矿用救生舱中人体自身代谢一氧化碳规律分析
基于集成创新理论的矿用救生舱设计研究
基于集成创新理论的矿用救生舱设计研究随着矿业行业的不断发展，人们对矿工生命安全的关注越来越高。
在矿井事故中，救生舱是保障矿工生命安全的重要设备之一。
因此，研究救生舱的设计变得非常必要。
本文将运用集成创新理论，探究矿用救生舱的设计，以提高其安全性和可靠性。
首先，根据集成创新理论，我们需要在设计中提高系统可靠性和减少故障率。
为了实现这个目标，矿用救生舱的设计应该符合人体工程学原理，使得它方便矿工在紧急情况下使用。
因此，它应该设计得足够宽敞，能够容纳多人同时逗留。
此外，它的内部应该设有床铺、饮水、照明等基本设施，以满足矿工的需求。
救生舱需要考虑的另一个方面是其刚度和强度。
它应该具备足够的刚度和强度，以保证其能够承受当地的艰难条件。
其次，我们需要保证救生舱的安全性。
要想使救生舱获得更好的安全性，我们可以采用多种方法。
例如，我们可以设计救生舱底部和四周的墙壁，增加其抗震能力和防爆能力。
此外，我们还可以采用氧气供应系统和温度控制系统，以保证矿工在舱内逗留时体温和呼吸正常。
同时，我们还可以在救生舱的外部放置紧急逃生通道，以增加矿工在事故中的生存机会。
最后，我们需要在设计中提高救生舱的灵活性。
不同的矿井存在着不同的地质条件和环境影响，因此救生舱需要适应这些变化。
在设计中，我们应该考虑采用可拆卸式连接装置，以便在救援时能够快速地连接和拆卸。
此外，我们还可以在设计中采用便于更换或维修的模块化系统，以减少维修和更换所需的时间和人力。
总之，基于集成创新理论，我们需要在矿用救生舱的设计中提高系统可靠性、保证安全性、提高灵活性。
通过对这些方面的考虑，可以提高矿工在事故中的生存机会，减轻矿山事故给社会带来的损失和不良影响。
矿用移动救生舱计算书
矿用移动救生舱计算书引言：矿山作为一个高风险行业，事故难以避免。
为了保障矿工的安全，矿用移动救生舱是一种重要的设备。
本文将详细介绍矿用移动救生舱的设计计算过程，包括救生舱的容量、氧气供给、便携性等方面的计算。
一、矿用移动救生舱容量的计算救生舱的容量需要根据矿工人数进行计算。
一般情况下，每个矿工需要配备足够的空间，以保证矿工在救生舱中能够自由活动。
根据人体工学数据，每个矿工在平均状况下需要2³m的空间。
因此，救生舱容量的计算公式如下：容量=矿工人数×2³m³二、矿用移动救生舱氧气供给的计算救生舱需要提供足够的氧气供给矿工在舱内呼吸。
根据矿工的活动强度、呼吸频率等参数，救生舱氧气供给量的计算公式如下：氧气供给量=矿工人数×活动强度×呼吸频率三、移动救生舱的便携性计算为了应对矿山事故，救生舱需要具备便携性，能够快速转移至事故现场。
便携性主要取决于救生舱的重量和尺寸。
根据矿工的体力状况，救生舱重量和尺寸的计算公式如下：舱体重量=每个矿工的平均体重×矿工人数舱体尺寸=救生舱容量的开方四、救生舱的逃生通道计算救生舱需要配备逃生通道，以便矿工在紧急情况下快速撤离。
逃生通道的宽度和长度需要根据救生舱的容量计算。
根据安全规定，救生舱的逃生通道宽度不能小于1米，长度为救生舱尺寸的两倍。
逃生通道宽度和长度的计算公式如下：逃生通道宽度=MAX(1米，救生舱尺寸的开方)逃生通道长度=救生舱尺寸×2五、矿用移动救生舱的耐用性计算矿山环境恶劣，救生舱需要具备足够的耐用性。
耐用性主要取决于救生舱材料的强度和耐久度。
根据工程力学原理，救生舱材料强度的计算公式如下：救生舱材料强度=MAX(救生舱容量×体积材料密度×材料强度，救生舱的重量)结论：通过以上计算，可以得出矿用移动救生舱的容量、氧气供给、便携性、逃生通道和耐用性等各项参数。
煤矿井下救生舱资料
煤矿井下救生舱资料煤矿井下救生舱是煤矿井下安全生产的重要设施之一。
它是在煤矿井下紧急情况下提供人员避险的设施，可以有效地保障煤矿职工的生命安全。
本文将对煤矿井下救生舱的相关资料进行介绍和解析。
一、煤矿井下救生舱是什么？煤矿井下救生舱是一种专门用于煤矿下层的紧急避难和救援的装置，通常安装在井下的主筒、井口或主巷等地方。
煤矿井下救生舱通常由钢制构架和金属板材制成的密闭舱体、集装箱形式的容器或其他形状的结构组成，其大小和配置取决于煤矿的规模、生产能力和劳动力规模等因素。
在煤矿井下救生舱中设有大量的救生装备，例如空气净化器、呼吸器、食品、水和消毒设备等。
二、煤矿井下救生舱的作用是什么？煤矿井下救生舱是在煤矿事故发生时，由于井下环境复杂、通讯不畅等原因，造成煤矿职工无法快速撤离现场时，提供职工应急避难和救援的装置。
煤矿井下救生舱具有如下作用：1.提供给职工必要的生命保障和弥补井下环境缺陷的各种设备和物品。
2.可以在矿井里压力大、温度高、氧气贫乏、通风不良等极端环境下，提供一个对煤矿职工生命安全具有保护作用的避难场所。
3.对于煤矿井下的正常运行，煤矿井下救生舱也具有一定的作用，因为它可以有效地防止煤矿中的瓦斯爆炸事故和其他相关的安全事故。
三、煤矿井下救生舱的类型有哪些？煤矿井下救生舱可以根据其内部特征和功能特点分为不同类型，目前常见的几种类型包括：1.多功能型救生舱：此类救生舱是最基本的救生设备。
2.独立式救生舱：独立式救生舱又称永久式救生舱，常用于人数较多的煤矿。
3.模板式救生舱：模板式救生舱是一种可以根据需要拼接的救生设备，此设计可以直接根据实际需要制作。
4.可拆式救生舱：此类救生舱可以直接转运到其他矿区或从一个区域移到另一个区域。
四、煤矿井下救生舱的规格有哪些？煤矿井下救生舱的规格是根据煤矿实际情况和需求来设计的。
规格因煤矿不同而不同，但通常应满足煤矿职工的基本需求。
煤矿井下救生舱设计规格要满足这几方面的需求：1.面积：当救生舱里有50人以下时，面积应达到15平方米，当救生舱里有50人以上时，面积应达到20平方米。
浅谈井下避难硐室一氧化碳净化技术
图2生存舱湿度变化曲线
0.7
Hale Waihona Puke 0.6L<)01 16 31 46 61 76 91 106 时问/h
图3生存舱CO：浓度变化曲线
（下转3页）
1
架而降低立柱时的最小缩小量最小值为0.05tn; C为支架移 架过程中，当立柱缩小时，支架顶梁与煤层基本顶支架的肝 石厚度一般取为0.1m,通过计算公式可知支架立柱的最小 高度为3.25m。
图4生存舱CO浓度变化曲线 2.4避灾过程中人体代谢产生有害气体类型与释放速 率的研究 中国煤炭科工集团重庆研究院的张祖敬、王克全分析了 避灾过程人体代谢产生有害气体类型与释放速率，结合人体 对有毒有害气体的耐受性，提出了可以不必对人体通过代谢 产生的如CO、H$、NHa、CH,等气体进行净化。通过计算 得出能满足《煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定》需 要的人均压风供气量为450L/min,考虑到人在CO浓度环 境中的耐受性，建议增长避难设施中CO净化时间"。 2. 5避难嗣室内的空气净化问题 中国矿业大学的苗梦露、蒋曙光等人进一步分析了紧急 避难碉室内的空气净化问题和CO：浓度变化。通过在实验 舱内两组真人模拟试验，只提供干空气的情形下，有空气净 化系统和不设空气净化系统的CO?浓度的对比实验，得到 T CO?的浓度并对数据进行整理，对其浓度的变化进行数 据拟合，得出CO?浓度在避难碉室中呈线性增长，但在设 有空气净化系统之后，CO2的浓度稳定在了 0.6%,其试验 的研究为避难碉室生存主要参数研究提供了依据，证明了井 下紧急避难碉室中空气净化系统的不可或缺％ 3结语 井下避难碉室在井下应急管理系统中非常重要,国外对 其非常重视，开始研究的时间比较早，也做了大量的实验研 究，有许多成果。国内的井下碉室研究较迟，而且由于地质 条件等因素，国外研究的成果不完全适用于国内，所以我国
矿用救生舱
矿用移动式救生舱矿用救生舱，救生舱厂家直销，救生舱最新报价，专业救生舱厂家舱内提供了所需要的生命保障系统，包括供氧、空气净化（二氧化碳的去除），温湿度调节，环境监控几部分。
救生舱整体采用正压设计，并配置了正压排气系统，保证舱内、外正常的压差。
