矿井永久避难硐室电气设计

收稿日期：2012－08－20

作者简介：刘晟楠（1983－），女，辽宁阜新人，工学硕士，2010毕业于辽宁工程技术大学电气与工程学院，现在中煤

国际工程集团沈阳设计研究院从事矿井电气设计工作。

矿井永久避难硐室电气设计

刘晟楠

（中煤国际工程集团沈阳设计研究院，辽宁沈阳110015）

摘

要：基于国家对井下避难硐室的强制推行，文章以某矿井永久性避难硐室的具体应用为

例，根据避难硐室电气方面的基本要求，对避难硐室的配电、接地保护装置、照明、环境监测、

通信、人员定位、工业电视几个方面进行设计，使井下避难硐室的电气设计得到进一步完善，同时也为突发事故时增加了一定的安全保障。

关键词：避难硐室；电气设计；接地保护装置；人员定位

中图分类号：TD602文献标识码：B 文章编号：1671－0959（2012）S2-0040-03煤矿井下发生灾害时，有时会造成人员无法撤离，为防止发生水、火、瓦斯、煤尘事故对人员生命构成的威胁，设立避难场所是必要的。业内专家曾指出，配置避险硐室在美国、加拿大等国已有强制性规定，起到了不错的效果。智利被困矿工能够生存下来，井下避险硐室起到了至关重要的作用。2010年7月国务院发出“关于进一步加强企业安全生产工作的通知”

，其中强调要在3年内强制推行包括紧急避险系统在内的6大系统。国家安全监察总局国家煤矿安监局发出的“关于建设完善煤矿井下安全避险“六大系统”的通知”中，再次强调了对避难硐室的建设。

1矿井避难硐室

当井下发生事故时，一般煤矿工作人员可使用自救器

进行自救。由于自救器有效时间较短，很难保证工作人员在有效时间内到达安全地点。特别是当撤退路线受阻或事故现场的周围环境有有害气体时，单凭自救器就更无法保证人员的安全。因此，在矿工自救中，设置避难硐室是十分必要的。避难硐室有两种：一种是当多事故出现后因地制宜地构筑临时性的避难硐室；一种是预先设置的避难硐室。

1.1临时避难硐室

临时避难硐室是指设置在采掘区域或采区避灾路线上，

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5a 的避难所。

1.2永久性避难硐室

煤矿避难永久性硐室一般通称煤矿永久避难硐室（以下

简称为避难硐室）。避难硐室是指设置在矿井大巷或采区（盘区）避灾路线上，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5a 。

临时避难硐室与永久避难硐室的主要区别在于服务年限、服务区域、防护等级的不同，临时避难硐室的容量也通常小于永久避难硐室。

1.3避难硐室功能特点

避难硐室内各系统之间相互独立运行，相互协调，达

到系统的最优控制；温湿度调节、净化等采用无电力驱动；专用监控系统，可实现与矿井安全监控系统、人员定位系统数据交互；工作模式自适应，无论是否存在外界压风，系统均可安全高效工作；模块化设计，满足不同额定人数、不同地质条件避难硐室使用要求；快开式防爆密闭门，采用专利技术，低压自闭，且有形变保护功能，保证超限爆炸发生后易于开启；井下办公，避难硐室内科选配防爆计算机，实现井下调度站功能；启动迅速、操作简单、容错设计，有效防止误操作。

2避难硐室的电气设计

避难硐室一般由过渡舱、生存室、1号钢瓶储藏室、2

号钢瓶储藏室、机电硐室和卫生间构成，采用向外开启的两道隔离门结构。两道隔离门之间为过渡舱，第二道隔离门以内为生存室。

2.1避难硐室配电

避难硐室的电力保障系统（即供电电源）由三级保障组

成，如图1所示。

井下660V 动力电源为第一级电源保障。电源引自井下动力网，作为煤矿正常生产时避难硐室的降温系统制冰、视频信号采集、传感器检测、备用电池充电等动力电源。

硐室内部电池组为第二级电源保障。当一级电源发生故障时，由硐室内部电池组为避难硐室内的用电设备提供电源。此时硐室内部用电设备将转化为节电模式运行。专

4煤炭工程2012年10月

图1配电系统图

门针对紧急避难系统研制的电源箱及大容量锂电池箱，可满足硐室正常工作时用电设备的使用需要。供电时间至少能达到120h。

通过钻孔由地面引入的AC660V电源为第三级电源保障。当灾害发生后井下动力网提供的前两级电源中断时，可将第一级电源拔掉，将第三级电源直接接入系统内，为避难硐室内的用电设备提供电源，同时为避难硐室内电池组进行充电。

