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第3 4 卷增刊 煤 矿 安 全 2 0 0 3 年9 月 煤 矿 安 全 技 术 发 展 与 贡 献 文章编号 1 0 0 3 4 9 6 X 2 0 0 3 Z K一0 0 3 30 4 煤矿救护装备研究的发展与贡献 矿业救 护装备技 术中心 煤炭科学研 究总院 抚顺分院， 辽宁 抚顺 1 1 3 O 0 1 摘要 文章详细回顾我院矿山救护专业科研工作 5 0年来的光辉历程， 阐述了设置矿山救护装 备专业的重要性 ， 用大量被应用的科研 成果 ， 表 明了我 院矿山救护专业科研工作在煤矿安全生产 中的作 用。 关键词 救护装备 ； 自救 器； 呼吸 器； 生氧剂 中图分类号 1 1 ] r 7 7 4 文献标识码C 1概述 我 国煤炭资源 丰富 ， 储量 多， 分 布广 ， 是我 国 的主要 能源 。但是煤矿的 自然条件差 、 灾害多 ， 时 刻威胁着煤矿的安全生产及矿工的生命安全 。通 过对 6 2 8个 国有重点煤矿 的调查表 明 ， 高瓦斯矿 井 和有煤与瓦斯 突出灾害 的矿井 占 4 9 ． 2 ％， 煤层 有 自然发火危险的矿井 占 5 7 ． 5 ％， 有煤尘爆炸危 险的矿井 占8 9 ． 5 ％ 。此外， 有些矿井还有冲击地 压 、 岩爆 、 矿震等 自然灾 害 ， 有些矿井受到地热高 温的危害 ， 有 些矿井则受 到岩溶水等威胁 。因此 防灾 、 救灾是保证煤矿安全生产 、 健康发展的一项 十分重要而艰巨的工作。 抚顺分院在 1 9 5 3年成立之初 ， 便开展了矿山 救护装备研制工作。第一个研究项目是配合引进 前苏联 P KK一2型 4 h氧气呼吸器 ， 研制与之 配 套的 c c h 吸 收 剂 氢 氧 化 钙。 为提 高 吸 收 c c h性能又研 制 出新 型 c c h吸 收剂氢 氧化 锂 。研制过滤 式 自救器用 的药 剂C o 氧化 触 媒及干燥 剂。 当时 的工作 均 以研 制化学 药剂 为 主 。接着 与有关 的煤矿安全仪 器厂合作 ， 与 国外 合作 ， 工作范围逐步扩展到矿 工使 用 的 自救 器和 矿 山救护队员使用的氧气呼吸器的研制与生产。 2 5 0年来矿山救护装备的科研成果 2 ． 1 研 制 成 功 5类呼 吸 器及 自救 器使 用的 药荆 1 c c h吸 收剂。① 氢 氧化 钙。1 9 5 3年 ， 为 配合我 国引进前苏联 4 h氧气 呼吸器 ， 我 院承担 了煤炭部课题 ， 研制与之配套 的 c o2吸收剂 氢氧化钙 。至今我 国氧气 呼吸器 、 压缩 氧 自救 器 中仍使用氢氧化钙做 c o2 吸收剂。② 氢氧化锂。 4 h氧气呼吸器使用氢氧化钙做 c o 2 吸收剂时， 装药量约为 1 ． 8 N2 ． 0 ， 佩带 时呼吸温度 较高 ， 烫嗓子， 所以我院于 1 9 7 6年又研制了一种新型 c o2 吸收剂氢氧化锂。 2 C O氧化触媒。这是过滤式 自救器使用 的过滤剂 ， 它可在常 温下将有毒 的 C o转化成无 毒的 c o 2 ， 目前广泛地使用在过滤式 自救器 中。 但该 C O触媒也有缺点 强度小 ， 粉尘大， 如果提 高强度 ， 则吸收 C o性能降低。 3 过滤式 自救器用干燥剂。