过渡舱与生活舱之间设置防护门，人员进入过渡舱后，为防止外部有毒有害气体随人员进入生活舱，开启生活舱门时，空气幕同时打开。
人员全部进入生活舱后，对过渡舱进行洗舱，排出内部的有害气体。
另外过渡舱中还提供压风供氧系统接口，保证在压风系统未受损害的情况下，由外部提供舱内供氧，以延长救援时间。
过渡舱还提供大小便处理装置。
救生舱主要适用于煤矿或非煤矿井下发生如下事故的现场人员避难以及井下临时指挥与调度场所；a）各类爆炸 b）煤与瓦斯突出 c）冒顶 d）外因火灾救生舱平时可作为日常的矿井气体监控设施；救生舱同时适用于一些危险行业场所，作为紧急避难逃生设施。
如石油化工、危险化学品生产、加工、运输、储存单位或车站、码头、机场等人员密集场所。
技术参数救生舱主救生舱应明确以下基本参数：额定人数：8、10、12、16、20人；额定防护时间：96h;起动时间：30s;抗冲击能力：1Mpa;可承受最大爆炸冲击压力：2Mpa;瞬间耐高温能力：1200℃；持续耐高温能力:外部持续≥55℃，舱内保持35℃以内；规格尺寸（长×宽×高），9590mm×1900mm×1900mm,空载质量：9.5t。
心动不如行动，您还等神马？生活舱部分主要提供灾害发生期间的人员生活空间，配置有供氧系统、空气净化系统、温湿度调节系统、环境监测系统等功能。
供氧是通过空气净化过滤器的出气孔实现的，内部还设有氧烛或其它的供氧装置。
舱内的空气净化装置可以去除空间内人体产生的二氧化碳，一氧化碳气体，以及吸附其它杂质。
舱内温湿度调节系统，采用物理吸热原理，可根据舱内人员生存需要进行温度调节和空气除湿。
矿用救生舱供氧措施分析
ｏ ｙｅ ｘ ｇｎｉ ｓ
ａ ｐ ｒｏｄ ｏ ｉ ｅ １ ｒ ｄ ｅｄ ｏ ｙｇ ｎ ｒ ｖ ｄｎｇ ｍ ｅ ｏ ｓｔ ａ ａ ｅ ｕ ｅ ｎ ｅ ｉ ｆｔｍ ．１ ｏ ｕｃ ｘ ｅ ｐ ｏ ｉ ｉ ｔ ｄ ｈ ｔ ｃ ｎ ｂ ｓ ｄ ｉ Ｉ ｎｔ ｈ ｐｒ ｓｎｔｄ ｔｃ ｎｏ ｏ ｉｓｏ ｘ ｇ ｎ ｐ ｏｖｄｉｇ ｅ ｅ ｅ ｅ ｈ ｌ ｇｅ ｆｏ ｙ ｅ ｒ ｉ ｎ
Ａ ｓｒｃ： ｏ ｂ ｔ ｔｃ ｍｉｅｒｆｇ ａ ｅ ｅｌｔ ｒｔ ｔ ｎｆ ｉｔ－ｆｒｐｏｌ ｔａ ｂ ａｐｄｉ ａ ｎ ｕ ｅｃ ｍｂ ｒｓｈ ｓｐｏｅ ｉ ｃ【ｅ… ｅｐｅ ｈ ｔ ｅｔｐ ｅ ｅ ｈ ｉｔ ａ ｃ ｏ ａｌ —‘ｏ ｉ ｊｓ ｉ ｒ ｎ￣ ｇｒ ｏ ａ ｅ ｆ ｏｌ ｓ ｃ
ｑｅｎ ｒ Ｐ ｏｖｉ ｉ ｑ Ｍ ｅｔｈＯｄ ｉ ＣｏａＩ ｄ ｎ ： Ａ ｎａｌ ｓ Ｏｆ Ｏｘｙ ｒ Ｃ ｅ
Ｗ ＡＮＧ ａ ｓ ａ Ｌ ｕ ｎ － ｅ Ｓｈ － ｈ ， Ｉ Ｓｈ ａ ｇ ｌ ｉ
（．ｃ ｏ ｌ ｆｎｏｍａｉｎａ ｄＥｅ ｔｃ ｌ ｎ ｉ ｅｉ ， ｈｎ ｉ ｒｉ ｆ ｎｎ ｎ ｅ ｈ ｏｏ ｙ Ｘ Ｚ ｏ ２ ８ Ｃｈ ａ １Ｓ ｈ ｏ ｏ ｆｒ ｔ ｎ ｌ ｒ ａ Ｅ ｇ ｅ ｒ ｇ Ｃ ｉａＵｎ ｅｓｔ ｏ Ｍｉｉ ａ ｄＴ ｃ ｎ ｌｇ ， ｕ ｈ ｕ２ １ ０ ， ｉ ； Ｉ ｏ ｃｉ ｎ ｎ ｖ ｙ ｇ ０ ｎ ２ Ｗ ｅＦ ｎ ｉＱｕＰ ｗ ｒ ｕ ｐ ｍｐ ｎ ， ｈ ｎ ｏ ｇＬｎ ｕ２ ２ ０ ） ． ｉａ ｇＬｎ ｏ ｅ ｐ ｌ Ｃｏ ａ ｙ Ｓ ａ Ｄ ｎ ｉｑ ６ ６ ０ Ｓ ｙ
ｔ ｑ ｒ ｍ ｅ ｈ ｔｍ ａ ｅ ｌ ｉｅ ｉ ｈ ｈａ ｂｅ ｅ ｕｉｅ ｎｔｔ ａ ｋｅ ｐ ｏｐ ｅ ｌ ｎ ｔ ｅ ｃ ｍ ｖ ｒ ｍ ｏ ｌ ｏ ｌｍ ｉ ｅｕｇ ｈ ｍｂｅ ．ａ ｎａｙｚ ｄ ｔ ｅ ａ ｖａ ｔ ｇ ｓａ ｎｔ ｅ ． ｂｉ ｃ ａ ｎｅ ｒ ｆ ｅ ｃ ａ ｅ ｒ ｎｄ ａ ｌ ｅ ｄ ｎ ａ ｎｄ ｄｉａ ｖａ ａｇ ｓ ｈ ｅ ｓｄ
矿用救生舱中人体自身代谢一氧化碳规律分析
第35卷第8期煤炭学报Vol．35No．82010年8月JOURNAL OF CHINA COAL SOCIETYAug．2010文章编号：0253－9993（2010）08－1303－05矿用救生舱中人体自身代谢一氧化碳规律分析栗婧，金龙哲，汪声，杨玉锋（北京科技大学土木与环境工程学院，北京100083）摘要：为深入研究矿用密闭空间的生命保障技术，做了大量人体生存实验，其中发现人体在密闭空间内自身代谢一氧化碳，检出率为100%。
通过救生舱内6组人体生存实验，对人体代谢一氧化碳规律作了深入分析，得到了人体代谢一氧化碳的量值及产生速率，并对代谢速率进行了分析，对代谢一氧化碳的趋势进行了数据拟合，为矿用救生舱中环控生保系统的建立提供了依据。
关键词：救生舱；人体代谢；一氧化碳中图分类号：TD774文献标志码：A收稿日期：2010－03－24责任编辑：毕永华基金项目：国家“十一五”科技支撑计划项目（2006BAK25B00－4）作者简介：栗婧（1980—），女，山西长治人，博士研究生，E －mail ：rainbow_lijing@hotmail．com 。
联系人：金龙哲（1963—），男，教授，博士。
E －mail ：lzjin@Regular analysis of the human metabolism carbon monoxidein coal mine refuge chamberLI Jing ，JIN Long-zhe ，WANG Sheng ，YANG Yu-feng（Civil ＆Environment Engineering School ，University of Science and Technology Beijing ，Beijing 100083，China ）Abstract ：In order to further research on the life support technology in confined space ，a lot of human live experiments were carried out ，and the human body itself generate carbon monoxide by metabolism was found ，and the relevance ra-tio was 100%．By six groups of human live experiments in the refuge chamber ，made deep analysis of regular pattern of the human metabolism carbon monoxide ，got the body metabolic rate of carbon monoxide and generation rate ，analyzed the metabolic rate and made the data fitting of metabolic carbon monoxide ，which provided the basis for founding the environmental control and life support system of the coal-mine refuge chamber．Key words ：refuge chamber ；human metabolism ；carbon monoxide 研究表明，在占煤矿事故绝大部分的瓦斯、煤尘爆炸、透水事故中，在事故发生现场瞬间受到伤害死亡的矿工只占事故伤亡总人数的很少一部分，绝大多数矿工都是由于在火灾、爆炸后不能及时升井或逃离高浓度有毒、有害气体现场，导致窒息或中毒死亡的。
救生舱内一氧化碳去除药剂去除性能的实验研究
救生舱内一氧化碳去除药剂去除性能的实验研究矿用救生舱可以在事故发生后为避险人员提供必要的生存条件，赢得较长的待救援时间。
其中CO的去除是舱内空气净化系统的一项主要功能。
文章通过对救生舱特点的分析及市场调查，选定了两种CO去除药剂：非贵金属催化剂触媒和贵金属催化剂W905。
并对两种催化剂在无干燥剂及有干燥剂两种情况下，进行了一系列CO去除实验。
