小型矿用可移动式救生舱—整体结构设计-实习报告

毕业设计实习报告--井下救生舱设计系别：班级：姓名：学号：目录一、矿用井下救生舱简介1.1救生舱的定义1.2救生舱的用途和发展概况1.3救生舱的分类1.4救生舱原理及技术指标1.5救生舱系统构成1.6矿用移动救生舱的特点1.7国家关于矿用移动救生舱的技术要求二、毕业设计题目——井下救生舱设计2.1设计指导思想2.2设计原则2.3 救生舱舱内设施设计设计中需要注意的几个问题 2.3.1供氧系统2.3.2排泄物的收集与处理2.3.3空调系统2.3.4检测系统及监测有毒有害气体2.3.5通信系统2.3.6能量与动力系统2.4 世界主流国家设计思路三、实习总结四、参考文献一、矿用井下救生舱简介1.1救生舱的定义矿用安全救生舱是在矿井出现瓦斯爆炸、顶板塌方、透水和火灾等灾害时专门用于避难的场所，矿工在救生舱内避难直到可以安全撤离或等到救援人员。

在煤矿井下设置和使用应急安全救生舱，能够在事故发生后为矿井幸存者提供一个安全密闭的空间，对内能为被困矿工提供食物、H2O、O2，并去除有害有毒气体，赢得较长的生存时间，对外能够抵御事故发生后的高温烟气，隔绝有害有毒气体。

同时，被困人员还能通过救生舱内的通讯监测设备，引导外界救援，为救援工作赢得宝贵的时间，减少矿难事故中的伤亡人数。

1.2救生舱的用途和发展概况根据世界各国对矿井事故的调查，在火灾、爆炸等事故现场瞬间伤亡的矿工只占伤亡总数的一部分，有相当大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，以便在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。

该舱能够抵御外部的高温烟气，隔绝有毒有害气体；能为舱内遇险人员提供氧气、食物和水,创造基本生存条件；并为应急救援创造条件，赢得时间。

国外生产救生舱产品大大早于国内，技术成熟程度高于我国，国内已经有厂家与外国合作开发生产救生舱，国际市场可以说技术成熟，但是产品价格过高，国产产品有价格优势。

不排除将来出口开拓国际市场，国内的市场从国内现状看，时间紧任务重很难保证市场的需求。

国外产品会乘虚涌入国内，打时间差的空子。

美国：目前煤矿井下配备避难所1193台（个）。

其中：软体式救生舱1000台（占80%以上）；硬体式救生舱123台；避难硐室70个。

加拿大：自1928年的Hollinger矿火灾（39人死亡）后，就出现初期避难所，利用压缩空气通过面罩提供O2；后来出现了有害气体处理系统，处理空气中的CO和CO2；自1980年后，在金属矿山得到广泛应用，现被法律强制建立。

南非：自1970年就出现避难所；1986年Kinross金矿矿难（死亡177人）后，法律强制井工矿山必须设立避难所。

南非煤矿开采深度浅，一般采用硐室＋大直径钻孔方式。

澳大利亚金矿自2000年一直使用可移动式救生舱，目前已是法律的基本要求。

国外救生舱开发情况南非：Survivair-RRC：硬体式美国：STRATA：硬体舱、软体舱、中继站ChemBio：主要为软体舱澳大利亚：MineARC：硬体舱加拿大：RANA：硬体舱、空气供给与废气处理设备德国：DREGER：硬体舱、快速充气站英国：Molecular：有害气体处理设备国外救生舱的基本特点具备基本功能，包括气密、隔热、防护、供氧、有害气体去除、环境监测、通讯指示等，但具体指标不同。

防护时间：24~48h，MASH规定96h，但认证尚在进行；舱体强度：未见抗爆、抗冲击具体指标(MASH规定15psi)；电源：美国、澳洲倾向无源(非煤有源)；南非用铅酸蓄电池；供氧：南非多用化学氧；美国、澳洲、加拿大多用压缩氧；空调：早期无，随着防护时间和环境适应性要求的提高，降温系统可能成为必要组件。

