矿山井下避难硐室的设计

矿山井下避难硐室的设计马飞1，闫建浩3，李刚1，2（1．内蒙古科技大学矿业工程学院，内蒙古包头014010；2．鄂尔多斯煤炭技工学校，内蒙古鄂尔多斯017000；3．北京科技大学土木与环境工程学院，北京100083）摘要：我国矿山事故频发，国家对此十分重视，要求各大矿山建立井下紧急避险系统。

针对这一事实提出了建立井下紧急避险系统中避难硐室的基本要求，从通风、供氧、通信、防爆、监测等11个方面做出了设计，为事故的幸存者提供救援期间的生存保障。

关键词：避难硐室；事故；救护；设计；矿井中图分类号：TD77+1文献标志码：B文章编号：1003－496X（2012）01－0055－03The Design of Refuge Chamber in the Underground MineMA Fei1，YAN Jian－hao3，LI Gang1，2（1．School of Mining Engineering，Inner Mongolia University of Science and Technology，Baotou014010，China；2．Erdos Coal Technical School，Erdos017000，China；3．School of Civil and Environmental Engineering，University ofScience and Technology Beijing，Beijing100083，China）Abstract：Mine accidents happened fluently in our country．Government attaches great importance to this condition，asks each big mine to build the emergency refuge system in the underground mine．According to the fact，this paper proposed the basic requirements about building refuge chamber of emergency refuge systems in the underground mine，designed11aspects，such as ventilation，oxygen sup-ply，communication，explosion－proof，monitoring and so on．They can provide guarantee for survivors during the rescue．Key words：refuge chamber；accident；rescue；design；mine0引言在2010年的智利矿难中，33名矿工之所以能够幸存，并在井下坚持69d，最关键的是矿难发生时，矿工们处在井下应急避难所中。

如果没有完备的井下应急避难机制，矿难发生后，被困矿工的生存几率将不会如此之高。

我国是矿产资源比较丰富的国家，这些资源的开采，为国民经济建设提供了强有力的支持。

近年来，全国矿山安全事故逐年下降，安全生产状况总体稳定、趋于好转，但形势依然十分严峻，事故总量仍然很大，重特大事故多发频发，给人民群众生命财产安全造成重大损失，因此建立井下避难硐室迫在眉睫。

1井下避难硐室在抗灾中的作用煤矿瓦斯事故中死亡人员的75%是由于有毒、有害气体（主要是CO）中毒死亡［1］。

而目前我国煤矿井下使用的救生设备（隔离式自救器）最大供氧时间为40min，就煤矿企业的基本情况来看，短短的40min，逃离险区、安全升井，困难是很大的［2］。

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，40min的时间在水平巷道只能行走2000m，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千米以上。

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井下避难硐室的分类主要采煤国家使用的井下避难硐室主要分为2种［3］。

1）永久避难硐室也叫固定避难硐室。

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、药品和饮水食物等救生设备。

其·55·（2012－01）主要建造在矿井巷道两侧地层中直接挖掘而成，主要布置在主巷或逃生路线上。

利用贯穿岩层到达地面的钻孔为避难硐室内持续的输送氧气、实现通讯。

永久避难硐室服务于整个矿井、水平或采区，服务年限一般应≥5年。

设计的额定避险人数应≥50人，不宜＞100人。

2）临时避难硐室。

在矿井工作面附近的巷道或煤层中挖掘而成，依靠氧气瓶等设备为避难硐室提供一定时间的氧气。

当此处采掘工作完成后，临时避难硐室即被废弃，避难硐室内密封门、氧气瓶、通讯、监测仪器等设备被拆除并转移到新建设的临时避难硐室中。

临时避难硐室主要服务于采掘工作面及其附近区域，服务年限一般应≥5年。

设计的额定避险人数应≥10人，不宜＞50人。

3井下避难硐室的选址井下避难硐室的位置选择主要根据井下的人员分布、避灾路线、地质构造及围岩情况等实际情况确定避难硐室的布置位置，再根据国家相关规定总结得出井下避难硐室选址的主要原则：1）突出矿井，根据实际情况设置位置必须设置在防逆流风门外的进风流中。

突出煤层的掘进巷道长度及采煤工作面走向长度＞500m时，必须再距离工作面500m范围内建设避难硐室或设置可移动式救生舱。

2）高瓦斯矿井和低瓦斯矿井应在距离采掘工作面1000m范围内建设避难硐室或设置可移动式救生舱。

3）避难硐室的位置设置应避开地质构造带、应力异常区以及透水威胁区，并要求尽量布置于岩层中，且顶板完整、支护完好，前后20m范围内应采用不燃性材料支护，符合安全出口的相关要求。