分析比较了两种催化剂的催化活性及效果，得到添加干燥剂后触媒的活性时间与去除率均延长一倍，但使用中均极易失活；而添加干燥剂前后W905的去除率均可达到100%，将CO的浓度由50ppm降至24ppm所需时间缩短33%，去除效果远远优于触媒。
从而确定W905更适用于救生舱内的CO去除。
标签：救生舱；一氧化碳；空气净化引言矿难事故发生后，遇险人员在救生舱中等待救援时，由于矿井中空气逸入、人体新陈代谢、设备工作等原因产生的有毒有害气体严重威胁到人员的生命安全，其中，CO极易与血红蛋白结合，使血红蛋白丧失携氧的能力和作用，造成组织窒息。
[1-3]当救生舱内的CO浓度升高到人体能够承受的极限上限时，人体会出现轻度甚至中度的头疼和不适，有强烈的不愉快感，暴露时间不宜超过2h。
尤其开舱门进入救生舱内时，会涌入大量的CO，因此必须采取措施在允许的时间范围内尽可能快的将其降到人体的安全极限以下。
本文主要研究分析了救生舱内CO去除药剂的性能。
[4-5]1 救生舱内CO去除药剂的选定救生舱在救援状态下，无外界电力供应，空间狭小，救援时间长，对CO去除效果要求高，因此，多采用催化转化法。
CO是一种中性气体，在正常条件下基本不与酸和碱发生反应，催化转化法是指选用合适的催化剂将CO转化为CO2[6]。
通过市场调查，本文主要选取了两种常温常压催化剂：非贵金属催化剂触媒和贵金属催化剂W905 ，并在模拟矿井救生条件下，对两种催化剂进行去除性能实验。
[7，8]1.1 非贵金属催化剂非贵金属催化剂选定为浙江省江山市浙安消防设备有限公司生产的霍加拉特剂（别称：触媒），是经特殊加工而成的活性碳及铜、铁、银等化合物经高温反应而得，黑色条状。
矿用救生舱
可移动式矿用救生舱系统概述：当前，最大限度预防矿山事故，减少人员伤亡依然为一项世界性难题。
“可移动式矿用救生舱”项目是国家“十一五”期间重大科技支撑计划，为一项重点研究解决矿山重大灾害应急救援的关键技术。
要求通过模拟矿井应急救援用密闭环境，建立环境控制与生命保障系统，为井下救生舱提供设计依据。
整个研究包括应急救援密闭舱、舱内环控生保系统及实时环境监控系统三大部分。
发生矿难时可为井下遇险矿工提供避难空间的“矿用救生舱”系统。
要完全模拟井下灾变条件下在舱内多人多天全密闭生存，对救援密闭舱、环控生保、实时环境监控等系统进行全面监控。
矿用救生舱的设计：矿用救生舱的设计包括应急救援密闭舱、舱内环控生保系统、实时环境监控系统三大部分。
其技术目标是“防爆、防火、防毒、防水、防震”，成为“被困人员生存基地、救援人员补给基地、井下施救的指挥基地、通信联络的中继基地。
”主要作用是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，对外能够抵御爆炸的冲击、高温烟气，隔绝有毒有害气体、对内能为被困矿工提供氧气、食物、水，去除有害气体及制冷与除湿功能，为矿工赢得较长的生存时间，同时具有防爆密闭、氧气供应、空气监测、二氧化碳吸附、空气温湿度控制、电力供应、通讯联络、食品饮水供应等功能。
并且可以通过直达地面的救援钻孔获得新鲜空气、流食供应、通讯联络、电力供应等。
由此形成了永久避难硐室的三级防护体系：1、当外部供水、供电、压风、通讯保障等系统没有受到破坏时，室内人员可以依靠原有的系统维持生存。
2、当外部保障系统受到破坏时，室内人员可以依靠室内的自身储备，维持96小时的生存时间。
3、利用通向地面救援钻孔维持生存、等待救援；或通过舱内通讯检测设备，引导外界救援。
主要设计系统分析：一、舱内与舱外主要检测系统：1、一氧化碳空气检测系统：包含检测传感器、信号采集电路、信号放大电路、信号分析、传送、输出、控制等电路，前期工作难点主要为传感器造型采购方面，然后根据传感器技术要求设计接口电路、信号采集电路、信号放大电路、信号分析、传送、输出、控制等电路原理图与PCB，及后期PCB板焊接、调试与程序编写调试工作；2、二氧化碳空气检测系统：包含检测传感器、信号采集电路、信号放大电路、信号分析、传送、输出、控制等电路，前期工作难点主要为传感器造型采购方面，然后根据传感器技术要求设计接口电路、信号采集电路、信号放大电路、信号分析、传送、输出、控制等电路原理图与PCB，及后期PCB板焊接、调试与程序编写调试工作；3、甲烷空气检测系统：包含检测传感器、信号采集电路、信号放大电路、信号分析、传送、输出、控制等电路，前期工作难点主要为传感器造型采购方面；然后根据传感器技术要求设计接口电路、信号采集电路、信号放大电路、信号分析、传送、输出、控制等电路原理图与PCB，及后期PCB板焊接、调试与程序编写调试工作；4、硫化氢空气检测系统：包含检测传感器、信号采集电路、信号放大电路、信号分析、传送、输出、控制等电路，前期工作难点主要为传感器造型采购方面，然后根据传感器技术要求设计接口电路、信号采集电路、信号放大电路、信号分析、传送、输出、控制等电路原理图与PCB，及后期PCB板焊接、调试与程序编写调试工作；5、二氧化硫空气检测系统：包含检测传感器、信号采集电路、信号放大电路、信号分析、传送、输出、控制等电路，前期工作难点主要为传感器造型采购方面，然后根据传感器技术要求设计接口电路、信号采集电路、信号放大电路、信号分析、传送、输出、控制等电路原理图与PCB，及后期PCB板焊接、调试与程序编写调试工作；6、温度检测系统：包含检测传感器、信号采集电路、信号放大电路、信号分析、传送、输出、控制等电路，前期工作难点主要为传感器造型采购方面，然后根据传感器技术要求设计接口电路、信号采集电路、信号放大电路、信号分析、传送、输出、控制等电路原理图与PCB，及后期PCB板焊接、调试与程序编写调试工作；7、湿度检测系统：包含检测传感器、信号采集电路、信号放大电路、信号分析、传送、输出、控制等电路，前期工作难点主要为传感器造型采购方面，然后根据传感器技术要求设计接口电路、信号采集电路、信号放大电路、信号分析、传送、输出、控制等电路原理图与PCB，及后期PCB板焊接、调试与程序编写调试工作；8、压力检测系统：包含检测传感器、信号采集电路、信号放大电路、信号分析、传送、输出、控制等电路，前期工作难点主要为传感器造型采购方面，然后根据传感器技术要求设计接口电路、信号采集电路、信号放大电路、信号分析、传送、输出、控制等电路原理图与PCB，及后期PCB板焊接、调试与程序编写调试工作；9、送风检测系统：包含检测传感器、信号采集电路、信号放大电路、信号分析、传送、输出、控制等电路，前期工作难点主要为传感器造型采购方面，然后根据传感器技术要求设计接口电路、信号采集电路、信号放大电路、信号分析、传送、输出、控制等电路原理图与PCB，及后期PCB板焊接、调试与程序编写调试工作；二、电源供给系统：1、主电源供给系统：外接矿用电源，引入救生舱内提供动力站，提供断电和非断电情况下的电力支持；根据设备用电需求制定整体电源供给系统标准，确保电源供给需求，保证设备在不同的环境中都能正常运行工作。
论煤矿井下移动救生舱设计中的问题分析
论煤矿井下移动救生舱设计中的问题分析【摘要】救生舱可为矿工在灾变环境下提供稳定可靠、保障齐全的维生空间，把灾害的损失降到较低水平。
对比分析国外矿业发达国家和中国在救生舱领域发展状况，提出适合我国煤矿生产特点的救生舱研发思路。
分析了在现阶段，我国有关企业单位研制煤矿井下移动救生舱时，在功能定位、舱内设施、检测检验、使用与维护等方面必须注意的几个问题。
【关键词】煤矿；救生舱；设计概述根据世界各国对矿井事故的调查，在火灾、爆炸等事故发生现场瞬间受到伤害死亡的矿工只占事故伤亡人数的一部分，有相当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，以便为矿井发生事故后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，对内能为被困矿工提供氧气、食物和水，去除有毒有害气体，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。