主要4种方式：电力空调、蓄冰降温、液态CO2汽化、通风降温舱内空气流动：具备促进舱内空气流动的相关措施；过渡仓结构：必要要求。

目前，国内煤炭安全服务行业尚处于不完全竞争时期，涉及该领域的并能够自主研制矿用紧急避险设施的公司更是凤毛麟角。

国内井下救生舱开发情况：国家安全监管总局、国家煤矿安监局将救生舱研究列入国家“十一五”科技支撑计划，目前超过20家单位从事相关产品研发。

通过专家评审有3家：北科大(重生科技)、煤科总院安全分院(上海鹏燕)、煤科总院沈阳院(MineARC)；取得安全标志(新产品)有1家：北科大(重生科技)；软体式救生舱主要研发单位（3家）：煤科总院（上海鹏燕）、中煤机械集团、西安新竹防灾救生设备有限公司。

国内井下救生舱开发情况硬体式救生舱主要研发单位（15家）：北科大(重生科技)、中煤机械集团、北京北分瑞利集团公司（BFRL）、中煤电气集团（STRATA）、无锡信诺视听设备有限公司、天津鸿绪工贸有限公司、西安东风仪表厂、武昌船舶重工有限公司、煤科总院沈阳院(MineARC)、中国矿大(无锡永神利)、煤科总院重庆院、济宁恒泰矿业科技有限公司、青岛华盾生命保障设备公司、西安新竹防灾救生设备公司、中平能化机械制造有限公司；避难硐室用设备主要研发单位（4家）：北京众生洲矿业科技中心、煤科总院沈阳院、煤科总院重庆院、北京凌天世纪自动化有限公司。

国内井下救生舱研发基本特点是起点高。

在充分借鉴国外成功经验的基础上，将潜艇、船舶、高楼逃生等领域高新技术用于井下避险设施研发，产学研紧密集合，相关领域单位积极参与积极开展国际合作，借鉴、吸纳国外先进技术，处于研发探索初期。

救生舱是生命工程，应实用、安全、可靠，尽可能采用能够提高可靠性的高技术成果。

技术引进或相关领域技术采用尚处于组装、仿造、借用阶段。

大部分救生舱未经实践检验，需通过实用不断优化调整，尚未建立产品标准和设计、安装、使用、维护、管理规范。

1.3 救生舱的分类目前，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。

可移动式救生舱按外壳材质可划分为硬体式和软体式。

按械结构特点可划分为组装式（救生舱舱体为组装式结构）、整体式（救生舱舱体为一整体机械结构）、其他。

硬体式救生舱一般用用钢材等硬质材料制成，具有一体式、分节组装式等类型。

软体式救生舱采用阻燃、抗静电、耐高温帆布等软质材料制造，在突发紧急情况下依靠快速（几十秒至几分钟）自动充气膨胀架设。

图1 硬体式救生舱图2 软体式救生舱不论是哪种救生舱，都具有以下特点：可以提供至少48小时，甚至96小时的生命保护，包括氧气、食物、水和适当的降温装置。

可以有有源和无源两种模式。

这样就可以在井下灾害事故发生导致电力系统破坏的情况下，仍然可以保持保护状态。

配备先进的“透地通讯”，随时与地面施救人员联系。

1.4救生舱原理及技术指标矿井可移动式应急救生舱是设置在矿井下各危险工作区域的密闭空间，整体设计上能够做到气密，并能抵御一定的外力冲击，内部通常有氧气（O2）供给系统、一氧化碳（CO）和二氧化碳（CO）净化系统、供电系统和通讯系统，以及相应的监视、防护措施，同时还有足够的水和食物。

矿难发生后，无法直接转移到安全区域的人员可以进入救生舱空问，关闭舱门与外界有害环境隔绝，随后运行内部各救生系统，产生O2，处理CO、CO2，等有害气体，检测密闭空间内各类环境参数，将空间内环境维持在人类生存的适宜条件。

