煤矿紧急避险系统设计方案范例

煤矿紧急避险系统设计方案范例说 明 书二一二年二月 前 言一、概述煤矿位于省市镇境内，分属、两市管辖，距市约千米，距离市约千米。地理坐标北纬，东经，西南部以铁路保护煤柱线为界，浅部以煤层露头为界，北部与煤矿相邻，东北部以F33断层为界。井田东西走向长6.5公里，南北倾斜宽1.55.7公里，面积16.11平方公里。矿井由南京煤炭设计研究院设计，设计生产能力90万吨/年，2006年核定生产能力为220万吨/年。矿井于1996年5月1日井筒开工建设，矿井开拓方式为立井暗斜井联合开拓，一水平标高为505m，二水平标高为850m，三水平为1030m。矿井通风方式为中央并列抽出式。目前一水平已开采结束，矿井生产及开拓主要集中在-850m水平及-1030m水平。全矿地质总储量22694.1万吨，其中能利用储量（A+B+C+D）14814.2万吨。在能利用储量中，工业储量（A+B+C）11406.2万吨。其中高级储量（A+B）6394.1万吨,占工业储量56.1%。远景储量（D级）3408.0万吨,可采储量5251.6万吨。本井田范围内可采，局部可采煤层共7层，分别为2上，3，6，10下，15上，16上，17层。采煤方法为走向长壁后退式综合机械化采煤法及综采放顶煤采煤法。煤矿井下存在发生冲击地压、水灾、火灾、瓦斯煤尘爆炸等灾害事故的可能性，对井下矿工生命安全造成潜在危害。为进一步提高煤矿安全防护和应急救援水平，确保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，根据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）以及煤矿井下避难所试点建设基本要求（试行）；煤安监司函办200934号，国家煤矿安监局办公室关于做好煤矿井下避难所(救生舱)建设试点项目申报工作的通知等相关文件要求，结合煤矿实际情况，受煤矿委托，编制完成了煤矿井下紧急避险系统初步设计。二、设计依据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、煤矿井下避难所试点建设基本要求（试行），煤安监司函办200934号；3、国家安全监管总局国家煤矿安监局关于建设完善煤矿井下安全避险“六大系统”的通知，安监总煤装2010146号文件的通知；4、煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定，安监总煤装201115号文件的通知；5、煤矿井下安全避险“六大系统”建设完善基本规范（试行）；6、关于印发省煤矿井下紧急避险系统建设监督管理办法（试行）的通知，鲁煤安管201151号文；7、煤矿矿井井底车场硐室设计规范（MTT5026-2009）；8、煤炭工业矿井设计规范；9、煤矿安全规程国家安全生产监督管理总局颁布，2010年1月21日实施；10、煤矿安全工程设计；11、煤矿安全规程2011版；12、煤矿提供的相关技术资料。三、设计指导思想1、坚持“安全第一、预防为主、综合治理”的方针，结合矿区安全生产实际情况，围绕煤矿井下可能出现矿井火灾、煤尘爆炸、瓦斯爆炸等灾变情况，使矿工在应急避难装置的掩护下成功避险或等待救援，保障职工生命安全。2、根据矿井采掘期间实际及可能发生的灾变情况，合理建设紧急避险设施，合理设置避灾路线，科学编制应急预案。3、紧急避险系统与煤矿原有监测监控、人员定位、压风自救、供水施救、通信联络等系统相互连接，在紧急避险系统安全防护功能基础上，依靠其他避险系统的支持，提升紧急避险系统的安全防护能力，实现井下各避难所与井上指挥中心平台双向信号传输。4、在符合相关要求，满足使用的前提下，尽可能降低成本，节省工程投资。5、因地制宜地采用新技术、新工艺、新装备、新材料。6、尽量利用原有的巷道、不增加开拓费用。7、避难所及各系统设备选型留有余地，能充分满足区域内避难人员数量的需求，包括生产人员、管理人员及可能出现的其他临时人员，按规定留有一定的备用系数。