目前，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变迁而移动，可根据需要改变架设位置，具有方便灵活的特点，所以应用日趋广泛。
1 国外研究与应用现状加拿大、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。
在相关政策法规的支持下，欧美各国十分重视矿山应急救援工作及相关研究，投入了大量的资金，使得一些具有较强科研实力的企业单位参与其中，如澳大利亚的MineARC系统公司（MineARC Systems）、Shairzal安全工程公司（Shairzal Safety Engineering）、Cowan制造有限责任公司；美国杰克·肯尼迪金属制品公司（Jack KennedyMetal Products）、现代矿业安全支持有限公司（Modern Mine Safety Supply，LLC）、Strata公司（StrataProductsUSA）；德国德尔格安全设备有限责任公司（DraegerSafety Inc. ）等。
关于矿用救生舱的调研报告
关于矿用救生舱的调研报告调研时间：2011年1月20日调研单位：平禹煤电公司方山矿调研课题：矿用救生舱的特点、基本要求和维护管理2010年7月，国务院下发通知要求，煤矿和非煤矿山要在3年之内完成“六大系统”安装，具体包括监测监控系统、井下人员定位系统、紧急避险系统等。
救生舱的生产是其中紧急避险系统中的重要技术装备。
随后，国家安监总局也下发通知，其中一项要求“必须在距离工作面500米范围内建设避难硐室或设置救生舱”。
2010年10月，智利33名矿工的成功获救震撼了世界，井下避难所的呼吁成为热议的话题。
国家安监总局相关负责人在接受采访时表示：救生舱的建设将是我国矿山企业的重中之重。
了解更多关于矿用救生舱的管理规定、维护使用要求的具体内容知识，对于以后我们更好的利用救生舱提供必要的基础和前提。
矿用救生舱又称之为：矿用安全舱井下救生舱煤矿救生舱矿用避难舱矿用避难硐室指在矿井下，当发生灾难或意外事故时，矿井下作业人员用于逃生、避难等待救援的一个密封装置设备。
矿用救生舱的特点矿用救生舱基于它的工作环境，具有良好的封闭性、牢固性、隔热性、保温性、防水性、防腐蚀性、耐压性等，通常为钢、合金等坚固材料制成。
而且舱内有人生存所需的水、事物、空气、以及通讯设施。
我国作为能源消费大国，煤炭在我国能源生产的大格局中占有绝对的比重，达到近70%。
我国的煤炭产量虽然只占世界煤炭产量的1/3，但煤矿矿难死亡人数占世界煤矿事故死亡人数的4/5。
世界每发生20起导致死亡人数最多的煤矿灾难中，就有8起发生在中国，频繁的矿难不仅造成了许多家庭的破裂，同时也严重影响了中国的国际形象。
在人本理念成为世界发展潮流的大环境下，积极开展矿山安全保障技术的研究与开发，不仅是我国建设和谐社会的必然要求，更是时刻遭受矿井灾害威胁的煤矿工人的迫切愿望。
矿用救生舱建设标准可移动式救生舱是在井下发生灾变事故时，为遇险矿工提供应急避险空间和生存条件，并可通过牵引、吊装等方式实现移动，适应井下采掘作业要求的避险设施。
一氧化碳中毒 清除 原理
一氧化碳中毒清除原理宝子们，今天咱们来唠唠一氧化碳中毒这事儿，还有怎么把这一氧化碳从咱身体里清除出去的原理，可有趣呢！咱先得知道一氧化碳这小坏蛋是咋进入咱身体的。
一氧化碳呀，就像个狡猾的小贼，它无色无味，悄悄地就混进咱们呼吸的空气中。
咱们的肺就像个大门，正常情况下，氧气是受欢迎的客人，能顺利地通过肺进入血液，然后被红细胞带着在身体里到处跑，给各个器官送氧。
可是一氧化碳这个坏家伙呢，它特别喜欢和红细胞里的血红蛋白结合，而且它和血红蛋白结合的能力比氧气强好多好多倍呢！就好比在一场抢座位的游戏里，一氧化碳这个霸道的家伙一下子就把氧气的座位给抢了，这样一来，红细胞就没办法好好带着氧气在身体里溜达了。
那身体发现不对劲了呀，各个器官都在喊：“氧气呢？怎么不来干活儿啦？”这时候身体就像一个小战场，要开始清除一氧化碳这个敌人啦。
身体清除一氧化碳的过程有点像一场接力赛。
首先呢，咱们得离开有一氧化碳的环境，到新鲜空气里去。
这就好比是给身体创造一个好的作战环境。
新鲜空气中有充足的氧气，氧气就开始发挥作用啦。
氧气会慢慢地和一氧化碳竞争血红蛋白上的位置。
因为一氧化碳和血红蛋白结合得虽然紧，但是在氧气足够多的时候，就像有更多更厉害的小伙伴来帮忙，也能把一氧化碳一点点挤下来。
这个过程虽然有点慢，但是只要有足够的时间和氧气，一氧化碳就会逐渐被氧气取代，然后从血红蛋白上脱离下来。
还有呢，咱们的身体自己也有一些小妙招。
身体里的一些细胞可以把一氧化碳转化成其他的物质，就像把敌人变成朋友一样。
这个转化的过程虽然很复杂，但是咱们的身体细胞就像一个个小小的魔法师，在努力地把一氧化碳这个坏东西变得没那么有害。
比如说，身体里的一些酶会参与这个转化过程，这些酶就像专门的小工匠，把一氧化碳这个捣蛋鬼修理一番。
而且呀，咱们的身体还会加快血液循环，就像给身体里的各个地方都开了特快列车一样。
这样一来，带着一氧化碳的血液就能更快地到达肺这个大车站，然后把一氧化碳吐出去，再把新鲜的氧气接进来。
基于集成创新理论的矿用救生舱设计研究
基于集成创新理论的矿用救生舱设计研究随着矿山的深入开采以及不可预见的事故风险，救生设备已经成为矿业的关键因素之一。
矿用救生舱作为救生设备的重要组成部分，具有对矿工的生命安全和健康保护至关重要的作用。
本文基于集成创新理论，探讨了矿用救生舱的设计研究。
集成创新理论是一种通过整合不同领域的知识和技术来进行创新的方法。
在矿用救生舱的设计中，需要整合的多个领域包括：机械工程、控制技术、材料科学、生物医学工程等。
因此，采用集成创新理论的方法，可以使不同领域的技术得以整合，从而为矿用救生舱的设计提供更为全面和有效的解决方案。
在矿用救生舱的设计中，需要考虑的关键问题包括：适应矿山环境的机构设计、避免零部件失效的材料选择、保证舱内洁净的生物医学工程技术、对矿工的舒适度和生命安全进行全面保障的控制技术等。
首先，机构设计应考虑矿山环境的特殊性，如振动、温度、湿度等因素对机构造成的影响。
同时，机构应能够在矿山发生事故时快速响应和启动，确保矿工能够快速而安全地进入救生舱。
此外，机构还应具有较为广泛的适应性，可以适应不同类型、不同规模的矿山环境。
其次，材料的选择应当考虑失效可能性对矿工生命安全的影响。
因此，应选择具有优异性能、高可靠性和耐久性的材料，以克服矿山环境的恶劣条件对材料的破坏作用。
同时，对材料使用寿命进行监控和管理，可以有效地避免因零部件失效而对矿工造成的危害。
然后，生物医学工程技术应用于矿用救生舱的设计中，主要是为了保证舱内的洁净和对矿工健康的保护。
因此，在救生舱的设计中，需要考虑洁净度和通风性，并使用各种洁净化技术，如空气过滤技术、紫外线消毒技术等。
最后，控制技术在矿用救生舱的设计中扮演着关键的角色，可以全面保障矿工的舒适度和生命安全。
例如，在舱内设置温度、湿度、氧气、二氧化碳等参数的监测和控制系统，可以为矿工提供一个宜居的环境，并在事故发生时提供必要的保障。
综合考虑以上各方面因素，可以综合采用多种技术，如机械设计、控制技术、材料科学、生物医学工程等，从而实现矿用救生舱的全面保障。
矿用救生舱供氧措施分析
矿用救生舱供氧措施分析在煤矿生产中，瓦斯、煤尘爆炸、火灾等事故频发。
矿难发生的瞬间造成伤亡的矿工只占伤亡总人数的一小部分．大部分矿工是由于矿难发生后．自救器的有效作用时间较短．在其有效作用时间内不能到达安全地点．周围环境中产生大量有毒、有害气体致使矿工不能正常升井，进一步造成中毒或者窒息而死亡。
矿用救生舱可使遇险人员能够在舱内生存一段时间以等待实施自救或他救．这就需保持舱内温度、氧气含量、废气浓度等在一个合理的范围目前国内外救生舱生产厂家较多．救生舱的生产技术正逐步成熟本文主要就矿用可移动救生舱舱内可用供氧措施做简单介绍1、矿用救生舱可用的供氧措施人的呼吸时刻需要氧气供应．但适宜人体呼吸的氧气浓度在l8．5％～22．5％，因此．密闭空间中的氧气供应装置应满足三个条件：a、尽量供应组分接近空气组分的气体。
