人避难硐室设计（蓄冰制冷.doc

锦隆重工煤矿避险系统集成专家100人避难硐室设计方案（蓄冰制冷） 新乡市锦隆重工机械股份有限公司 2013年4月目录一、意义3二、设计标准3三、设计要求4四、避难硐室设计51、硐室结构规划52、防爆密闭系统设计53、正压喷淋系统设计64、供氧系统设计75、制冷除湿系统设计86、空气净化系统设计97、环境监测系统设计118、通讯照明系统设计119、生存保障系统设计11五、避难硐室的日常维护及人工培训121 日常管理122 日常维护13六、培训、施工及售后服务141 培训计划142 施工计划143售后服务1514常学勇、 意义按照国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知（国发201023号，以下简称通知）关于“煤矿和非煤矿山要制定和实施生产技术装备标准，安装监测监控系统、井下人员定位系统、紧急避险系统、压风自救系统、供水施救系统和通信联络系统（以下简称安全避险“六大系统”）等技术装备，并于3年之内完成”的要求，依据国家安全监管总局、国家煤矿安监局制定的煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定，新乡市锦隆重工机械股份有限公司认真贯彻国家安全生产的精神，充分认识安全发展理念，依托公司强大的研发能力以及与多所高校、煤矿专业设计院的强强联合，为矿井提供合格可靠的避险系统，可有效降低事故危害程度、防范遏制重特大事故的发生，加快完善井下避险措施，为井下作业人员提供生命保障，全面提升矿井安全保障能力。井下避难硐室是当矿井发生灾害，人员无法撤出时，为防止有毒有害气体的侵害而设立的防暴密闭场所。具备安全防护、氧气供给保障、有害气体去除、环境监测、通讯、照明、人员生存保障等功能，在无任何外界支持的情况下额定防护时间不低于96小时。二、 设计标准（1）国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知（国发201023号）；（2）GB 50416-2007煤矿井底车场硐室设计规范（3）国家安全监管总局、国家煤矿安监局：安监总煤装2010146号文关于建设完善煤矿井下安全避险“六大系统”的通知（4）安监总煤装201115号文关于印发煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定的通知。（5）国家安全监管总局、国家煤矿安监局：安监总煤装201133号文关于印发煤矿井下安全避险六大系统建设完善基本规范（试行）的通知。 （6）煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定；（7）煤炭工业矿井设计规范GB 50215-2005；（8）煤矿安全规程2011年版；（9）防治煤与瓦斯突出规定2009年版；（10）矿山救护规程；（11）GB 50415-2007煤矿斜井井筒及硐室设计规范；（12）安监总煤装201310号文关于加快推进煤矿井下紧急避险系统建设的通知三、 设计要求矿井必须按照规定要求建设完善矿井紧急避险系统，并符合“系统可靠、设施完善、管理到位、运转有序”的要求。井下紧急避险系统是在井下发生紧急情况下，为遇险人员安全避险提供生命保障的设施、设备、措施组成的有机整体。紧急避险系统建设包括为入井人员提供自救器、建设井下紧急避险设施、合理设置避灾路线、科学制定应急预案等。紧急避险系统应与矿井安全（瓦斯）监测监控、井下作业人员管理、压风自救、供水施救、通信联络等系统有机联系，形成井下整体安全避险系统。矿井安全监测监控系统应对紧急避险设施的环境参数进行监测。井下作业人员管理系统应能实时监测井下人员分布和进出紧急避险设施的情况。