C O氧化触媒 在受潮后会中毒失效。为保证 CO 氧化触媒能将 有剧毒的 CO 有效 地转化 成无 毒 的 c o 2 ， 必须 研 制一种高效干燥剂 。我 院于 1 9 8 1年用活性炭 做 载体 ， 浸氯化钙 C a C I 2 、 浸溴盐 L i B r 及 锌盐 可 得 2种干燥剂 ， 将 此干燥剂装 填在 过滤式 自救器 药罐前层 ， 捕吸流动空气 中水汽的效率很高 ， 保护 C o氧化触媒免受水汽 中毒而失效 。 目前 干燥剂 已广泛地使用在过滤式 自救器中。 ． 4 化学氧自救器用生氧剂。① Ⅱ型 K O 2 药 粒。生氧剂装在化学氧 自救器中， 能吸收人呼出 的水 汽和 c o 2 ， 生成氧气 供人 呼吸维持 生命。 1 9 8 1 年我院研制成功 Ⅱ型 K 药粒， 第一次用 K C h做为化学氧自救器的生氧剂 ， 填补了国内空 3 3 维普资讯 第3 4 卷增刊 煤 矿 安 全 2 0 0 3 年9 月 白 ， 装填在 A Z G一4 0 、 A z H- 一4 0型化学 氧 自救 器 中。因为 K0 2药粒 为不规 则形 ， 有棱 角 ， 长期 携 带摩擦会产生许 多粉尘 ， 同时 自救器结构欠佳 、 气 囊布选材不 当， 导致 自救器存在着火 、 爆 炸 、 使用 中途断氧等严 重问题 。所 以我 院开始攻关 ， 做 了 大量试验 ， 把 K 0 2 滚磨， 磨去棱角， 形成滚磨 Ⅱ型 K02 药粒 ， 减少 了大量 粉尘 ， 保 证 了化学 氧 自救 器的正常生产 。②生氧剂 K0 2药 片。1 9 8 8年 完 成了国家“ 八五” 攻关课题“ 超氧化钾 K 0 2 药片成 型工艺的研究 ” ， 研制 出片状 K0 2生氧 剂。 目前 世界上只有法国液体空气公司和我 国生产 片状生 氧剂 。片状生氧剂装在 自救器中 ， 粉尘大大减少 ， 呼吸阻力小， 佩戴舒适 ， 使用安全性高。由我院自 己生产 ， 已形成稳定生产能力 ， 且产品性能不断提 高， 大量出口， 产品销往德国、 英国、 美国等。该成 果于 1 9 9 8年获国家煤炭工业局科技进步一等奖。 5 用起动药剂作化学氧 自救器 的起动装置。 超氧化钾生氧剂在化 学氧 自救器 中 ， 由于使用初 期温度低， 放氧量达不到呼吸生理要求。为了弥 补初期温度低 ， 自救器必须有初期快速生氧装置 。 早期的初期起动药块反应温度高、 产生氢气， 能导 致起动药块着火 ， 引起 自救 器爆 炸。1 9 7 7年我院 研 制 的低 铝粉起 动药 剂 ， 反应温 度低 ， 不产 生氢 气 ， 解决了着火问题 。 2 ． 2过 滤 式 自救 器 1 AZ L - _ 4 5型 自救器 ； 2 AZ L - _ 4 0型过滤式 自救器 ； 3 AZ L - - 6 0型过滤式 自救器 ； 4 A Z L - 一 9 0型过滤式 自救器。 形成 了防护 时间 为 4 0 mi n 、 4 5 mi n 、 6 0 mi n 、 9 0 mi n的系列产 品。 ， 1 9 8 7 1 9 8 8年完成了过滤式自救器修复再 生的试验 ， 使过期 自救器经一 系列加工处理后得 到重新使 用 ， 并于 1 9 8 3年研制成功 了 Z J一1 、 Z J 一 2型过滤式 自救器气密检查仪。 