可移动式救生舱舱室内人类生存所需的各类环境参数在经过研究后都有严格的指标规定，所有环境参数都必须控制在标准范围内，否则会对密闭空间中人体生理心理造成负面的影响，关键的生存参数如O2、CO2浓度等不合要求甚至能造成人员的伤亡。

表1为救生舱产品的主要技术指标。

表2为救生舱产品的型式检验项目表。

表1 救生舱技术指标。

序号参数指标1 维持时间≥96h2 抵御最高冲击压力≥1.0MPa3 抵御瞬时高温冲击0.2s内1200℃4 氧气浓度18.5%~23.0%5 二氧化碳浓度<1.0%6 一氧化碳浓度≤24ppm7 室内温度33℃±2℃8 湿度≤85%9 被困人员供水量≥0.5升/天²人10 被困人员食物所含热量≥2000千焦/天²人表2 救生舱型式检验项目表序号检验项目出厂检验型式检验备注逐台检验抽样检验1 基本要求√√√△2 结构检查√√√△3 额定防护时间－√√☆4 整机气密性√－√☆5 瞬间耐高温能力－√√☆6 持续耐高温能力－－√☆7 强度安全性能－√√☆8 抗爆炸冲击能力－－√☆9 起动时间√√√☆10 氧气供给保障系统－√√☆11 空气净化与温湿度－√√☆调节系统12 环境监测系统√－√△13 通讯系统－√√☆14 舱内照明及指示系√√√☆统15 动力保障系统－√√△16 舱生存保障系统√－√☆注：√检验项目；－不捡项目；“☆”主要项目；“△”一般项目。

1.5救生舱系统构成救生舱要保证内部避难人员生存，就必须依靠舱内设备持续稳定地提供可呼吸的空气，同时对人呼出的气体及时进行处理，吸收CO2等废气，将舱室密闭空间内气体各组分含量控制在适宜范围内。

同时，人体和仪表设备在正常情况下均会向空间辐射热量，灾变状态下舱外也可能处于持续的高温环境中，这些情况均会导致救生舱内温度上升，因此必须依靠空气调节设施对温度进行控制，否则会造成严重的后果。

根据救生舱所需实现的功能，救生舱可划分为安全防护系统、氧气供给保障系统、空气净化与温湿度调节系统、环境检测系统、通讯系统、照明及指示系统、动力供应系统、生存保障系统，各系统形成多级防护体系。

1.6矿用移动救生舱的特点优异的结构独特的加强筋设计，大大增加安全性；独特的弧形顶设计，抗压能力增强且便于排水；隔温夹层，强悍的防火耐高温性能；良好的气密性；舱体体积小，便于运输；多出口设计，除舱门外，另设两个逃生口；舱门打不开时可通过逃生口进出。

多种供氧手段矿内压缩空气管道，可无限供氧；舱内压缩氧气瓶供氧，稳定安全；化学制氧（氧烛或氧气再生药板），紧急情况下制氧。

正压设计正压设计阻止舱外有害气体进入生活舱；配有压缩空气瓶，提供足够的压缩空气，支持多次进出救生舱。

安全、舒适的舱内环境供氧时间长，可供10人使用超过120小时；供氧方式多样，包括矿内压风管、压缩氧气瓶、氧烛（或氧气再生药板）；充足的有害气体吸附剂和除湿剂；配备空调，即使断电仍可将舱内温度维持在29摄氏度。

有效的舱内外环境监测手段多传感器，可监测舱内外温湿度、压力、气体（包括O2、CO、CO2、CH4、H2S 的其它有害气体）浓度；监控分站收集传感器的监控数据，自动调节舱内气体环境；配有便携式多用途传感器，供被困人员出舱时使用；储备电力可供舱内传感器和监控分站使用超过10天。

1.7国家关于矿用移动救生舱的技术要求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。