矿井压风自救系统应能为紧急避险设施供给足量新鲜空气。矿井供水施救系统应能在紧急情况下为避险人员供水，并为在紧急情况下输送液态营养物质创造条件。矿井通信联络系统应延伸至井下紧急避险设施，紧急避险设施内应设置直通矿调度室的电话。按要求设计100人的永久避难硐室。设计参数如下表所示：避难硐室设计参数序号技术名称技术参数1额定人数：100人2额定防护时间：96h3防爆门抗冲击力：0.3MPa4压风供气压力：0.20.7 MPa5备用电源供电时间：96h6硐室内O2浓度：18.5%23%7硐室内CO2浓度：1%8硐室内CO浓度：24PPm9体感温度：3510净面积过渡室3m2生存室1m2/人四、避难硐室设计1、 硐室结构规划避难硐室位置在避灾路线上，布置在稳定的岩层中，避开地质构造带、高温带、应力异常区以及透水危险区。前后20米范围内巷道应采用不燃性材料支护，且顶板完整、支护完好，符合安全出口的要求。特殊情况下确需布置在煤层中时，应有控制瓦斯涌出和防止瓦斯积聚、煤层自燃的措施。永久避难硐室应确保在服务期间不受采动影响。为了日常维护的方便性以及避险人员的快速进入硐室，避难硐室两端均设计为向外开启的两道门结构：第一道门为防爆密闭门，第二道门为密闭门。两道门之间为过渡室，密闭门之内为避险生存室。其中过渡室内设置气幕喷淋系统，压缩空气瓶；二氧化碳瓶和氧气瓶硐室设置在过渡硐室旁边以密封门隔开；卫生间设置在一端过渡室内。生存室内设置蓄冰空调、食品、饮水、座椅、监控装置、矿灯、隔绝式自救器以及急救助所需要医疗设备和应急维修工具箱、灭火工具等。避难硐室应采用锚喷、砌碹等方式支护，支护材料应阻燃、抗静电、耐高温、耐腐蚀，顶板和墙壁的颜色宜为浅色。硐室地面应高于巷道底板不小于0.2米。硐室采用二次支护方式：第一次采用锚网喷联合支护，喷厚150mm；顶锚杆采用22-M24-2400mm的高强度锚杆,矩形布置,间排距为800800mm，使用K2335树脂药卷一支和Z2360药卷一支；帮锚杆采用22-M24-2000mm的高强度锚杆,矩形布置,间排距为800800mm，帮部使用Z2360树脂药卷一支；钢筋网采用6钢筋编织，网孔规格100100mm，锚索采用17.88300钢铰线，排距1.6m。第二次采用混凝土砌碹支护，混凝土强度为C30，砌碹厚度为200mm。2、 防爆密闭系统设计避难硐室两端均设计为向外开启的两道门结构：外侧第一道门为既能抵挡一定强度的冲击波，又能阻挡有毒有害气体的防爆密闭门；第二道门为能阻挡有毒有害气体的密闭门。避难硐室防爆密闭门墙周边应掏槽，深度不小于0.2米，墙体用强度不低于C30的混凝土浇筑，并与岩（煤）体接实，保证足够的气密性。墙体内配两层10钢筋网，网孔规格200200mm，两层网间距350mm。密闭门门框四周用20钢筋进行加强支护，防爆门暂定为宽1.0m，高1.6m，抗冲击波不低于0.3MPa硐室应具有足够的气密性。在500Pa压力下，泄压速率应不大于350Pa/h。硐室内气压应始终保持高于外界气压（100500）Pa，且能根据实际情况进行调节。3、 正压气幕喷淋系统设计为最大限度的减少遇险人员进入硐室时外部的有毒有害气体的侵入，采取以下措施： 空气幕及喷淋系统在过渡硐室内设置置空气幕及喷淋系统，阻隔有毒有害气体的侵入和吹扫避险人员身上的气源由过渡硐室的压缩空气或压风管路提供，由阀进行切换，优先使用压风管路。 正压维持系统正压维持系统是基于硐室气密性的基础上，对硐室内相对于硐室外气压的要求。为了保障避难矿工生命安全，煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定要求：紧急避险设施内始终处于不低于100Pa的正压状态。 