自 救器 日常维护最重要的是保证气密性， 如 果 自救器漏气失效， 当矿井发生事故时， 将危及佩 戴人的生命。因此规定 随身携带的自救器， 每月 检查一次气密， 固定存放的每 3 个月检查一次。 受到剧烈 撞击 怀疑 漏气 时应 随时进 行气 密性 检 查 。以前采用 的是原始 落后 的“ 湿法” 检查 ， 即把 自救器放在 6 0 ℃ 以上 的热水 中 1 mi n ， 看是 否 冒 34 泡。其缺点是 ①遇到漏孔大 的， 导致 自救器 内进 水失效， 严重者自救器进水不被人发现 ， 易使佩戴 者戴带失效的自救器而发生事故。②效率低 、 精 度差； ③加剧 自救器的腐蚀和内部橡胶件的老化； ④无法实现在井下检查 。 2 ． 3 化 学氧 自救器 化学氧 自救器是 生 氧剂 与人 呼 出气 体 中 的 c o 2 及水汽发生化学 反应 ， 生成氧气 的个 人呼 吸 保护装置。由于化学氧自救器能实现人体呼吸与 外界空气隔绝 ， 不受外 界气体 的影 响和限制 ， 因此 可以在各种有毒有害气体环境中及缺氧地区， 作 为个人呼吸保护逃生之用。 我国煤矿井型各不相 同 ， 有 中小型矿井 和大 型矿井 ， 仅生产一种规格型号 的 自救 器 ， 不能适应 实际救灾工作 的需要 ， 需要 系列 配套产 品。所 以 我院曾开发出我 国第一代 A Z G系列产品 、 第 二代 A Z H系列 产 品及 第 三代 OS R 系列 化 学 氧 自救 器 ， 按使用时间分为 1 5 mi n 、 2 0 mi n 、 4 0 mi n及 6 0 mi n型 。 在 A Z G停用后 ， 第二代化学氧自救器中应用 最好、 销量最大的是 A z H - 一 4 0型， 但 由于其结构 是为装填 K 02药粒 而设计 的， 改成装 填 K 02药 片导致了 自救器防护性能不好 ， 当时 K02 药 粒已 经禁止生产 。所以为满足煤矿正常生产对 自救器 的需要， 大力推广 K 0 2 药片， 必须设计出适合填 装 K 0 2 药片的高安全性能的化学氧 自救器。 为 此 ， 1 9 9 3年我院成功地完成 了“ 八 五” 课题第 三代“ O S R系列化学氧 自救器 ” 的研制 填装粉尘 少的 K 02 药 片， 且用氧烛 做初期启 动装 置 ， 大大 提高了化学氧自救器水平。防护时间为 2 0 min 、 4 0 mi n 、 6 0 mi n ， 解决 了 A z H- -4 0等 型号 自． 救器 呼吸阻力大 、 c o 2 平均浓度偏高 、 性能不稳定 等问 题 。 目前 O S R u4 0型 自救器 已 由抚顺分 院大批 生产 ， 它在 4 0 mi n同类 型 自救器 中， 重量最轻 、 体 积最小 、 性 能最好 。 1 9 9 8年 ， 为 了使我 国化学氧 自救器水平 与国 际标准接轨 ， 我院完成了煤炭部课题“ 符合欧共体 标准的化学氧 自 救器的研制与开发” ， 首次开发的 高标准化学氧自救器型号为 0 s R 一3 0 C， 采用独 特气路结构， 降低了呼吸阻力和吸气温度， 达到国 际先进水平 ， 1 9 9 9 年获国家实用新型专利。 1 9 8 4年研 制成功 的 Z I 一2型气 密检查 仪除 维普资讯 第3 4 卷增刊 煤矿 安 全 2 0 o 3 年9 月 具备 Z J 一1 型的优点外 ， 还增设了高压档 1 3 ． 