煤矿井下永久避难硐室方案.doc

煤矿井下永久避难硐室 技 术 方 案 中国科学院武汉岩土力学研究所河南省济源市矿用电器有限责任公司 联合研制 一、前言 国家安全监管总局国家煤矿安监局关于建设完善煤矿井下安全避险“六大系统”的通知安监总煤装〔2010〕146号、国家安全监管总局国家煤矿安监局关于印发煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定的通知安监总煤装〔2011〕15号、国家安全监管总局国家煤矿安监局关于印发煤矿井下安全避险“六大系统”建设完善基本规范试行的通知安监总煤装〔2011〕33号。 二、紧急避险设施分布依据及地点 根据国家安全监管总局国家煤矿安监局关于印发煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定的通知安监总煤装[2011]15号文件中第5条“永久避难硐室是指设置在井底车场、水平大巷、采区盘区避难路线上,具有紧急避险功能的井下专用巷道硐室,服务于整个矿井、水平或采区,服务年限一般不低于5年;临时避难硐室是指设置在采掘区域或采区避难路线上,具有紧急避险功能的井下专用巷道硐室,主要服务于采掘工作面及其附近区域,服务年限一般不大于5年;可移动式救生舱是指可通过牵引、吊装等方式实现移动,适应井下采掘作业地点变化要求的避险设施。”的规定。另外考虑到避难硐室不宜设置在变电所、火药库或者停车点,因为它们存在火灾隐患;避难硐室还应该远离各种地质构造区域,如断层、岩层断裂破碎带,大的地下位移如地震有可能破坏避难硐室及其内部设备;避难硐室的位置还要考虑不能设置在井下容易积水的地点,避免水患,要选择在足够强度的煤层或者岩层中,并且要有足够的非可燃物保护厚度。 100人避难硐室布置图仅供参考 三、避难硐室的技术要求 1、避难硐室主要技术参数及技术要求 ①永久避难硐室可容纳人数 100人; ②有效防护时间h≥120; ③生存硐室CO浓度ppm≤24; ④生存硐室CO2平均浓度≤1; ⑤生存硐室O2平均浓度18.523; ⑥生存硐室CH4平均浓度≤1; ⑦生存硐室内外的压差pa100500正压; ⑧生存硐室内部最高温度℃≤35; ⑨生存硐室内部最高湿度≤85; ⑩压风供氧量≥0.3m/分钟人; ⑾压缩氧供氧量≥0.5L/分钟人; ⑿CO2吸收能力不低于0.5L/分钟人; ⒀CO处理能力20分钟内将CO浓度由0.04降到0.0024以下; ⒁永久避难硐室生存空间每人≥1㎡,过渡室的净面积应不小于3.0㎡; 2、避难硐室规格 避难硐室生存室内按避难人数100人计算,每人的有效使用面积应不小于1.0m2,过渡室的净面积应不小于3.0m2的使用面积计算。 3、避难硐室系统设计要求和系统组成部分 避难硐室采用2套向外开启的防爆门结构。外侧第一道门采用既能抵挡一定强度的冲击波,又能阻挡有毒有害气体的避难硐室用防爆门;第二道门采用能阻挡有毒有害气体的密闭门。两道门之间为过渡室,密闭门之内为避险生存室。防护密闭门上设观察窗,门墙设单向排水管和单向排气管,排水管和排气管加装手动阀门。过渡室内设压缩空气幕和压气喷淋装置。 避难硐室的系统主要组成包括安全防护系统、压缩空气幕和喷淋装置、供氧系统、空气净化及循环系统、制冷系统、环境监控系统、动力保障系统及其附属系统等。 ① 安全防护系统 a第一道防爆门防爆门的设计遵循灵活、快捷、手动、密闭性良好等原则。门体要求能够抵御瞬时1260℃的高温、1.70 MPa的爆炸冲波。为了加强其抗冲击波能力,安装时在门框上整体灌注混凝土墙体,四周掏槽深度不小于0.3m,门前设不少于五趟单向排气管和一趟单向排水管,排水管和排气管应加装手动阀门。门体的结构设计采用绕流和分流技术,防爆门上设观察窗。 b第二道密闭门采用能阻挡有毒有害气体的密闭门。 c 压缩空气幕和喷淋装置空气幕系统安装在两端防护密闭门处,由于避险人员在开启硐室第一道防爆门的过程会带入一定浓度的CO及其它有毒有害,及易造成对避险人员的二次伤害。