8、紧急避险设施的设置与矿井避灾路线相结合，紧急避险设施设置清晰、醒目的标识。紧急避险系统并随井下采掘系统的变化及时调整和补充完善，包括紧急避险设施、配套系统、避灾路线和应急预案等。9、设计是按照矿方所提出的开采3号煤层时的基本情况做的，其他煤层暂未考虑。第一章矿井基本情况第一节 矿井概况及地质特征一、矿井概况井田即原煤田之东北部井田，地理坐标东经11650121165400，北纬353312353610。西到京沪铁路保护煤柱线，东北部以矿为界，南隔断层与矿相邻。 该井田为冲积平原，地势平坦，大部为农田。、三条铁路在交汇，335国道横贯井田东西，各村间均有简易公路相连，交通便利。矿井于1996年5月开工建设，2001年1月1日正式移交生产，设计年产量90万吨/年。2006年核定生产能力为220万吨/年。矿井主采3煤，采煤方法为走向长壁后退式综合机械化采煤法及综采放顶煤采煤法。全矿共布置3个回采工作面，8个掘进头进行生产。矿井采用立井多水平分区式上下山开拓，设有主井、副井（兼回风）。矿井共分三个水平、一水平为-505m水平，南翼通过轨道下山（进风）、皮带下山（回风）、回风下山（行人）、三条暗斜井与-850水平相连接。北翼通过13采区进风行人下山、13采区皮带下山、两条暗斜井与-850m水平相连接。-850m水平通过轨道下山（进风）、皮带下山（回风）、进风行人下山（进风）、三条暗斜井与-1030m水平连接。二、主要地质特征煤层在本水平设计范围内，共有煤层三层即2上煤、2煤及3煤层，其中2上煤、2煤赋存不稳定，本区内不可采，3煤为主要可采煤层，平均厚度8.5m。3煤位于山西组下部，距山西组底界10米左右，下距三灰50米，区内共有15个钻孔揭露，两极厚度6.919.32米，变化不大，结构简单，说明3煤原始沉积稳定。3煤的直接顶板为灰黑色或深灰色粉砂岩、砂质泥岩，厚度1.02.5米，均厚1.5米，含植物化石多，老顶为灰白色巨厚层的中粒砂岩，层理不明显，暗色矿物多，局部相变为细砂岩，坚硬，层理类型多。3煤直接底板为砂质泥岩，局部为粉砂岩，厚度0.71.5米，平均1.0米，老底常常为细砂岩，厚度2.05.5米，3煤底板岩石中常见FeS2矿物。3煤的顶底板岩性特征1、老顶多为灰白色巨厚层中粗粒砂岩，坚硬，厚度在4.2026.0米之间，平均厚度在12米左右，直接顶为细砂岩为主，有时为细砂岩和粉砂岩互层，厚度2.06.0米，平均3.5米；伪顶为泥岩，厚度0.051.0米，易碎，含植物化石。根据检测，砂质泥岩及粉砂岩的抗压强度562967kg/cm2,孔隙率1.94.5，泥岩的抗压强度为491kg/cm2，属中等稳定稳定顶板。2、3煤的直接底以泥岩、砂泥岩、粉砂岩为主，孔隙率2.33.8。泥岩厚度1.0米，根据揭露情况，泥岩遇到水常常膨胀底鼓。粉砂岩厚度1.5米，含植物化石及黄铁矿晶体，较硬。3煤的老底为细砂岩，坚硬，含黄铁矿，厚度范围在2.55.70米，平均厚度3.5米。构造区内构造以断层为主，断层展布方向以北西向为主，F18断层以北逐渐出现北西向断层和北东向断层构造相交，深部断层明显的受峄山断层影响，而上部的断层构造受断层控制。另外局部发育小型褶曲构造，规模不大。根据煤矿建井地质报告的成果，整个井田按照断层构造的复杂程度划分为3个区。构造相对简单区：位于F14断层和F1断层之间，F1断层即为断层，该区断层相对数量较少。构造中等区：在F14断层与F27断层之间，该区分布一定数量的落差大于50米的大型断层，主要有F18、F19、F19-5、F25、F24等，断层主要展布方向为北西方向，断层展布规律性强，整体上形成向南西下降的阶梯状组合，往西北方向断层构造逐渐复杂，煤层完整性逐渐降低，大型断层之间虽然发育较多的中小型断层，但是断层之间保留了一定面积的含煤地段。构造复杂区：F27断层以东，断层落差大而密集，相互切割，煤层破坏严重，控制程度较低。1.断层区内断层力学性质以压应力为主，通过先扭后张的形变形成了张扭性断层，通过勘探成果和上部水平揭露的情况看，断层带闭合性好，导水性差。