纯氧气应先经过混气再进入救生舱供呼吸：b、能够持续不断地供应氧气，一般通过两套以上独立的供气系统来实现：C、能够调节氧气释放速率与救生舱中人员消耗达到一致．以稳定氧气的浓度翻目前可考虑的用于矿用可移动救生舱氧气供应的措施主要有以下几种：(一)压风供氧在一些采矿业发达的国家诸如南非、澳大利亚、加拿大，压风供氧是必备的供氧措施这种方式是将通过矿井压风管道的空气经过过滤、减压、消音等处理后．注入到救生舱舱体内，为舱内被困人员提供可供呼吸的氧气这种方式可在井下压风系统为遭到破坏的情况下使用．但对于煤矿井下发生爆炸等事故时．不能保证压风管路的安全甚至有可能将井内有毒气体引入舱内。
因此．此种方式不可作为矿用可移动救生舱供氧的唯一措施。
(二压缩氧供氧将装有压缩氧气的高压医用氧气瓶装在救生舱上．经过高压管道供给减压阀．再由供氧管道将氧气混合空气后把符合呼吸条件的气体供给被困人员呼吸使用此种方式在国内外的救生舱生产厂商中主要用于额定载人数在6到l6人．防护时间96小时的救生舱中。
对于要求防护时间较长．在人数较多的救生舱．由于压缩氧气瓶太多时占用空间较多，此种方式并不适用。
浅析矿用可移动式救生舱的发展现状及关键技术情况
浅析矿用可移动式救生舱的发展现状及关键技术情况【摘要】本文介绍了矿用救生舱的用途以及目前国内外矿用救生舱发展现状，并对救生舱核心系统中的供氧技术、制冷技术的不同方式的原理和优缺点进行比较分析。
【关键词】救生舱供氧系统制冷技术霍加拉特1 概述矿用可移动式救生舱（以下简称救生舱）是一种新型的煤矿井下逃生避难装备。
将其放置于采掘工作面附近，当煤矿井下突发重大事故时，井下遇险人员在不能立即升井逃生脱险的紧急情况下，可快速进入救生舱内等待救援，改变单纯依赖外部救援的矿难应急救援模式，由被动待援到主动自救与外部救援相结合，对救援工作科学有效进行起到至关重要的作用。
2 国内外发展现状2.1 国外企业情况世界上的主要采煤国家如加拿大、美国、澳大利亚、德国、南非等国家的矿山安全法规和标准对煤矿井下避难救生舱的设置、技术要求、维修管理和演练培训均有明确的标准规定，以保证煤矿具备必要的应急避险保障能力。
在相关政策法规的支持下，欧美各国十分重视矿山应急救援工作及相关研究，投入了大量的资金，使得一些具有较强科研实力的企业单位参与其中，如澳大利亚的Mine ARC 系统公司、Shairzal安全工程公司、Cowan制造有限责任公司；美国杰克·肯尼迪金属制品公司、现代矿业安全支持有限公司、Strata公司；德国德尔格安全设备有限责任公司等。
2.2 国内企业情况据了解，国内现有百余家企业、单位在进行矿用救生舱的研制工作，现在已经有十余家企业的救生舱获得煤安认证，获得认证的救生舱二百余台。
国内企业救生舱的研发方式主要有以下几种：一是以煤业集团及矿务局为主的自行研制或联合研制。
二是与大专院校、科研院所合作。
三是从国外公司引进技术。
3 救生舱的组成及核心部件的技术特点矿用救生舱主要由舱体部分、空气净化与温湿度调节系统、供氧系统、压风系统、气幕系统、气体喷淋系统、排气系统、环境检（监）测系统、生存保障系统。
针对救生舱设计中重点解决的两大问题——温度控制、氧气供给。
《矿用救生舱结构》word版
摘要本文的设计课题题目是“井下救生舱设计”。
由于近年来，我国煤矿灾害频发，给国家和企业造成重大人员伤亡和财产损失，因此急需设计一种用于矿下工人自救的紧急避难场所，来尽量减少矿难所带来的危害。
正是基于这种思想，设计了煤矿井下救生舱。
本文对我国现在煤矿下自救设施做出简单介绍，提出井下救生舱的设计要求和技术参数，分析了救生舱结构设计时可能遇到的问题，重点对救生舱舱门的锁紧机构的方案论证，运动分析和各部件的结构尺寸设计做出了详细分析计算，并简述了救生舱的模块化设计思路，舱体的结构设计和刚度校核等内容。
关键词：井下救生舱，模块化，就生舱门，结构设计Abstract目录第一章绪论 (1)1.1 当前我国的矿井安全设施状况 (1)1.2当前发生井下事故时矿工的自救状况 (2)1.3井下救生舱方案介绍 (2)第二章救生舱设计参数要求 (5)第三章救生舱整体结构尺寸设计 (7)3.1、外观形状设计 (7)3.2整体尺寸设计 (8)3.2.1舱体尺寸的约束条件： (8)3.2.2、救生舱结构要求： (10)3.2.3、救生舱内部尺寸设计 (10)3.2.4、通用段长度设计方案 (10)3.3舱体结构特点： (12)第四章模块化结构设计 (15)4.1 模块化设计思路 (15)4.2生存舱结构设计 (15)4.2.1初步确定舱体尺寸 (15)4.2.2校核其纵向刚度 (16)4.2.3校核其横向刚度 (18)第五章救生舱舱门的结构设计 (21)5.1救生舱舱门方案确定： (21)5.1.1主舱门方案: (21)5.1.2过渡舱门结构方案： (23)5.1.3应急门方案 (24)5.2、各舱门结构参数计算： (26)5.2.1主舱门结构计算： (26)5.2.2缓冲门结构计算 (40)5.3.3紧急门结构计算 (46)致谢 (60)参考文献 (61)第一章绪论“矿难”这个词对于大多数中国人来说已经不陌生了。
“矿难”，顾名思义就是矿山灾难或者矿井灾难，之所以称其为灾难，是因为其具有以下三个特点：第一个特点是一次死亡人数多。
矿用救生舱配置原则与应用
矿用救生舱配置原则与应用研究救生舱是井下主要避险设施，是一种用在地下矿山发生诸如爆炸、瓦斯突出、冒顶、外因火灾、涌水、塌方冒顶或者有毒有害气体逸散时，供矿工紧急避险的生命庇护场所。
矿用救生舱应该具备“三防一隔”(防毒、防火、防震、隔爆)和“四基地”《矿工生命的救生基地、救护人员的中转基地、救灾人员的指挥基地、与井上进行通讯的联络基地)的基本功能，具体包括气密性、隔热性、防火性、抗压性、空气交换系统等生存保障性能，以及有害气体去除、监测、通信、急救等基本功能。
救生舱主要系统有供氧系统、通讯系统、空气交换系统、监测系统、动力系统、医疗救护系统、照明系统、食品系统等组成，其中供氧、通讯两大系统为救生舱核心功能，其可靠性是衡量救生舱避灾能力的关键指标。
2、矿用移动式救生舱发展趋势及应用现状2.1国外矿用移动式救生舱发展趋势国外矿山一般规定，避难所的类型由矿山企业根据自身的特点自主选择，以满足矿工避险需要为原则。
目前，南非矿山以避难硐室为主，较少使用可移动式救生舱；美国矿山以移动式救生舱为主，其中硬体式救生舱仅占10％，约90％为软体式救生舱；加拿大矿山在1980年后广泛应用避难硐室与移动式救生舱，配备比例约为1：5，以硬体式救生舱为主；澳大利亚大部分矿山使用“空气呼吸器+加气站”的避险设施，并于2000年将可移动式硬体式救生舱作为矿山安全基本配置设施。
分析南非、美国、加拿大、澳大利亚等矿山井下救生舱的法律规定和做法，设置时均从矿井整体安全角度考虑救生舱的布局、建设和管理，实现对矿井的整体覆盖，选择类型时均考虑所服务区域的特点及可能发生的主要灾害类型。
基本设置原则有四方面，即所服务区域的特点(空间结构、危险源分布、作业类型、容量等)；灾变时期人员抵达难易程度、所需时间；随身佩戴自救器的防护时间；岩体稳定性和支护有效性。
同时对救生舱防护有效时间、日常管理、员工培训和应急演练等做了明确规定。
2.2我国矿用救生舱应用现状为提高矿山安全保障能力，设置能够安全避险的救生舱，国家安全监管总局强制性规定了“地下矿山企业应于2011年底前在每个中段至少设置一个避灾硐室或救生舱。
矿用救生舱供氧方法分析
矿用救生舱供氧方法分析在煤矿生产中，瓦斯、煤尘爆炸、火灾等事故频发。
矿难发生的刹时造成伤亡的矿工只占伤亡总人数的一小部份．大部份矿工是由于矿难发生后．自救器的有效作历时刻较短．在其有效作历时刻内不能抵达平安地址．周围环境中产生大量有毒、有害气体致使矿工不能正常升井，进一步造成中毒或窒息而死亡。
矿用救生舱可使遇险人员能够在舱内生存一段时刻以等待实施自救或他救．这就需维持舱内温度、氧气含量、废气浓度等在一个合理的范围目前国内外救生舱生产厂家较多．救生舱的生产技术正慢慢成熟本文要紧就矿用可移动救生舱舱内可用供氧方法做简单介绍一、矿用救生舱可用的供氧方法人的呼吸时刻需要氧气供给．但适宜人体呼吸的氧气浓度在l8．5％～22．5％，因此．密闭空间中的氧气供给装置应知足三个条件：a、尽可能供给组分接近空气组分的气体。