压缩空气量计算1、喷淋装置流量不小于4000L/min，运行时间不低于2min/组，喷淋气体速度不小于5m/s。人员分五组进入硐室，则喷淋所需风量为40m3。大约需要40m9.6m=4.2瓶；2、维持正压的空气量：硐室泄压速率按最大值350Pa考虑，硐室的长度为76m，宽度为3m，净高为3m，加上两个大壁龛则体积约为800m3，经计算100h泄漏量约为180m3。3、气动风机的耗气量：根据试验，每瓶气最后所剩压力为0.15MPa，则每瓶气的利用率为11.85MPa12MPa=0.9875本公司所选风机的平均耗气量为20L/min，则4个风机96小时耗气量（1.2安全系数）为42060961.2=552960L=552.96m每瓶压缩空气可利用的空气量为9600L0.9875=9480L，则风机需要的空气瓶为552960L9480L=58.3瓶压缩空气经气动风机后直接排向硐室内，即可提供新鲜空气，又可维持正压，且大于维持硐室内正压所需的180m，故不需要单独提供维持正压所需的空气瓶。综上所述，总气瓶数为4.2+58.3=62.5瓶，实际配65瓶。4、 供氧系统设计4.1 压风供氧系统在避难硐室主舱门上方设置有与矿井压风管路相连的接口，该接口与舱内压风供氧管路相连接。舱内压风管路气体出口处设置有空气减压阀、过滤器及消声器，灾害事故发生后，若压风系统完好，可打开空气减压阀，实现对救生舱内的氧气供应。4.2 自备氧供氧系统矿井灾害发生时，考虑到压风系统遭到破坏，应在硐室内设计自备氧供氧系统。自备氧系统供氧量在不依赖于压风供氧和自救器逃生供氧保障的情况下，应满足硐室内额定遇险人员不低于96h生存所需，且有不低于1.3倍的安全系数。鉴于避难硐室内部空间相比较大，且考虑到过氧化钠药板制氧虽在产生氧气的同时去除了舱内人员呼吸所产生的二氧化碳，但却产生了大量的化学反应热量，增加了硐室制冷除湿系统的压力， 因此硐室自备氧采用廉价、安全且操作方便的压缩氧供氧。按照暂行规定供氧量不低于0.5升/分钟人的要求100人96h供需氧气403.25Kg。避难硐室使用高压氧气罐内的氧气通过一定速率的氧气释放来达到人体供氧。某型高压氧气瓶容积为0.08m，瓶内压力为12MPa，可充入氧气量为9.6m，总计氧气质量为13.44Kg。根据高压氧气瓶使用规定，保证瓶内最低压力不低于0.5MPa，其氧气利用率为96.2%，每瓶可利用氧气为13.4496.2%=12.93Kg。则需要31.2瓶氧气罐，保证余量和安全裕度硐室内配备41瓶氧气瓶。同时使用隔绝式氧气自救器。表2 硐室内氧气用量表人数（人）人均需氧量（L/min）总需氧量（Kg）设计配量（Kg）氧气瓶含氧量（Kg）氧气瓶个数（瓶）1000.5403.25470.413.4441避难硐室内配备120台ZY45型隔绝式压缩氧自救器，工程裕量20%，其可满足人体不低于45分钟时间内氧气需求。自救器可在满足舱内人员外出时需求，也可在舱内出现不可预测的意外情况下满足舱内人员的供氧需求。5、 制冷除湿系统设计5.1制冷除湿系统设计制冷除湿系统设计包括避难硐室热负荷计算、制冷方案选择、制冷系统设计及制冷除湿试验等部分，按流程图1所示进行。制冷除湿设计硐室总负荷结构负荷制冷方式选择制冷剂原理性试验制冷剂用量计算人员负荷及其他制冷剂选择图1 制冷除湿设计流程 5.2制冷方式选择硐室空调制冷系统采用蓄冰制冷方式，平时依靠压缩机工作将水槽内 的水制成冰，发生灾变后，利用冰的溶解热和水的比热容大的特点，通过特制的蒸发风道，维持硐室内的温度，同时收集储存冷凝水，使硐室内的湿度维持在适合的浓度。5.3避难硐室空调系统计算空调系统计算参数： 根据经验，一个成年男子每天产生的热量为 2000千卡，避难硐室容量 100 人时，则总热量为 200041.21001.3=1248000千卡4.184=5216640kJ。