3 4 ～ 1 4 k P a 。除煤矿使用外， 国家检测中心和部级 质量监督站， 以及自救器制造厂和修复厂等， 都利 用此高压档做化学氧和过滤式 自救器 的高压气密 性检验。用本仪器的具体操作方法已纳入行业标 准 MI 5 1 9 9 5隔绝式化学氧自救器 第 6 ． 5 ． 1 条、 MI v 7 0 9 1 9 9 7 煤矿用一氧化碳过滤式 自 救器 第 6 ． 4 ． 2 ． 1条 以及 国家标准 G B 8 1 6 08 7 矿用一氧化碳过滤式 自救器试验方法 第 1 ． 4 ． 2 ． 1 条。该产品 1 9 8 5年获 我 国首 届煤炭 工业科技 成果交易会银质奖 。 为配合 O S R系列化学氧自救研究开发 ， 分院 建立 了符合国际标准的仿人呼吸检验装置。①可 随时调 出呼吸量为 3 0 L ／ mi n 、 吸气浓 度为 4 ． 5 ％ c o 2 、 呼吸频率 2 0次／ m i n的程序， 按照欧共体各 项标准进行 自救器检验 ； ②可 随时调 出呼吸量 3 5 L ／ mi n 、 吸气浓度 4 ． 5 ％c o 2 、 呼 吸频率 2 0次／ mi n 的程序 。 按照欧共体各项标准进行 自救器检验 ； ③ 可随时调 出呼吸量 5 0 L／ mi n 、 吸气浓度 5 ％c o2 、 呼吸频率 2 5次／ m i n的程序， 按照欧共体各项标 准进行 自救器检验 ； ④可随时调 出呼吸量 3 57 5 3 5 L ／ mi n变换功量检验 的程序 ， 按照欧共体各 项标准进行 自救器检验。 2 0 0 2年 。 我 院成 功 地 完 成 了 林 业 部 课 题 “ AHH1 0森林消 防化学氧逃生呼吸器” ， 首 次把 自 救器应用到 了森林行 业。A HH1 0森林 消防化学 氧逃生呼吸器是森林扑火人员在浓烟 、 缺氧 、 有毒 气体和高温气体的危险环境中， 佩戴逃生时使用 的呼 吸保护器具 。其结构主要是根据森林消防人 员在林 区扑火 的特点而设计。主要表现在该森林 消防化学氧逃生呼吸器体积小、 重量轻、 携带使用 方便快 捷 ， 气囊采用 阻燃 、 防辐射热材料 ， 采用半 面罩式结构等方面 。 2 ． 4 化学氧集体供氧装置 近几年 ， 我国化学氧 自救器向小型化发展， 使 用时间为 1 5 ～2 0 mi n的化学 氧 自救器普遍 受到 现场欢迎 ， 因其体积小 、 重量轻 、 便于携带 ， 但也有 逃生距离较短的弊端 。为了增加使用这些小型 自 救器的安全系数 。 1 9 9 5年 ， 完成 了“ 矿工 自救 系统 | { 1 G一1型化 学氧集 体救护供 氧装 置” 。它 可 以同时为 6名矿工提拱 3 h的连续供氧。当井 下发生瓦斯爆炸 、 突 出灾害时 ， 矿工佩戴 的小型化 学氧自救器到矿工集体供氧装置处待救 ， 或更换 时间较长 的化学氧 自救器继续退 出灾区。 其主要 技术参数 额定 防护时 间 6人 1 8 0 mi n ； 箱 体 外 形 尺 寸 9 0 0 n l r n3 5 0 r n l T l 9 5 0 m m； 质量 6 4 k g 不包括贮存 自救器质量 ； 集体 供氧装置为 口具鼻夹式， 箱 内储备 1 5 mi n或 6 0 mi n型化学 氧 自救器 可随采掘 工作面移 动 ； 吸气 温度 4 0 ℃ ， 呼 吸阻 力 脉 动 阻力 4 9 0 P a co2 2 1％ 。 