纯氧气应先通过混气再进入救生舱供呼吸：b、能够持续不断地供给氧气，一样通过两套以上独立的供气系统来实现：C、能够调剂氧气释放速度与救生舱中人员消耗达到一致．以稳固氧气的浓度翻目前可考虑的用于矿用可移动救生舱氧气供给的方法要紧有以下几种：(一)压风供氧在一些采矿业发达的国家诸如南非、澳大利亚、加拿大，压风供氧是必备的供氧方法这种方式是将通过矿井压风管道的空气通过过滤、减压、消音等处置后．注入到救生舱舱体内，为舱内被困人员提供可供呼吸的氧气这种方式可在井下压风系统为受到破坏的情形下利用．但关于煤矿井下发生爆炸等事故时．不能保证压风管路的平安乃至有可能将井内有毒气体引入舱内。
因此．此种方式不可作为矿用可移动救生舱供氧的唯一方法。
(二紧缩氧供氧将装有紧缩氧气的高压医用氧气瓶装在救生舱上．通太高压管道供给减压阀．再由供氧管道将氧气混合空气后把符合呼吸条件的气体供给被困人员呼吸利用此种方式在国内外的救生舱生产厂商中要紧用于额定载人数在6到l6人．防护时刻96小时的救生舱中。
关于要求防护时刻较长．在人数较多的救生舱．由于紧缩氧气瓶太多时占用空间较多，此种方式并非适用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第35卷第8期煤 炭 学 报Vol.35 No.8 2010年8月JOURNAL OF CHINA COAL SOCIETYAug. 2010 文章编号:0253-9993(2010)08-1303-05矿用救生舱中人体自身代谢一氧化碳规律分析栗 婧,金龙哲,汪 声,杨玉锋(北京科技大学土木与环境工程学院,北京 100083)摘 要:为深入研究矿用密闭空间的生命保障技术,做了大量人体生存实验,其中发现人体在密闭空间内自身代谢一氧化碳,检出率为100%㊂通过救生舱内6组人体生存实验,对人体代谢一氧化碳规律作了深入分析,得到了人体代谢一氧化碳的量值及产生速率,并对代谢速率进行了分析,对代谢一氧化碳的趋势进行了数据拟合,为矿用救生舱中环控生保系统的建立提供了依据㊂关键词:救生舱;人体代谢;一氧化碳中图分类号:TD774 文献标志码:A收稿日期:2010-03-24 责任编辑:毕永华 基金项目:国家 十一五”科技支撑计划项目(2006BAK25B00-4) 作者简介:栗婧(1980 ),女,山西长治人,博士研究生,E-mail:rainbow_lijing@㊂联系人:金龙哲(1963 ),男,教授,博士㊂E-mail:lzjin@Regular analysis of the human metabolism carbon monoxidein coal mine refuge chamberLI Jing,JIN Long⁃zhe,WANG Sheng,YANG Yu⁃feng(Civil &Environment Engineering School ,University of Science and Technology Beijing ,Beijing 100083,China )Abstract :In order to further research on the life support technology in confined space,a lot of human live experiments were carried out,and the human body itself generate carbon monoxide by metabolism was found,and the relevance ra⁃tio was 100%.By six groups of human live experiments in the refuge chamber,made deep analysis of regular pattern of the human metabolism carbon monoxide,got the body metabolic rate of carbon monoxide and generation rate,analyzed the metabolic rate and made the data fitting of metabolic carbon monoxide,which provided the basis for founding the environmental control and life support system of the coal⁃mine refuge chamber.Key words :refuge chamber;human metabolism;carbon monoxide 研究表明,在占煤矿事故绝大部分的瓦斯㊁煤尘爆炸㊁透水事故中,在事故发生现场瞬间受到伤害死亡的矿工只占事故伤亡总人数的很少一部分,绝大多数矿工都是由于在火灾㊁爆炸后不能及时升井或逃离高浓度有毒㊁有害气体现场,导致窒息或中毒死亡的㊂因此在煤矿发生事故时,为无法及时撤离的矿工提供一个安全的密闭空间 救生舱,成为临时避难㊁等待救援的有效手段[1-4]㊂救生舱对外可抵御爆炸冲击㊁高温烟气,隔绝有毒㊁有害气体,对内可为被困矿工提供氧气㊁食物㊁水,去除有毒有害气体,赢得较长的生存时间,同时通过舱内通讯监测设备,引导外界救援[5-6]㊂矿工在救生舱中长时间生存时,其自身新陈代谢产物积累会对救生舱气体组分造成显著影响㊂据统计,人体代谢产物多达400多种㊂呼吸时排出的气体约有100多种,健康人排出的尿液中约有200多种化合物㊁30多种电解质㊁近40种分泌物㊁10种酶㊁大量蛋白质和脂肪的代谢产物㊁0.02%~0.16%的氨㊂人体经过皮肤排出的汗和皮脂,其中含有有机物和无机物10多种㊂皮肤表面在进行呼吸的过程中也产生一些污染性气体㊂健康人一昼夜在肠道内产生气体约800~1000mL [7-8]㊂在密闭环境中人员生存最重要的问题是氧气的供应与二氧化碳的去除[9],但是经过大量实验证明,人体在密闭空间会自身代谢一氧化碳,检出率为100%㊂其中一氧化碳被人体吸入之后会和血液中的煤 炭 学 报2010年第35卷血红蛋白结合,进而使血红蛋白不能与氧气结合,从而引起机体组织出现缺氧,导致人体窒息死亡[10-11],在救生舱中具有极大的危害㊂经分析,一氧化碳的产生主要来自于人体的呼吸代谢及皮肤代谢,本文就救生舱内人体代谢一氧化碳进行了检测和分析,确定了一氧化碳的产生规律㊂1 实验准备1.1 实验条件为了模拟井下实际环境,试验在某职业技术学校模拟巷道矿用救生舱(图1)内进行㊂试验用救生舱为分体组装式双层钢结构,内设高效隔温材料,以便有效阻隔舱外热量传递以及有毒有害气体侵入㊂舱体为双层门结构,内部空间体积约为8m 3㊂舱内为保障人体生存设有供氧系统㊁有毒有害气体处理系统㊁温度和湿度控制系统㊁环境监测系统㊁通讯系统㊁动力供应系统及附属设备㊂图1 模拟巷道内矿用救生舱Fig.1 Coal mine refuge chamber in simulation roadway监测用KJ70型煤矿安全生产监控系统,可在监控室内实时监测舱内各环境参数浓度变化情况,具有实时㊁历史数据及曲线生成的功能㊂前端监测设备包括氧气㊁一氧化碳㊁二氧化碳㊁温度㊁甲烷㊁硫化氢传感器,同时为保证舱内人体生存健康,还设有压差计㊁温湿度计㊁血压脉搏计㊁体温计㊁摄像机等,并与舱外环境参数监控设备组成救生舱监控系统,监测救生舱内人员长时间生存的试验数据㊂1.2 实验方法为了保证实验数据的准确性,首先对舱体本身做了系列的基础实验,包括静场试验㊁气密试验㊁人体呼吸模拟试验,之后做了4次真人生存实验,具体实验方法如下㊂1.2.1 