气幕洗气系统的功能是将压缩空气通过喷气气幕释放大量的气流将有毒气体驱之门外,目的是阻隔逃生人员进入避难 硐室时有毒有害气体的进入。空气幕系统的动力采用高压空气,系统的启动与硐室密闭门相连动,使得在密闭门打开后,在门口形成气幕门。硐室门开启时,压缩空气幕自动打开喷淋,关闭舱门后,压缩空气幕自动关闭,打开压缩空气喷淋装置5S后过渡室压力大于200Pa打开压风管道喷淋装置2S后过渡室压力大于200Pa;过渡舱每次能容纳25人按100人硐室设计,需要开启4次舱门,每次空气幕和喷淋装置的开启时间为30S。 ②供氧系统 a通过矿内压缩空气管线供氧灾变时期矿井压风系统完好无损时,首选矿井压风系统对避难硐室提供新鲜空气;外部装有接入矿井压风系统的接口,通过三级过滤过滤精度达到0.01 mm、活性炭除异味、减压消音为救生舱提供新鲜空气。 b通过生存内储藏的高压氧气瓶和氧气控制箱进行集中供氧,经过一级、二级减压系统和消音器,使高压氧气变为0.1MPa,再由转子流量计按进入硐室的人数确定供氧量; c 供氧量不低于0.5升/分钟人. ③环境净化系统 由隔爆型风扇调速器和矿用浇封型电动风扇必须有安标证、净化箱和处理药剂等组成。 a环境净化系统采用积木式抽屉结构,净化效率高,更换方便;由气体净化剂层、木炭层、风道和空气驱动装置组成,能去除有毒有害气体并有效清除人体夹带和人体活动产生的二氧化碳、一氧化碳、氨气、硫化氢、挥发性有机物等; b各种化学药剂应真空包装,粉尘率小于2; c 舱内空气循环系统流量在20L/min以上,为被困人员提供一个安全、舒适的环境; d 处理二氧化碳的能力不低于0.5升/分钟人,处理一氧化碳的能力应能保证在20分钟内将一氧化碳浓度由0.04降到0.0024以下。 ④制冷除湿温湿度调节系统由煤矿救生舱用防爆空调装置、蓄冰箱、隔爆型风扇调速器和矿用浇封型电动风扇组成。 ⑤环境监测系统传感器、电源控制箱和监视器必须进行本安关联试验 a多种检测手段齐备高精度传感器、四合一多气体检测仪、气体检测管; b内置本安型监视器,大屏幕实时显示硐室内外的温度、湿度、气体O2、CO2、CO、CH4、H2S以及救生舱所在煤矿曾经出现过的其它有毒气体浓度; c通过监视器监控分站自动把数据上传到地面调度室,图表显示并保存; d友好的中文界面,柔美语音报警;并具有语音提示生存室内环境状况,指导入舱人员进行必要的操作; ⑥动力保障系统 a动力保障系统由矿用隔爆兼本质安全型电源箱、外接电源和备用电源组成。外接电源作为煤矿正常生产时降温系统制冰、视频信号采集、传感器监测、 备用电池充电等的动力。当灾害发生后外部电源中断时，备用电源自动启动； b舱体内置先进可靠的隔爆兼本安型型锂离子蓄电池为救生舱内的设备提 供至少 120h 的动力支持，总容量达 1800Ah单台容量 60 Ah； c备用电源具备自动充电、电量显示、均衡充电、均衡放电等电源管理和 过充、过放等安全保护功能； ⑦通讯系统 a设置有直通调度室的固定电话； b具备与井下无线通讯网连接的接口及设备； c在每个避难硐室的入口处放置人员定位系统--动态目标识别器，和矿方 的人员定位管理系统对接，对硐室的人员进行管理。 ⑧室照明及室外指示系统 a室内采用本质安全型 LED 灯照明，为入室人员提供一个柔和的环境； b室内应配备额定人数 0.5 倍的矿灯和 1.5 倍的自救器，以供能安全出舱 逃生时使用； c室内外采用反光标志作为硐室在黑暗环境下的逃生指示，指引硐室的位 置所在； d 室外放置两个本质安全型的频闪灯，具有超高亮度和高穿透性，为遇险 人员提供逃生指示； ⑨生存保障和附属系统 a室内储有食物、饮用水、急救药品苏生器等备用物品，满足避险人员额 定防护时间内的生命供给； b配备必要的应急维修所需工具箱、灭火器、担架等； c舒适的座椅、免冲水打包厕所 、垃圾箱等； d 具有自动苏生器、隔绝式正压氧气呼吸器、工具箱、灯光指示牌。