4井下避难硐室系统构成硐室内部设有防爆密闭系统、监测监控系统、供氧系统、通信系统、空气净化系统、制冷系统，并备有常用的救护器材、工具和定量的食物、水等附属设备。

4．1防爆密闭系统1）防爆密闭门。

防爆密闭系统要求能够抵御瞬时1000ħ高温、1．0MPa的爆炸冲击波、有毒有害气体对人体的伤害。

2）空气幕。

空气幕安装在两端防爆密闭门处，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，在门口形成了气幕门。

4．2监测监控系统硐室避难区两侧都设有人员定位读卡器，避难人员进入即可探测到，硐室对角安设防爆摄像头，监测硐室人员情况。

硐室内外设置传感器实时监控硐室内外的各项环境参数，为硐室内避难人员提供活动依据。

当监测系统探测到CO2、CO、H2S等各种有毒有害气体参数超标时，监测系统报警并自动提示。

设定声光报警系统可进行语音提示，如CO浓度＞24ˑ10－6时，仪表提示CO浓度过高请开启空气净化装置。

4．3供氧系统避难硐室采用“三级供氧系统”，分为井下压风供氧、氧气瓶供氧、自救器供氧。

优先采用井下压风供氧，若井下压风系统遭到破坏，立即开启氧气瓶向硐室供氧。

压风供氧采用弥散式布气方式，通过回风管路实现避难硐室内的空气循环。

并且始终保持避难硐室内为正压，防止毒害气体的渗入。

氧气瓶供氧外接12MPa高压氧气气瓶组，由汇流排进行总控制，最后汇集到一体机中与过滤气体混合均匀后供避难人员呼吸。

自救器是每人佩戴1个，在氧气瓶用完的情况下使用自身佩戴自救器。

4．4空气净化系统空气净化系统能为硐室内避难人员提供生命所必须的O2，去除密闭空间内的有毒有害气体（主要是CO2和CO），要求供氧量≥0．5L/（min·人），处理CO2的能力≥0．5L/（min·人），采用化学药剂对空间内水分进行吸收来调节空间内湿度。

CO去除设备主要由过滤床以及风机2部分构成。

过滤床设计为抽屉的形式，在抽屉中放置的CO 去除药剂。

开启风机后，硐室内的空气在风机作用下进入过滤床中进行洗涤，去除其中大部分的CO2后与进入净化器中的氧气混合，释放到硐室内。

净化器中的药剂需要定时更换，可通过观看药剂变色情况，药剂颜色由红变白即为失效，需更换药剂包。

根据传感器示数和语音提示开启或关闭净化器，若气体环境正常时监测仪表提示关闭净化器。

4．5通讯系统在安监总局要求的6大系统中，其中通讯系统在各大矿井中基本建设完毕。

因此，在井下避险硐室中能够实现“二级通讯系统”，分别为小灵通通讯、有线电话2种方式。

·65·（第43卷第1期）设计·开发4．6制冷系统避难硐室采用专门设计的蓄冷空调控制硐室内温湿度，依靠冷量储存有效地解决了外部持续高温环境下的硐室内制冷除湿问题。

正常情况下，硐室的外部煤矿专用防爆制冷机组可依靠矿井电力维持运行，完成硐室内冷量储备后，以较低的电能消耗维持蓄冷设备运行；当矿井发生事故造成电力供应中断或外部机组受损停止运行时，硐室内可以通过蓄冷设备释放储存冷量来平衡人体散热、设备放热甚至外部传热，是目前矿井外部恶劣环境下避难硐室内温湿度控制的最可靠手段。

4．7动力系统硐室内部设有大功率蓄电池，当外部电源切断时，可供硐室内净化器风机、监测仪表的能量需求，电池蓄电量可保证设备运行96h。

4．8自动启动系统避险硐室内设自动启动系统专用按扭。

当第1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，地面的局部通风机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。

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。

4．9附属设备附属设备包括医疗急救设备、照明设备、灭火器、自救器、水、干粮、卫生设备等必须设备。

这些附属设备能保证避难硐室内部人员在救援队伍赶来之前，维持正常的基本生活。

4．10避难硐室的日常维护避难硐室内有专人管理，每周对室内设施进行1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。

4．11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。