2 ． 5 氧 气呼吸 器及配套装备 ． 1 负压氧气呼 吸器 。我 国绝 大部分煤矿过 去在抢险救灾中使用国产的隔绝循环式氧气呼吸 器， 即负压型氧气呼吸器。这种呼吸器在使用时， 人的呼吸系统与呼吸器低压系统形成循环方式， 并且与外界气 体 隔绝 。因此 ， 在煤矿救 灾 中起到 了一定 的作用 。 2 正压氧气呼 吸器 。①将 A HY 6型负压呼 吸器改成正压呼吸器。由于使用负压氧气呼吸器 时。 人在呼吸过程中的吸气是负压状态， 所以在使 用过程中有 5 0 ％的时间存在着外界毒气向系统 渗漏的危险性 ， 救 护队员 的生命安 全不能得 到保 证。随着煤炭工业的发展， 矿井采用了大量的合 成橡胶、 塑料等材料， 在火灾过程中将产生大量的 氰化氢、 氯化氢等剧毒气体 ， 这种情况下， 口具、 鼻 夹脱落以及救护队员在灾区通过口具讲话 ， 微量 毒气的泄露都将直接威胁佩戴人员生命安全。从 2 0 世纪 5 0年代至今， 我国矿山救护队一直使用 老式的负压氧气呼吸器作为个人防护仪器。为了 彻底改变我国救护队装备的落后面貌， 根据国家 经贸委下达的新产 品开发任务 。鉴于从 国J , la J I 进 的正压呼吸器价格昂贵， 以及矿山救护队大量装 备 A H Y 6型负压氧气呼吸器的现状， 1 9 9 9年我院 完成 了将 A HY 6型负 压呼 吸器改成 正压 呼 吸器 的研制 ， 目前已改制了 5 0 0 余台正压呼吸器提供 给现场使用 。②P B 4型 4 h正压氧气呼 吸器 。在 将 A HY6型 负压呼 吸器改成 正压 呼吸器 技术 基 础上 ， 2 0 0 0年我院研制成 功了 P B 4型 4 h正压氧 气呼吸器， 并 申请 了国家专利， 已生产约 1 0 0 0 台。KF一1型 4 h正压氧气呼吸器。正压 氧气 呼吸器在国内发展趋势是体积小、 重量轻 、 性能可 靠、 佩戴舒适 、 使用维护方便 ， 价格合理。因此， 2 0 0 1年我 院和 日本川重防灾株 式会社合作 ， 研 制 3 5 维普资讯 第3 4 卷增刊 煤 矿 安 全 2 0 0 3 年9 月 成功 了 KF一1型 4 h正压 氧气 呼 吸器。K F一1 保留了川重 OX YG E Ml l正压氧气 呼吸器供氧 充足、 运行可靠、 呼吸阻力小 、 重量轻、 体积小等特 点， 是结合中国矿山救护队的实际需要开发的4 h 呼吸器， 达到国际同类产品水平。已由我院推广 生 产 约 1 0 0 0台 。 3 C T--2 5 0型氧气 充填泵。为配合 氧气 呼 吸器 的生产 ， 1 9 8 8年 ， 我 院与 瓦房店化工 机械厂 合作研制成功了呼吸器配套装备“ 5 0 型氧 气充填泵” 。该泵最 高工作 压力可达 2 5 MP a ， 大 大超过 了现用呼吸器中氧气瓶气压 2 0 MP a的要 求。特别是泵 的柱塞密封材料 无毒性 ， 不 污染 被 充氧气 ， 符合 GB 8 9 8 2 --8 8 “ 医用氧气” 的要求 ， 受 到煤矿的普遍欢迎 。到 1 9 9 1年末 已有 2 5 7台在 煤矿应用 。 