井下贮存 2 O 套饮水器具。食物。如果避难时间较长，人员无法升井，井下人员及时与地面联系，可通过回风立眼用钢丝绳下放食物，也可用饮水管下放流体食物。 9 自动启动系统硐室内设自动启动系统专用按扭。当第一个避难人员进入硐室后，立即按动按扭，自动启动系统立即开始工作，届时，地面的局扇自动启动向井下送风，供电系统开始正常工作，硐室内的照明、监测监控系统开始正常工作，饮用水管开始供水。4道密闭门的观察孔立即人工关闭，立即以报警的形式通知采区调度室及矿调度室。但通讯系统不在自动启动系统范围内，平时必须保证通讯畅通。如有自动启动系统故障，也可通过电话向地面汇报，以形成双重保险。 1 O 医疗救护为了使伤员得到及时的救治，减少伤亡及痛苦，硐室内备有 l 0副担架， 2 0个急救包。急救包内有一定量的绷带、止血药及其它应急药品。 1 1 避难硐室的日常维护硐室内有专人管理，每周对室内设施进行一次试验，及时进行维护、保养，以保证设备的正常运转。医疗器械必须密封的，过期或失效的必须及时更换。硐室内不得锁门，保证灾难时人员随时可以进入避难。 1 2 避灾时的应急指挥及工人培训进入避难硐室后要听从统一指挥。指挥人员为带班的矿领导或带班的采区领导，级别相同时以职称的高低为主，职称相同时，以通风专业为主，总指挥必须及时向地面汇报情况，请示下一步工作，但总指挥在紧急情况下有权作出决定，并立即报告给地面指挥系统。必须及时对工作进行培训。新工人人井前老工人每月月初都要进行一次避灾培训。内容为进入硐室后启动应急系统，使用室内设施，听从指挥员的统一安排等。并且每季度进行一次避灾演习。使工人、干部能熟练地掌握避灾方面的知识，并很好的运用。掌握急救方面的知识，减小事故伤亡程度，减轻伤员痛苦。 5 结语建立井下避难硐室，对于爆炸事故的幸存者来说，就是一个通向求生道路的中转加油站。它可以使众多的等待救助的人员获得求生的可能，也可以使危重伤员在此进行简单的急救包扎，遇险人员的自救机会，随着时间的推移，煤矿抗灾能力将会逐渐加大，避难硐室的效果将越加明显。参考文献 [ 1 ] 赵利安，王铁力．国外井工矿避灾硐室的应用及启示 [ J ] ，煤矿安全， 2 0 0 8 2 8 8 8 9 Z h a o L i - a n ．W a n g T i e - l i ． Ap p l i c a t i o n a n d I n s p i r a t i o n o f r e f u g e c h a m b e r i n f o r e i g n m i n e [ J ] ，C o a l Mi n e S a f e t y ． 2 0 0 8 2 ． 8 8～ 8 9 [ 2 ] 隋鹏程．矿工自救与避难硐室[ J ] ，现代职业安全， 2 0 0 7 ， 7 7 1 8 6 8 7 S u i P e n g c h e n g ． S e rf - h e l p a n d r e f u g e c h a mb e r f o r Mi n e r [ J ] ．Mo d e rn O c c u p a t i o n a l S a f e t y ， 2 0 0 7 ， 7 7 1 ．8 6 8 7 [ 3 ] 陈文学．煤矿重大事故风险监控与应急救援方法体系研究[ D] ，山东科技大学硕士论文， 2 0 0 5 3 5～ 3 7 C h e n We n x u e ．T h e S t u d y o f t h e m e t h o d s y s t e m o f ma j o r a c c i d e n t r i s k mo n i t o r an d e me r g e n c y p r o c e d u r e i n c o a l m i n e [ D] ．S h a n d o n g U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o - g Y Ma s t e r t h e s i s ．2 0 0 5 ． 3 53 7 [ 4 ] 周心权，吴兵．矿井火灾救灾理论与实践[ M] ．北京煤炭工业出版社， 1 9 9 6 7 6 7 7 Z h o u Xi n - q u a n ．W u B i n g ． T h e o r y a n d P r a c t i c e o f Mi n e fi r e d i s a s t e r r e l i e f ．C o a l I n d u s t ry P r e s s ． 1 9 9 6 ． 7 6-7 7 [ 5 ] 于不凡．煤矿瓦斯灾害防治及利用技术手册 [ M] ．北京煤炭工业出版社， 2 0 0 5 7 6 8～7 6 9 Yu B u - f a n ．T h e t e c h n i c a l ma n u a l s o f p r e v e n t i o n a n d t h e u s e fo r g a s d i s a s t e r i n c o a l mi n e[ M] ．C o a l I n d u s t ry P r e s s ．2 0 0 5 ．7 6 8～7 6 9 [ 6 ] 赵全福．煤矿安全手册[ M] ．北京煤炭工业出版社， 1 9 9 2 1 0 2～1 0 4 Z h a o Q u a n f u ．C o a l Mi n e S af e ty Ma n u a l [ M] ．C o a l I n d u s t r y P r e s s ． 1 9 9 2 ． 1 0 21 0 4 、 [ 7 ] 梅国栋．影响我国煤矿安全生产的主要因素分析[ J ] ，中国安全生产科学技术， 2 0 0 8 3 8 68 7 Me i Gu o d ang ．An a l y s i s o n ma i n f a c t o r s e ff e c t i n g s afe t y p r o d u c t i o n i n c h i n a S c o a l i n d u s t r y．J o u r n al o f S afe t y S c i ． e n c e a n d T e c h n o l o g y ， 2 0 0 8 3 ． 8 68 7