2.2接地保护装置

避难硐室内设保护接地装置。硐室内所有电气设备的金属外壳、灯具、开关的非带电金属外壳及穿线钢管（包括电缆的铠装、铅皮、接地芯线）均与接地线可靠联结，并与井下的总接地干线联接，联结点不少于两个。确保在设备漏电情况下工作人员的人身安全。在避难硐室附近设局部接地点，总接地电阻不超过2Ω。硐室内每一移动式和手持式电气设备至局部接地极之间的保护接地用电缆芯线和接地连接导线的电阻值不超过1Ω。

2.3避难硐室照明

照明系统采用四种方式且互为冗余，包括：AC127V防爆日光灯照明、LED便携式矿灯照明、荧光棒照明、声光报警器照明和位置指示。有效地保障了避险人员的使用需要和心里干预。

避难硐室内照明电源引自机电硐室内照明综保装置，电压等级为127V。考虑到突发事件时需要节约用电量，灯具数量不宜过多。防爆灯具和防爆开关均明敷设，线路沿墙和顶棚穿钢管明敷设，装修后管线隐蔽于装修层内。室内配备额定人数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。

室内外采用反光标志作为硐室在黑暗环境下的逃生指示，指引硐室位置所在。室外设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。

2.4环境监测系统

避难硐室环境监测系统作为整个矿井安全监控系统的一个分站，设置有内外环境参数检测仪器，并至少对应对避难硐室内的CO、CO2、O2、CH4，避难硐室外的CO、

CO

2、O

2

、CH

4

、温度等进行监测。在避难硐室设置有井下

作业人员管理终端，各种探头与矿井监控系统联网运行。

系统可实现各种数据的实时采集与处理、信息传输、超限

报警断电、远方控制等功能，以满足矿井安全生产管理的

需要。一旦环境监测系统与安全监控系统发生中断，环境

监测系统能独立对避难硐室内的数据进行分析与处理，确

保分站系统的可靠运行。

避难硐室环境监测系统控制电缆引自井下安全监控系

统交换机。环境检测系统主要由矿用多参数采集器及本安

控制器组成，可实现对硐室内外的CO、CO2、O2、CH4、

H

2

S、压力、温度、湿度等参数的采集，根据多参数气体采

集控制器所测量到的硐室内O2的浓度，供氧系统可以采取

手动或自动的控制方式释放O2。

监控主机采用嵌入式操作系统构架平台、彩色液晶显

示，可以实现避难硐室内的环境参数在线监测、曲线显示

等功能，还可实现与外部的视频通话功能。

2.5通讯联络系统

通讯联络系统采用本安电话机实现有线通讯，还留有

无线通讯接口，可根据各矿井无线通讯系统现状接入相应

的无线通讯设备，除此之外，本安控制器还可与外界实现

视频通话。上述通讯手段，可有效保障硐室与外界的通讯

联络。

为提高人员定位系统通信功能运行的安全系数，在避

难硐室安装一套人员定位系统监测分站，并通过井下人员

定位系统的主交换机接入矿井人员定位系统。进户通讯电

缆通过穿预埋钢管的方式分别铺设在避难硐室进、出口巷

道底板下。两趟通信线路一用一备，防止事故后损坏通信

线路而影响人员定位系统的正常工作。在避难硐室内外共

安装2个矿用读卡器，用于采集避难硐室内的人员信息，

并及时将需要救援人员的信息传输到地面。为地面救援人

员制定救援方案提供依据。

2.6工业电视

在避难硐室内设置隔爆型超低照度黑白球型摄像机。

摄像机采用吊顶安装的方式。设备电源取自避难硐室

AC127V配电设备。

避难硐室内的视频监视系统接入全矿的工业电视系统，

系统后台的录象设备可对图象信号进行实时记录。当事故

发生时，若避难硐室内的视频信号与主系统的通讯线路没

有受到损坏，则地面救援人员可通过该系统及时地监视和

了解避险人员的状态。若通讯线路中断，也可记录事故发

生时避难硐室内的状况。这些都可为事故救护方案的制定

和决策提供可靠的依据。

3结语

在发生矿难时，井下避难硐室可以提供给众多等待救

援的人延续生命的空间，使他们获得更多生还的可能。避

难硐室的电气设计虽然只是整个系统设计的一部分，但是

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