3 5 0年来建立 了多种矿 山救护实验室 1 符 合煤炭行业标 准 的 C O 氧化 触媒分析 化验室 ； 2 符合煤炭行业标准 的干燥剂分析化验室 ； 3 超氧化钾生氧剂分析化验室 ； 4 符合煤炭行业标准的过滤式自救器仿人 呼吸检验 室 ； 5 符合煤炭行业标准的化学氧 自救器仿人 呼吸检验室 ； 6 符合国际标准的化学氧 自救器仿人呼吸 检验室 ； 7 救护队员及矿工 呼吸生理参数测定 实验 室 。 目前 ， 矿 山、 化工厂 、 高层建筑 火灾 的 自救 装 备， 亟需提高防毒安全系数和进行新品种的研究。 这些装备、 仪器都涉及人体的呼吸生理参数、 灾害 环境及专用药剂和材料的开发 。有计划地进行救 护行业 的基 础研究 、 建立 标准 、 研究 开发新 产 品 等 ， 这 样 的基 础研 究工作 在企 业进行 很困难 ， 因 此 ， 更加体现 了我 院矿 山救护装备 中心实验室在 煤炭行业 中的重要性 。该实验室具有心肺功能平 板作功仪 、 自行车功率计等， 用于测定救护队员及 矿工在各种动态和静态做功时的呼吸生理参数， 并进行基础理论研究 。 3 6 4 在生产 中的应用 我院的 3 5 项矿山救护科研成果大都在各大 安全仪器厂推广应用， 为提高我国矿山救护装备 水平做出了很大贡献。我 院先后批量生产过滤式 自救器用 C o氧化触媒及 干燥剂 ， 现由太原 、 湖南 等单位大批 生产。片状 K0 2生氧 剂 由抚顺 分 院 救护中心生产， 常年出口， 曾是煤科总院系统第一 个出 口产品， 现 已形成稳定生产能力 ， 是抚顺分院 的拳头产品。批量生产 0S R一4 0化学氧 自救器 、 AZ H一2 0型化学氧 自救 器 、 AZ L一6 0 A型过滤 式 自救器 、 修复过滤式 自救器 、 P B 4型正压氧气呼吸 器 、 KF一1型 4 h正压氧气呼吸器等 ， 创造了 良好 的经济效益和社会效益。实现了科技企业的跨越 式发展。 5 编制矿 山救护装备国家及行业标 准 应用我院的科研成果、 检验方法及检验装置， 编制 出 了很多 国家标准 、 行业标准 、 企业标准 ， 被 国家质量检验中心或各生产厂家采用， 成为监控 全国呼吸器 、 自救器及其所 用药剂 的生产质量 的 手段。主持编制的检验标准如下 1 矿 用 一 氧 化 碳 过 滤 式 自救 器 行 业 标 准 Ⅳ【 1 0 9 -- 1 9 9 7 2 矿 用 一 氧 化 碳 过 滤 式 自救 器国 家 标 准 GB 8 1 5 9--8 1 6 7 3 隔绝 式 化 学 氧 自救 器 行 业 标 准 M， r 4 2 5 1 99 5； 4 氯酸盐生氧起动器 行业标准 MT 4 2 6 - - - 1 9 9 5 ； 5 超 氧化 钾 片状 生 氧 剂技 术 条 件 行 业标 准 M T4 2 7 -- 1 9 9 5； 6 隔 绝 式 压 缩 氧 呼 吸 器 行 业 标 准 M， r 4 5 3 1 9 9 5； 7 隔 绝 式 压 缩 氧 自救 器 行 业 标 准 Mr 7 1 1 1 9 9 7； 8 压缩氧呼吸器和压缩氧自救器用二氧化碳吸 收 剂一氢 氧 化 钙 技 术 条 件 行 业 标 准 Mr 1 5 4 1 9 9 5 9 隔绝 式 正 压 氧 呼 吸器 行 业 标 准 Mr 8 6 7 2 0 0 0 。 维普资讯