基础试验静场实验主要为确定舱内传感器准确度㊁重复性等,以及救生舱基本特性,作为其他实验中舱内环境参数曲线的参照依据㊂气密性试验为测试救生舱本身的密封情况,具体方法为将救生舱水平放置在试验室的中央,然后在舱体合适部位安装测压管和充气管,关闭救生舱所有的门窗孔口;启动高压风机或接通贮气罐,通过充气管向舱内送入空气,调节空气节流阀,使救生舱内外的压差达到1000Pa,舱内保持正压时间不应少于1min;记录数据,计算出每分钟的空气泄漏量㊂人体呼吸模拟实验主要是通过模拟人体代谢产生的二氧化碳及热湿状况,观察舱内环境参数的变化情况㊂具体方法为以4人呼出CO 2量为标准,以1.5L /min 向舱内通入CO 2,同时开启加湿器㊁恒温箱㊂舱内净化装置呈间歇式工作状态,即在舱内CO 2浓度上升至0.8%时开启净化装置,在舱内CO 2浓度降低至0.3%时,关闭净化装置,完全模拟真人实验情况,观察舱内是否有CO 的产生㊂1.2.2 真人生存试验为了验证救生舱内人体代谢一氧化碳情况,做了6组真人生存实验㊂前3组实验数据取自同一次实验㊂在本次实验中,4名实验人员在救生舱密闭状态下持续生存了96h,依靠高压氧气瓶供氧,舱内净化设备处理CO 2㊂由于实验过程中人体持续产生CO,当CO 浓度上升到一定值后,采取舱内压缩空气完全置换舱内空气,使舱内CO 浓度降低到0,其他气体指标恢复到正常水平后继续试验㊂从实验过程中截取3段CO 浓度从0到最高的过程作为第1组(第16~32h)㊁第2组(第47~52h)㊁第3组试验(第60~68h)㊂在此3组实验数据中,除了实验人员因在舱内生存时间的延长导致的生理㊁心理状态可能有差异外,舱内各种环境指标起始状态基本相同㊂后3组试验分别为4名实验人员在救生舱密闭状态下生存4㊁8和9.3h,每组实验人员不同㊂第1组试验为4人16h,4名25岁左右健康男性,其中3人有吸烟史㊂第2组试验为4人4.9h,试验人员同第1组㊂第3组试验为4人8h,试验人员同第1组㊂第4组试验为4人4h,试验人员为4名25岁左右健康男性,其中1人有吸烟史㊂第5组试验为4人8h,试验人员为4名35岁左右健康男性,其中1人有吸烟史㊂第6组试验为4人9.3h,试验人员为4名22岁左右健康男性,其中2人有吸烟史㊂2 救生舱真人生存实验2.1 基础模拟实验2.1.1 气密试验图2显示,救生舱在舱内保持正压1000Pa 情况4031第8期栗 婧等:矿用救生舱中人体自身代谢一氧化碳规律分析下,197min 后降至360Pa,气密实验结果表明,在舱内正压1000Pa 保持1min 后,计算舱内每分钟泄漏量为0.0003m 3/min,远远超过国军标[12]关于有三防(防核污染㊁防生化武器㊁防化学武器)要求密闭方舱气密标准,最大空气泄漏量0.05m 3/min 的要求,所以救生舱密封性能良好㊂图2 舱内正压情况下气体泄漏量与时间关系Fig.2 The relationship of gas leakage and time inpositive pressure conditions2.1.2 人体呼吸模拟试验在救生舱内进行人体呼吸模拟试验中,舱内设备及其运转情况㊁药剂吸附㊁人体二氧化碳㊁热湿代谢等情况完全模拟真人状态㊂试验期间温湿度恒定上升,11h 后舱内温度28℃,湿度88%RH,与真人生存试验参数相同㊂图3显示舱内一氧化碳㊁二氧化碳浓度变化情况,其中二氧化碳吸附正常,且试验期间舱内无一氧化碳出现㊂图3 人体呼吸模拟条件下舱内气体浓度与时间关系Fig.3 The relationship of gas concentrations and timein human respiratory simulation conditions2.2 真人生存实验在救生舱内人体生存一定时间后,舱内一定会出现一氧化碳,检出率100%,一氧化碳在舱内积聚情况如下㊂2.2.1 同组试验人员在舱内不同时间段一氧化碳代谢分析图4显示,随着时间的增加,舱内开始检测到一氧化碳气体,且浓度呈缓慢增长,10h 后即达到矿井有害气体最高允许浓度24×10-6[13]㊂上述基础试验和人体模拟试验结果显示,舱内气密性能良好,且舱内始终保持正压状况,不可能与外界环境进行气体交换㊂同时相同情况下的人体模拟试验中11h 内未检测到一氧化碳,所以判定一氧化碳为人体呼吸代谢及皮肤代谢产生㊂图4 舱内不同时间段一氧化碳代谢曲线Fig.4 Carbon monoxide metabolization in different periods为判定一氧化碳的产生趋势,分析了人体代谢一氧化碳参数,见表1㊂在舱内生存一段时间后,首次检测到一氧化碳的时间逐渐延长,经计算,一氧化碳平均代谢速率也逐渐减慢,这与试验人员进入舱内后,控制饮水㊁饮食情况及心理调节相关㊂试验期间人员在进入舱后一定时间内,心情由亢奋转入安静状态,多处于睡眠状态,或安静的坐着,此时人体代谢相较于刚进入舱时减慢,一氧化碳代谢率整体下降㊂2.2.2 有吸烟史不同人数情况下一氧化碳代谢分析图5显示,随着具有吸烟史人数的增加,一氧化碳代谢速率逐渐增大,首次检测到一氧化碳时间也逐渐缩短㊂人体代谢一氧化碳量与本人是否具有吸烟史有直接关系,有吸烟史者呼出气及皮肤排泄物中一氧化碳含量较大㊂表1 舱内不同时间段一氧化碳代谢速率Table 1 Carbon monoxide metabolic rates values in different periods试验组别O 2消耗速率/(L㊃(min㊃人)-1)CO 代谢速率(10-6/(h㊃4人)-1)入舱后时间/h CO 出现时间/min平均代谢率10.302.33164820.252.1047972.1030.321.77603875031煤 炭 学 报2010年第35卷图5 有不同人数的吸烟史者情况下一氧化碳代谢曲线Fig.5 Carbon monoxide metabolic curves in differentnumber of testers with history of smoking 根据相关文献中对有无吸烟史者呼出气中一氧化碳含量的试验分析,其数据表明,有吸烟史者组呼出气中一氧化碳浓度显著高于无吸烟史组,从不吸烟组呼出气一氧化碳浓度最低,均值仅有1.64×10-6,重度(大于20支/d)吸烟史组均值为7.68×10-6,两者相差5倍[14]㊂有不同吸烟史者人数情况下一氧化碳代谢速率见表2㊂表2显示,一氧化碳代谢率与有吸烟史者的人数相关,与氧气消耗速率及年龄关系不大,根据6组试验数据得出,4人代谢量平均为2.10×10-6/h,4人在救生舱内生存11h 后即达到矿井有害气体最高允许浓度24×10-6,即每人一昼夜产生一氧化碳15mg 左右㊂表2 舱内有不同吸烟史者人数情况下一氧化碳代谢速率Table 2 Carbon monoxide metabolic rates values in different number of testers with history of smoking试验组别O 2消耗速率/(L㊃(min㊃人)-1)CO 代谢速率/(10-6㊃(h㊃4人)-1)入舱后时间/h CO 出现时间/min 年龄(有吸烟史人数)平均代谢率10.302.33164825(3人)40.211.8609025(1人)2.1050.351.87011635(1人)60.322.215022(2人)2.3 真人生存实验一氧化碳代谢率模拟为了更准确地分析人体代谢一氧化碳情况,6组生存试验取平均值拟合曲线㊂煤矿安全规程规定,矿井一氧化碳气体最高允许浓度为24×10-6,拟合浓度规定范围下限舱内一氧化碳浓度变化曲线如图6所示㊂图6 人体代谢一氧化碳拟合曲线Fig.6 The fitting curve of human metabolism carbon monxide采用Matlab 工具拟合曲线,得到在4人实验时10h 内,人体代谢一氧化碳浓度与时间曲线函数为y =1.456e 0.0048x (0≤x ≤600)(1)式中,y 为舱内一氧化碳浓度,10-6;x 为人员进入舱内时间,min㊂拟合函数相关系数R 2=0.8891,残差平方和为32.01,函数置信度为95%㊂在本次实验过程中,实验的条件为4人,实验用舱的容积为8m 3;综合考虑舱内人数和舱体容积,可得出密闭舱体环境下人体产生的一氧化碳浓度积累随时间变化的一般规律为y =14.4e 0.0012nx 1000V(2)式中,y 为舱内一氧化碳浓度,mg /L;n 为舱内的人数;V 为舱的体积,m 3㊂为确认试验结果确定性,对本公式进行了验证实验,实验过程在容积为8m 3的密闭舱室内放置了8个人,测定一氧化碳浓度的变化情况,并与理论计算值相比较,结果见表3㊂表3 验证实验数据Table 3 The verification of experimental data序号时间/min 理论值/(mg㊃L -1)实际值/(mg㊃L -1)误差/%11500.00760.00827.322000.01230.01251.633000.03200.02977.7 从验证结果可知,本次实验获得的经验公式,对分析密闭舱室内人体一氧化碳扩散规律具有指导意义㊂在舱体体积不是很大,舱内一氧化碳较低时,通过式(2)计算出的结果可较准确地反映实际气体环境㊂6031第8期栗 婧等:矿用救生舱中人体自身代谢一氧化碳规律分析3 结 论(1)人体在救生舱内生存,自身代谢活动会产生微量一氧化碳气体,并随着时间的积累会危及人的生命安全㊂(2)在体积8m3救生舱空间内,额定人数(8人)情况下,舱内5.5h后达到矿井有害气体最高允许浓度24×10-6㊂(3)确定救生舱内人体一氧化碳代谢速率平均为每人0.52×10-6/h,每人一昼夜产生一氧化碳15mg左右,为救生舱内一氧化碳去除能力及要求提供了依据㊂(3)救生舱内人体一氧化碳代谢速率与舱内有吸烟史者人数的个数相关,有吸烟史者代谢一氧化碳速率高于无吸烟史者㊂(4)在人体承受CO浓度极限范围下,人体CO 代谢拟合函数为y=14.4e0.0012nx1000V㊂参考文献:[1] 李荣生.矿井避难室[J].云南冶金,1989(1):47.Li Rongsheng.Mine refuge chamber[J].Yunnan Metallurgy,1989(1):47.[2] 相桂生.应急避难室在矿难救援中的应用[J].劳动保护,2006(4):92-93.Xiang Guisheng.The application of emergency refuge chamber in mining accident rescue[J].Labour Protection,2006(4):92-93.[3] 郭德勇,刘金城,姜光杰.煤矿瓦斯爆炸事故应急救援响应机制[J].煤炭学报,2006,31(6):697-700.Guo Deyong,Liu Jincheng,Jiang Guangjie.The mechanism of the emergency rescue response during coal mine gas explosion[J].Jour⁃nal of China Coal Society,2006,31(6):697-700.[4] 周心权,陈国新.煤矿重大瓦斯爆炸事故致因的概率分析及启示[J].煤炭学报,2008,33(1):43-46.Zhou Xinquan,Chen Guoxin.The probability analysis of occurrence causes of extraordinarily serious gas explosion accidences and its rev⁃elation[J].Journal of China Coal Society,2008,33(1):43-46.[5] 高广伟,张禄华.煤矿井下移动救生舱的设计思路[J].中国安全生产科学技术,2009,5(4):162-164.Gao Guangwei,Zhang Luhua.Design principles of movable coal mine refuge chamber[J].Journal of Safety Science and Technology,2009,5(4):162-164.[6] 张恩强,王 丽,刘名阳,等.探讨井下避难硐室在矿井中的应用[J].煤矿安全,2009(7):90-92.Zhang Enqiang,Wang Li,Liu Mingyang,et al.Discussion of the ap⁃plication of permanent chamber in coal mine[J].Safety in Coal Mines,2009(7):90-92.[7] 何正杰,于 芳.密闭环境中人体自身代谢挥发性有机化合物气相色谱分析[J].分析化学仪器装置与实验技术,2001,29(8):978-982.He Zhengjie,Yu Fang.Gas chromatography⁃mass spectrometric anal⁃ysis for volatile organic compound of human metabolites in sealed cabin[J].Analytical Chemistry,2001,29(8):978-982. [8] 梁 宏,余秉良,何正杰,等.密闭环境挥发性有机物行为特性分析[J].解放军预防医学杂志,1999,17(2):85-89.Liang Hong,Yu Bingliang,He Zhengjie,et al.Analysis on environ⁃mental behavior of VOCs in closed cabin[J].Journal of Preventive Medicine of Chinese People’s Liberation Army,1999,17(2):85-89.[9] 王普秀.航天环境控制与生命保障工程基础[M].北京:国防工业出版社,2003.Wang Puxiu.Aerospace environmental control and life support engi⁃neering fundamentals[M].Beijing:National Defense Industry Press, 2003.[10] 余秉良,张恒太,牟晓非,等.低浓度一氧化碳对人体生理功能的影响[J].航天医学与医学工程,1997,10(5):328-332.Yu Bingliang,Zhang Hengtai,Mou Xiaofei,et al.Effects of low con⁃centration carbon monoxide on physiological function[J].SpaceMedicine&Medical Engineering,1997,10(5):328-332. [11] 袁之炎,付丽华,张洪彬,等.密闭环境空气污染源的控制[J].舰船科学技术,1999(6):59-64.Yuan Zhiyan,Fu Lihua,Zhang Hongbin,et al.Air pollution sourcecontrol in the closed environment[J].Ship Science and Technolo⁃gy,1999(6):59-64.[12] GJB2093-94,军用方舱通用试验方法[S].北京:国家军用标准出版社,1995.[13] 国家安全生产监督管理局.煤矿安全规程[M].北京:煤炭工业出版社,2004.State Administration of Work Safety.Safety regulations in coal mine[S].Beijing:China Coal Industry Publishing House,2004. [14] 张国贤,卢济灼,陈淑英,等.吸烟与呼出CO浓度的关系[J].预防医学,1990,12(5):36-37.Zhang Guoxian,Lu Jizhuo,Chen Shuying,et al.The relationship ofsmoking and exhaled carbon monoxide concentration[J].Preventa⁃tion Medicine,1990,12(5):36-37.7031。