本区断层构造一般为正断层，另外发育有四条逆断层，多为中小或者小型断层。根据上部两个水平的开采揭露的断层情况看，断层构造的发育有如下特点：浅部水平的断层组合形态不少表现为地垒和地堑，比如2106工作面推进揭露的断层组合形态为明显的地垒和地堑。深部断层的组合形态比较复杂多变，“入”字形、雁行式、共轭式等多种组合形态并存。正断层多数为高角度断层，基本在70左右，断层两盘的煤层厚度变化一般不大，但是存在个别断层两盘附近煤层挤压严重，煤厚变薄，甚至尖灭的现象。浅部及西南部构造受断层影响比较明显，深部构造则多数表现出受峄山断层影响的迹象。落差大于50米的大型断层揭露时具有一定的宽度，有的宽度较大，如F14断层，表现为多条断层的组合形态，说明大型断层为多期构造活动形成。断层构造控制了煤层的赋存形态，破坏了煤层的完整性，受到断层切割的地层往往破碎，使水文地质条件变复杂，给开采带来较大困难。第二节 矿井开采现状及生产规划一、开采现状井主采煤层为3层煤，截止到2011年5月，矿井生产采区共有3个，共布置3个回采工作面。分别为21采区2103工作面、22采区2203工作面、13采区1316工作面。其中2103工作面和2203工作面均为倾斜长臂采煤方法仰斜开采，1316工作面为倾斜长臂采煤方法俯斜开采。工作面采用综合机械化放顶煤开采方式，全部垮落法管理顶板。全矿共布置掘进迎头8个，准备巷道掘进头4个、开拓巷道掘进头4个。二、2012年矿井生产规划预计2012年煤矿计划年产量220万吨，计划掘进进尺m。预计2012年6月份煤矿采掘接续情况如下：采煤一工区回采3205工作面、采煤二工区回采3203工作面、采煤三工区回采3301工作面、综掘工区施工3207工作面和3202工作面两顺槽。掘二一队施工-1030m北翼皮带巷、掘二二队施工-1030m北翼轨道巷。掘一一队施工-1030m南翼轨道巷、掘一二队施工-1030m南翼皮带巷。机修工区在3206工作面进行安装工作。第三节 矿井安全生产现状及主要灾害分析一、安全生产现状煤矿井下地质构造较为复杂，埋藏较深，一般在6901600m、地压较大，煤尘具爆炸性，多种自然灾害如冲击地压、煤层自燃、顶板、提升运输等隐患多年来一直困扰矿井的安全生产。但是，煤矿具有多年的安全管理经验，通过充分预防治理目前矿井安全生产状况良好，各类矿井隐患处于有效控制和及时处理状态。二、主要灾害分析1、冲击地压2005年在开采-850m水平2106工作面时首次发生冲击地压，根据有关规定定为冲击地压矿井，经煤炭科学总院北京开采研究所鉴定3煤为具有强冲击倾向性煤层，3煤顶底板岩石为弱冲击倾向性岩石，而且与开采深度关系密切。2006年2月15日在该矿2203工作面掘进迎头发生一次冲击地压事故死亡1人，轻伤5人。预计随着开采深度的增加，预计三水平的煤层冲击地压倾向会逐渐增加，检测和防治的难度会有所增加。冲击地压的危害：煤矿所采煤层3煤具有强烈冲击倾向性，如发生冲击地压事故可能造成的严重后果，积聚在矿井巷道和采场周围煤岩体中的能量突然释放，产生的动力将煤岩抛向巷道，造成部分巷道堵塞或垮落；造成支架与设备损坏；还会引发瓦斯突出、煤尘爆炸、火灾和水灾；干扰通风系统；严重时造成地面震动和建筑物破坏等。所以冲击地压是重大危险源。2、水灾煤矿矿井生产不受地表水和大气降水的影响，井下各含水层除奥陶系灰岩外均可疏干，由于奥灰与17层煤垂直间距平均46.49m，将来下组煤开采时有突水的可能，需要采取疏降措施。矿井主要水害威胁为老空水、临近矿井水害威胁和断层水威胁。因采掘后废巷及采空区积水，采掘工作面接近或沟通时，积水可能进入巷道或工作面，31采区与21、22采区相邻，三水平开采时存在老空水水害。若老空、老巷积水排查处理不及时，长期积聚形成大量积水即有可能冲破隔离煤柱或密闭墙突然释放，从而对临近的采掘工作面或巷道构成水害威胁。此外，巷道、老空积水对与之预透的采掘工作面也构成水害威胁。从本井田钻孔资料揭露来看，本井田内断层自然状态下导水性较弱。