时间和人员都按 1.3 倍安全系数考虑。 水的比热容为4.1842.1kJ/(kg.)，冰的比热容为 2.1kJ/(kg.)，冰的溶解热353kJ/(kg.)。设冰的温度为-15，水的最高利用温度为 25则冰的总量为：5216640kJ /(4.2kJ25+2.1kJ15+353kJ )= 10657.1kg因岩层地温不确定，且岩层导热系数试验需大量的财力物力，这里暂不考虑，考虑到其他因素的影响，100人的避难硐室需要蓄 冰柜的容积约为 16m3。因此实际使用中配置5个3.3m3的蓄冰柜是可以满足需求的。5.4蓄电池计算电源主要供仪表用电，和紧急照明用电仪表数目为：氧气传感器5个，一氧化碳传感器5个，二氧化碳传感器3个，甲烷传感器3个，差压传感器一个，温度传感器2个，温湿度传感器1个。紧急照明用灯12个（220V/20W）;传感器按最大功率2.4W（24V，100mA）算；共需电量为：传感器瓦数：202.4=48 W紧急照明用灯瓦数：1220=240W48W96H1.224V=231AH240W96H1.2220V=126AH共需：231AH+126AH=357AH6、 空气净化系统设计煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定规定：避难硐室内部环境中二氧化碳浓度小于1.0%，甲烷浓度不大于1.0%，一氧化碳浓度不大于0.0024%，处理一氧化碳的能力应能保证在20分钟内将一氧化碳浓度由0.04%降到0.0024%以下。避难硐室内空气净化系统的设计一方面是为了除去井下人员进入硐室时从外界带入部分的有毒有害气体（CO、CH4等）；另一方面，人体在密闭环境中自身也会代谢产生CO、CO2、H2S等有害气体，若不对气体进行净化处理，必将对额定防护时间内在救生舱内生存的舱内人员健康产生影响。6.1 一氧化碳净化由于人体会代谢微量CO，因此需要将人体代谢的CO去除，以保证硐室内的CO浓度在安全值以下。避难硐室内使用贵金属催化剂及其配套脱硫剂催化氧化CO，该试剂使用周期长、对挥发性有机物及湿度等气体的抗干扰能力强。一氧化碳的去除过程是在催化剂作用下的催化氧化过程，并不是一个吸收或吸附过程，所以并不涉及药品多少的问题，只需要非常少的催化剂即可。我们所使用的霍加拉特剂是比较常用的一氧化碳低温氧化剂，只要满足他的催化条件，它是不会失效的。因此，药盒内只需有适量的催化剂，空气净化装置就可以有效的催化氧化避难硐室的一氧化碳、甲烷、氢气等气体。硐室内配备ACO型催化剂90kg。6.2 二氧化碳净化对于避难硐室等密闭空间而言，由于人体活动会产生热量，需要设置制冷系统获得适宜人体生存的温度环境，通常要求温度控制2035，湿度控制在RH4080%。在救生条件下使用时，由于采用的是无外源制冷方式，需要消耗大量的制冷剂。因此要求监控、气体净化等系统的附加载荷尽可能的小，尽管超氧化钾与二氧化碳反应会产生一定量的氧气，可减少对压缩氧气量的需求，然而其化学反应热是氢氧化钙的3倍，给制冷系统增加了大量不必要的热负荷。因此，选择钠石灰净化吸收CO2。人体在静坐时CO2呼出量为13L/h.人，则100人96h呼出的CO2总量：13x100x96=124800L钠石灰吸收CO2量为200L/kg，设计余量为30%则需配置氢氧化钙量为124800/200x1.3=811.2kg 考虑到CO催化作用，硐室配置纳石灰为1200kg。6.3 甲烷净化活性炭是一种非常优良的吸附剂，是利用木炭、竹炭、各种果壳和优质煤等作为原料，通过物理和化学方法对原料进行破碎、过筛、催化剂活化、漂洗、烘干和筛选等一系列工序加工制造而成。