从矿井开采揭露来看，大多数断层导水性差或基本不导水，只有少数断层将3煤顶板砂岩裂隙水导入井巷中，但一般涌水量不大于10m3/h，但是与煤矿相邻的煤矿在1994年3月由于对断层位置和导水性了解不清造成突水，因此不排除矿井具有断层出水的可能。煤矿东北于矿相邻，属市管辖；西南隔断层与矿相邻。东南为煤矿，以上煤矿均留设了矿井边界隔离煤柱。其中煤矿采空区存在大量积水，同时该矿存在越界开采的事实，故对本矿井的开采具有潜在的威胁。水灾的危害：若相邻煤矿发生突水淹井，溃入煤矿，轻者造成矿井涌水量增大，增加矿井的排水费用，严重者进入下部水平，冲毁巷道、工作面，造成矿井停产，人员伤亡，甚至淹井等重大事故。同时该矿封孔不良钻孔较多，开采过程中容易沟通工作面与各含水层的水力联系。突然揭露易造成矿井出水。水灾的危害极大，不仅可能淹没工作面、巷道，甚至可能淹没整个矿井，造成伤亡事故和财产损失。3、瓦斯爆炸根据矿井850水平瓦斯采样化验结果及历年矿井瓦斯鉴定：矿井属低瓦斯、低二氧化碳矿井。但由于区内构造复杂，煤层埋藏较深，局部地区瓦斯含量有可能增加。因此，在生产过程中应加强瓦斯管理，以防瓦斯聚集发生瓦斯爆炸事故。瓦斯爆炸的危害性：根据煤矿三水平安全预评价该矿存在瓦斯爆炸的可能性,其危险等级为级。危险程度为灾难性的,一旦发生瓦斯爆炸,会造成人员重大伤亡及系统严重破坏的灾难性事故,必须重点防范。瓦斯窒息危险等级为级,危险程度为危险的,会造成人员伤亡和系统损坏，要及时采取防范对策措施。瓦斯灾害形式主要有瓦斯爆炸、瓦斯燃烧、瓦斯窒息。在矿井进入深部开采后，瓦斯涌出量有可能增加，应加强通风管理和瓦斯管理，并做好瓦斯的预测和防范工作，防止瓦斯积聚，杜绝引火源。4、煤尘爆炸矿于2001年9月，对505m水平的1206回采面煤尘进行爆炸性鉴定，鉴定结果爆炸指数为3641；于2006年6月对760m水平的1113和-850水平的2101回采面煤尘进行鉴定，鉴定结果1113面煤尘爆炸指数为3531，2101面煤尘爆炸指数为4042。委托鉴定单位分别是煤炭科学研究总院重庆分院和矿业集团安全仪表计量检验站。煤矿目前开拓水平主要在三水平，煤层具有煤尘爆炸危险性。煤尘爆炸的危害：该矿在采煤和掘进过程中，存在煤尘爆炸可能性。预防煤尘爆炸的重点应放在防止、减少各个环节的产尘量和杜绝引火源上，在矿井采煤、掘进和运输等各个环节中，必须采取爆破喷雾、转载点、输送机头喷雾、冲洗巷道、风流净化等综合防尘措施，防止煤尘爆炸事故的发生。5、外因火灾外因火灾可以发生在矿井的任何地点，带多发生在井口、井筒、井底车场、机电硐室、火药库以及安装有机电设备的巷道或工作面内。造成外因火灾的主要原因为：存在可燃物和助燃物；存在着火源，主要有明火、化学反应热、物质的分解自燃、热辐射、高温表面、撞击或摩擦、电气火花、静电放电、雷电等；使用非阻燃胶带、非阻燃电缆；管理缺陷，违章指挥、违章操作。外因火灾的主要危害为：产生明火，形成火灾，烧毁设备、设施，造成系统损坏，财产损失和人员伤亡；产生大量的一氧化碳等有毒、有害气体，造成人员中毒、窒息；引起瓦斯或煤尘爆炸，造成人员重大伤亡和财产损失。煤矿外因火灾危险等级为级,危险程度为危险的,会造成人员伤亡和系统损坏，要及时采取防范对策措施。6、内因火灾2006年6月，煤炭科学研究总院重庆分院进行了煤层自然发火倾向性实验，煤矿所采3煤属于类自然发火煤层，自然发火期为36个月，最短发火期为48天。造成内因火灾的主要原因为：综采、放顶煤工作面留顶底煤，采空区有浮煤，回采率低；采空区漏风、采煤工作面推进速度慢或未采取灌浆防火措施；煤层自燃；存在引火源：电气火花，电气设备失爆、电缆不阻燃、短路或电火花等；输送带火灾，输送带不阻燃、设计安装不当、无自动探测灭火装置或失灵；撞击火花，设备或工具撞击产生火花。静电火花，设备或工具表面电阻超过300M；管理缺陷，违章指挥、违章操作。内因火灾的危害：产生明火，形成火灾，烧毁设备、设施，造成系统损坏，财产损失和人员伤亡；产生大量的一氧化碳等有毒、有害气体，造成人员中毒、窒息；引起瓦斯或煤尘爆炸，对矿井的安全和生产造成严重威胁。