由于活性炭是一种很细小的炭粒,而且炭粒中还有更细小的孔毛细管，毛细管具有很强的吸附能力，气体（杂质）碰到毛细管被吸附，因此可起到净化作用。避难硐室内甲烷的主要来源是在发生瓦斯爆炸或突出时，逃生人员进入硐室时可能带入舱内，在室内维持正压且舱门处设有气幕的情况下，其浓度一般不会太高，当在特殊情况下由于某些不可预期的原因导致甲烷浓度超过了要求值时，可通过空气置换的方法降低甲烷浓度直到符合要求。活性炭配置量为35kg。7、 环境监测系统设计煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定规定：配备独立的内外环境参数检测或监测仪器，在突发紧急情况下人员避险时，能够对避险设施过渡室（舱）内的氧气、一氧化碳，生存室（舱）内的氧气、甲烷、二氧化碳、一氧化碳、温度、湿度和避险设施外的氧气、甲烷、二氧化碳、一氧化碳进行检测或监测。紧急避难硐室设施内部环境中氧气含量应在18.523.0之间，二氧化碳浓度不大于1.0，甲烷浓度不大于1.0，一氧化碳浓度不大于0.0024，温度不高于35摄氏度，湿度不大于85，并保证紧急避险设施内始终不低于100Pa的正压状态。8、通讯照明系统设计矿井通信联络系统应延伸至避难硐室。避难硐室内应设置直通矿调度室的有线电话，宜设无线电话、应急广播和应急通讯，并应有正常通讯中断时的联络方式。为确保个紧急避险设施内的正常供电，对避难硐室内供电系统方案设计如下： 根据矿巷道工程布置井底永久避难硐室设置在主井巷道和回风大巷附近，考虑避难硐室内照明电源，监控电源及其他电源，根据避难硐室的设施位置，设计在井底中央配电所两电源低压侧各新增一台低爆开关做为避难硐室电源控制开关。在避难硐室两侧出入口出分别敷设一趟电缆，通过预埋管进入避难硐室，实现避难硐室内部双电源双回路供电。在避难硐室内巷道顶板安装8盏照明灯，同事安装1台ZBZ2.5型照明综保控制照明，并在避难硐室内配备不少于额定人数25%的一体式矿灯40盏。9、生存保障系统设计标准规定避难硐室配备食品发热量不低于5000kJ/天.人，饮用水不低于1500ml/天.人。紧急避险设施内安而定避险人数配备食品、饮用水、自救器、人体排泄物收集处理装置及急救箱、工具箱、灭火器等辅助设施。配备的食品发热量不少于5000千焦/天.人，饮用水不少于1.5升/天.人食品配置V2=A.t.B2=100（96/24）5000=2000000（KJ）式中：V2-需供给的食品发热量，KJ： B2-食品发热量不少于5000KJ/d.人 饮用水配置V1=V.t.B1=100（96/24）1.5=600(L)V1-需供给的饮水量，L;A-永久避难硐室安100人计算，人t-安额定防护时间不低于96h计算，天；B-饮用水不少于1.5L/d. 人设计选用配饰0.55L的瓶装矿泉水，24瓶/件，6000.55L24=46（件）共需配备46件瓶装矿泉水，满足需要。 人体排泄物收集处理装置的选用设计配置人体排泄物收集处理装置为免水打包式，共配置3座。 消防器材生存室内配备10L干粉灭火器4个. 工具箱生存室内配备2只工具箱，内备铜锤、铜锹、铜镐、拐棍、板子、钳子、螺丝钉、8#铁丝等 救护器材a、急救箱：设计配备2只，内备绷带、纱布、速效救心丸、云南白药、剪刀、血压计、注射器等急救必须的药品和器械。b、器材类设计配备2副担架、2张简易病床 其他类设计配备5台MZS-30型自动苏生器，40箱式三人椅、3个铁皮柜子。四、 避难硐室的日常维护及人工培训1 日常管理1.1施工方案井下紧急避险系统应专门设计并编制施工方案，报矿井总工程师审批后施工；竣工后由安全副矿长组织通风、安全及生产部门相关人员进行验收，合格后才能投入使用。1.2专人管理矿井应建立紧急避险系统管理制度，设专人管理，定期检查。