第四节 矿井通风煤矿矿井通风方式为“一进一回”中央并列式通风方式，即副井进风、主井回风。从一水平到二水平为“二进三回”，-850m轨道下山和13采区进风行人下山进风，-850m皮带下山、-850m回风下山和13采区皮带下山回风。从二水平到三水平主要为“二进一回”即三水平轨道下山、三水平进风行人下山进风，三水平皮带下山回风。三水平投产初期矿井等积孔为2.77m2，后期通风困难时矿井等积孔为2.01m2，均属小阻力（通风容易）矿井。矿井采用BDK-8-No24型对旋轴流式通风机通过调整叶片能够满足要求，风机效率高、噪音低、运行稳定。通风能力与风网风阻相匹配，工况合理。矿井通风系统合理、稳定、可靠、通风设施齐全，具有较强的矿井防灾抗灾能力，能够满足矿井安全生产的需要。第二章 井下紧急避险系统建设的必要性一、建设井下紧急避险系统是提高矿井安全保障能力的需要从国际上看，南非、加拿大、美国、澳大利亚等采矿业发达国家，均颁布了严格的法律、法规和标准，对矿山井下避难的设置、维护和人员培训等作了明确的规定，形成了井下固定避难室、移动救生舱、应急逃生和个人防护等成熟的实用技术及装备。2003年和2004年，南非2起特大金矿发生停电和火灾事故，分别有280人和52人躲避在井下避难垌室或救生舱中获救生还。2010年8月5日智利圣何塞铜矿发生塌方事故，33名矿工被困井下622m深处，由于矿井建设了紧急避难所，矿工们在最初的17天里，依靠每人每48小时吃两汤勺罐头鱼、半片饼干和半杯牛奶支撑到地面上首批救援物资到达。救援过程中，营救人员设计了一种名叫“白兰鸽”的救援器材，专门给矿工运送食品和药品，通过通风管送至避难所。被形容为“胶囊”的救生舱，重250千克，内部装备供氧、通讯和逃生设备，就是它最终搭乘33名矿工和救援人员依次从700米深地下逐一升井。时任国家安监总局总工程师、新闻发言人黄毅指出：“井下紧急避难所在此次救援中的作用非常显著。险情发生之后工人进入避难所，这里除为被困矿工提供食品、水和空气流通等条件外，还可以提供温度调节、排泄物处置等多方面保障，是矿工生存的重要保证，也为救援赢得了宝贵的时间。”因此，由于井下存在冲击地压、水灾、火灾、瓦斯煤尘爆炸等各类事故的可能性，对井下矿工生命安全造成潜在危害。建设井下紧急避难系统，能够进一步提高煤矿安全防护和应急救援水平，确保煤矿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。建设井下紧急避险系统是提升矿井安全保障能力的需要。二、建设井下紧急避险系统是认真贯彻国家相关法律法规的需要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）规定：“强制推行先进适用的技术装备。煤矿、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、井下紧急避险系统、压风自救系统、供水施救系统和通信联络系统等技术装备，并与3年之内完成。”2010年5月19-20日，国家安监总局在山西潞安矿业集团召开了全国煤矿坚决遏制重特大事故推广井下救生舱等避险设施现场会。国家安监总局副局长、煤监局局长赵铁锤做了题为完善“六大系统”，深化“专项行动”，促进煤矿安全生产形势持续稳定好转的讲话，要求全国煤矿都要建设井下救生舱等避险设施，并在2015年前所有煤矿都必须建立“六大系统”。7月23日，国务院办公厅发布了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）。通知要求“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等技术装备，并于3年之内完成”。通知特别强调，要建立坚实的技术保障体系，强制推行先进适用的技术装备；同时对建设完善煤矿井下安全避险“六大系统”提出了明确的目标任务和时间要求，将“六大系统”建设完成时间提前到了2013年，严格规定“逾期未安装的，依法暂扣安全生产许可证、煤炭生产许可证”。