按相关规定对其配套设施、设备进行维护、保养或调校，发现问题及时处理，确保设施完好可靠。1.3安全标志管理紧急避险系统用电气设备、高压容器、仪器仪表、化学药剂等，应符合相关产品标准的规定和国家有关管理要求，纳入安全标志管理的设备应取得矿用产品安全标志。 2 日常维护2.1 检查支护每周需检查紧急避险系统硐室的支护，保证支护牢固，可靠。2.2检查供气性能每周必须检查紧急避险系统内压风供气性能。检测压风供气装置的完好性，压风压力和压风供气量应符合压风自救供气系统要求。2.3 检查传感器每周检查传感器的完好性。2.4 检查电气设备每周需检查电气设备（直变器、矿用真空馈电开关，照明电源装置）的完好性，检查供电系统是否供电。应定期检查电气设备和仪器仪表完好性以及是否能正常运行。2.5隔绝式压缩氧自救器每隔半年要检查氧气瓶压力、更换CO2吸收剂；每隔3年要对氧气瓶进行水压试验。2.6油水分离器过滤芯油水分离器过滤芯每月更换一次，如发现过滤后气体有异味，应提前更换。2.7 生存物品检查紧急避险系统配备的食品、水和急救药品应在有效期内，过期或失效的必须及时更换。五、 培训、施工及售后服务1 培训计划紧急避险系统建成后，由我公司负责组织对所有矿井的入井人员进行紧急避险系统的使用培训，并每年组织一次避难硐室使用演练，确保每位入井员工都能正确使用紧急避险系统及其配套设施。保证维护人员能独立对本系统进行维护。根据客户的需要，我公司将客户相关技术人员进行全面的技术培训，达到全面理解系统的功能和相关技术、并且可以独立进行安装配置、日常使用维护、一般故障诊断和修复等工作目的。1.1培训对象所有入井人员都必须进行避难硐室使用的培训，同时还应对紧急避险系统的管理人员进行日常维护与管理的培训。1.2培训内容紧急避险系统的组成、功能、使用方法、日常维护、逃生知识、应急演练和管理等方面的知识。1.3培训方式课堂讲解与实际演练相结合，并现场对疑难问题进行解答。1.4培训安排使系统管理人员对整个系统的运行和原理有充分的了解，理解设计意图和思想；学习管理规范和维护体系。系统维护人员对整个系统的运行和原理、操作和故障排除有充分的了解，掌握本系统的设计图纸和方案，能够了解各种设备的性能参数，掌握整个系统的安装、调试和维护。培训地点有用户指定，建议在设备现场进行。2 施工计划项目序号技术服务内容派出人员构成计划人/日数地点1到货协助验收技术服务工程师1名/1天到货现场2井下设备安装技术服务工程师1名/15天安装现场3调试技术服务工程师1名/2天安装现场4试运行技术服务工程师1名/2天使用现场5正常运行技术服务工程师1名/1天使用现场6定期回访技术服务工程师1名/根据需要使用现场3售后服务我公司可为用户提供完善的避难逃生系列装备及成套解决方案，并提供井下安装技术指导和产品使用培训；具有完善的售后服务体系，有专人负责售后服务工作，一般性故障，收到用户函电8小时内将及时答复，如遇用户不能排除的故障，将及时派人赶赴现场服务。 新乡市锦隆重工机械股份有限公司新乡锦隆重工机械股份有限公司紧急避险系统建设设备明细（100人）序 号系统名称器材名称规格型号数量单位备注1防爆密闭门系统防护密闭门JL-FBM-012扇防爆压力0.3MPa设观察窗, 观察窗直径120mm密闭门JL-MBM-022扇在500Pa压力下泄压速率不大于350Pa/h设观察窗, 观察窗直径120mm自动泄压阀4个手动排气阀4个含自动泄压阀，手动阀等2气幕喷淋系统气幕装置JL-QM-012套喷淋装置JL-PL-022套压缩空气控制装置JL-KZXK-012套空气汇流排JL-HL-012套减压阀YQY-765个高压连接软管65个压缩空气瓶80L/15MPa65瓶3供水排气 系统供水装置1套单向排气阀DN50单向阀4套单向排水阀DN