8月24日，国家安监总局、煤监局又印发了关于建设完善煤矿井下安全避险“六大系统”的通知。确定了“六大系统”实施的具体步骤：2010年底前所有煤矿全面完成监测监控系统、压风自救系统、供水施救系统和通信联络系统的完善工作；2010年底前中央和国有重点煤矿企业的所有煤矿全部建设完善井下人员定位系统，2011年底前所有煤矿全部安装井下人员定位系统；2012年6月底前所有煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井及中央企业煤矿和国有重点煤矿中的高瓦斯、开采容易自燃煤层的矿井全部建设完成紧急避险系统；2013年6月底前全国所有煤矿全部完成“六大系统”的建设完善工作，切实提高安全防护水平。2011年1月25日国家安全生产监督管理局，国家煤矿安全监察局联合下发了煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定，（安监总煤装201115号文）对煤矿井下紧急避险系统建设进行了规范。2011年3月8日省煤炭工业局关于印发省煤矿井下紧急避险系统建设监督管理办法（试行）的通知，鲁煤安管201151号文，中明确了省内辖区煤炭企业2012年6月底前，全省煤与瓦斯突出矿井、中央企业和省属煤矿中的高瓦斯、开采容易自燃煤层的矿井，要完成井下紧急避险系统建设完善工作。2012年底前，全省存在高瓦斯区和瓦斯涌出异常区的低瓦斯矿井、煤尘具有强爆炸性矿井、水文地质类型复杂或受水害威胁严重的矿井，以及市县属煤矿中的高瓦斯、开采容易自燃煤层的矿井，要完成井下紧急避险系统建设完善工作。2013年6月底前，其他所有煤矿要完成井下紧急避险系统建设完善工作。2011年3月20日国家安全生产监督管理局，国家煤矿安全监察局煤矿井下安全避险“六大系统”建设完善基本规范（试行）的通知；（安监总煤装201133号文）对井下紧急避难系统建设要求进一步进行了完善。因此，建设完善“井下紧急避难系统”是以人为本、安全发展理念的重要体现，是以超前预防为主的“防灾”和以应急避险为主的“减灾”的有机统一，是坚持预防为主，有效降低事故危害程度、防范遏制重特大事故的综合治理措施。是深入贯彻落实科学发展观、落实“安全第一、预防为主”安全生产方针的具体体现，是构建社会主义和谐社会的必然要求，也是煤矿职工最关心、最直接、最现实的切身利益问题。也是落实国家强制推行的安全先进适用技术，认真贯彻国家相关法规、规定的需要。第三章井下紧急避险系统煤矿井下紧急避险系统是指在煤矿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。紧急避险系统建设的内容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。井下紧急避险设施是指在井下发生灾害事故时，为无法及时撤离的遇险人员提供生命保障的密闭空间。该设施对外能够抵御高温烟气，隔绝有毒有害气体，对内提供氧气、食物、水，去除有毒有害气体，创造生存基本条件，为应急救援创造条件、赢得时间。紧急避险设施主要包括永久避难硐室、临时避难硐室、可移动式救生舱。第一节 自救器一、自救器配备根据煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定，第6条规定：“所有井工煤矿应为入井人员配备额定防护时间不低于30分钟的自救器，入井人员应随身携带。”目前，煤矿劳动定员人数为3227人，其中下井人数为1872人。设计所有入井人员均配备一台ZH30D型化学氧隔绝式自救器，根据矿井通风安全装备标准，备用数量按10%考虑，故矿井需配备2060台ZH30D型化学氧隔绝式自救器。ZH30D型化学氧自救器是一种利用化学生氧药剂与人呼出的CO2和水汽发生化学反应而生成氧气（产生氧气的同时，呼气中的CO2也被吸收）来供给人呼吸的个人呼吸保护装置。适用于高瓦斯、瓦斯、煤尘突出、瓦斯及煤尘爆炸矿井，该类产品采用与环境隔离、自生氧、呼吸系统内部循环的结构设计，在事故环境中不受氧气和毒气浓度限制，可满足遇险人员逃生需要的救护装置,是矿工随身携带和井下避难硐室（救生舱）存放的首选产品。其工作原理为：当人呼气时，呼出的气体经口具进入生氧药罐，呼气中的CO2和水汽与生氧药罐中的生氧剂KO2发生反应生成氧气（产生氧气的同时，呼气中的CO2也被药品吸收）进入气囊，吸气时，气囊中的富氧空气经口具吸进人体，完成一个呼吸循环。当生氧剂产生的氧气超出人体的耗氧量时，气囊中的压力会逐渐增大，当达到规定排气压力时，多余的氧气会通过设在气囊中的排气阀排出。其主要技术参数如下：工作原理：ZH30D隔绝式化学氧自救器为循环式闭路呼吸系统，人体呼气进入生氧药罐，药罐产生的氧气进入气囊，贮存起来，呼气时直接吸入气囊中的氧气。气流在呼吸系统中绕行一周，与外界空气完全隔绝。呼吸路径：呼气口具呼吸软管组合阀呼气软管生氧药罐呼气中的水汽和CO2与药罐体内的生氧药剂反应产生大量O2气囊吸气路径：气囊中氧气混合气吸气阀呼吸软管人体肺部当生氧剂产生的氧气超出人体的耗氧量时，气囊内压力逐渐增大，达到排气阀排气压力时，排气阀的阀门打开，排除多于气体，保证呼吸正常进行。当气囊内压力小于排气压力时，排气阀自动关闭。二、化学氧隔绝式自救器的使用、管理和维护1.携带待用时，任何场所不准随意打开自救器上壳；如自救器外壳已意外开启，应立即停止携带，作报废处理。2.在井下工作时，一旦发现事故征兆，就应立即佩戴自救器，马上撤离现场。佩戴自救器要求操作准确迅速。因此，使用者事前必须经过专门培训和考试。3.佩戴自救器撤离灾区时，要冷静、沉着，最好匀速行走。4.在整个逃生过程中，要注意把口具、鼻夹戴好，保持不漏气，绝不可以从嘴中取下口具说话。万一碰掉鼻夹时，要控制不用鼻孔吸气，迅速再夹上鼻夹。5.吸气时，比吸外界正常大气干热一点，这表明自救器在正常工作，对人无害，千万不可取下自救器。有时在佩戴时，感到呼吸气体中有轻微的盐味或碱味，也不要取下口具，这是由于少量药粉从药层中被呼吸气流带来而产生的，没有危害。6.当发现呼气时，气囊瘪而不鼓，并渐渐缩小时，表明自救器的使用时间已接近终点。7.本自救器属一次性佩戴使用产品。8.过期和已使用过的自救器，不允许修复使用。9.在佩戴过程中，万一启动装置失灵，同样可以使用，只需向气囊深呼一口气，仪器照样工作。维护保养：1.携带自救器应避免碰撞，跌落；不许当坐垫用；不允许用尖锐的器具猛砸外壳和药罐；不能接触带电体或浸泡水中。2.长期存放处应避免日光直射，自救器应远离热源；不要与易燃易爆和腐蚀物品接触和同放一室，存放室应尽量保持空气清新干燥。3.每班携带时，要检查自救器外壳有无损伤，有无松动，如发现不正常现象应及时送自救器发放室检查效验。每班携带后，应将自救器外表面擦干净。4、自救器由矿井集中管理，实行专人专用。各矿井应建立自救器发放室，发放室不应有易燃、易爆和腐蚀性物品，其温度应在045范围内，自救器发放室应配备气密检查仪、自救器专用称重仪等。5.至少每季度进行一次气密检查，发现气密破坏的要作报废处理；受到剧烈撞击有漏气可能的自救器，应随时进行检查和作相应处理。6.过期和已报废的化学氧自救器，由专业管理人员打开外壳，卸下气囊组件，用水冲洗净内部的生氧药品，然后才能处理，切不可乱丢药罐和药品，以免引起火灾和其它意外事故。7.保护带为易损件，如损坏可向厂方购买。第二节 井下紧急避险设施井下紧急避险设施是指在井下发生灾害事故时，为无法及时撤离的遇险人员提供生命保障的密闭空间。该设施对外能够抵御高温烟气，隔绝有毒有害气体，对内提供氧气、食物、水，去除有毒有害气体，创造生存基本条件，为应急救援创造条件、赢得时间。紧急避险设施主要包括永久避难硐室、临时避难硐室、可移动式救生舱。根据煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定安监总煤装201115号文规定，煤矿紧急避险系统按照永久避难硐室、临时避难硐室可移动式救生舱三级救援救援体系。一、井下紧急避险设施建设原则及要求1、紧急避险设施的建设方案应综合考虑所服务区域的特征和巷道布置、可能发生的灾害类型及特点、人员分布等因素。优先建设避难硐室。2、紧急避险设施应具备安全防护、氧气供给保障、有害气体去除、环境监测、通讯、照明、人员生存保障等基本功能，在无任何外界支持的情况下额定防护时间不低于96小时。3、各紧急避险设施的总容量应满足突发紧急情况下所服务区域全部人员紧急避险的需要，包括生产人员、管理人员及可能出现的其他临时人员，并应有一定的备用系数。永久避难硐室的备用系数不低于1.2，临时避难硐室和可移动式救生舱的备用系数不低于1.1。4、所有煤与瓦斯突出矿井都应建设井下紧急避险设施。其他矿井在突发紧急情况时，凡井下人员在自救器额定防护时间内靠步行不能安全撤至地面的，应建设井下紧急避险设施。5、煤与瓦斯突出矿井应建设采区避难硐室。突出煤层的掘进巷道长度及采煤工作面推进长度超过500米时，应在距离工作面500米范围内建设临时避难硐室或设置可移动式救生舱。其他矿井应在距离采掘工作面1000米范围内建设避难硐室或设置可移动式救生舱。6、紧急避险设施应与矿井安全监测监控、人员定位、压风自救、供水施救、通信联络等系统相连接，形成井下整体性的安全避险系统。7、紧急避险设施的设置要与矿井避灾路线相结合，紧急避险设施应有清晰、醒目、牢靠的标识。矿井避灾路线图中应明确标注紧急避险设施的位置、规格和种类，井巷中应有紧急避险设施方位的明显标识，以方便灾变时遇险人员迅速到达紧急避险设施。8、紧急避险系统应随井下采掘系统的变化及时调整和补充完善，包括及时补充或移动紧急避险设施，完善避灾路线和应急预案等。9、避难硐室应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，临时避难硐室应在服务期间避免受采动损害。二、煤矿井下紧急避险设施的布置井下人员分布情况根据煤矿井下劳动定员安排，全矿共布置3个回采工作面，11个掘进迎头进行作业。全矿下井人员当班最大定员486人，其中3个采煤队，每队26人，共78人。4个综掘队，每队16人，共64人。4个炮掘队，每队12人，共48人。合计190人，其他辅助下井人员共296人。井下人员分布情况参照煤矿开拓计划，按照2012年6月底采掘接续计划井下各迎头采掘地点分布情况进行进行确定。根据2010年6月份2011年6月份正常生产条件下煤矿各单位下井人员分布规律统计，预计到2012年6月份井下人员分布情况如下：-505m水平人员一般在2038人，平均34人。主要为机电工区人员12人、运输工区22人。-850水平人员一般维持在34人左右，主要为机电工区人员12人、运输工区22人。-1030m水平井底车场附近人员一般为44人，其中机关管理人员：最多时10人运输工区人员：最多时22人机电工区人员：最多时12人-1030m水平车场采掘迎头人员一般为374人，其中：采煤一工区人员：27人（含安检员）后路辅助人员23人（含瓦检员等）；采煤二工区人员：27人（含安检员）后路辅助人员23人（含瓦检员等）；采煤三工区人员：27人（含安检员）后路辅助人员23人（含瓦检员等）；综掘一队人员：17人（含安检员）后路辅助人员13人（含瓦检员等）；综掘二队人员：17人（含安检员）后路辅助人员13人（含瓦检员等）；综掘三队人员：17人（含安检员）后路辅助人员13人（含瓦检员等）；综掘四队人员：17人（含安检员）后路辅助人员13人（含瓦检员等）；掘一一队人员：17人（含安检员）后路辅助人员13人（含瓦检员等）；掘一二队人员：17人（含安检员）后路辅助人员13人（含瓦检员等）；掘二一队人员：17人（含安检员）后路辅助人员13人（含瓦检员等）；掘二二队人员：17人（含安检员）后路辅助人员13人（含瓦检员等）；机修车间安装维护人员一般为16人（含安检员）。全矿每班下井人员为486人。井下人员分布表，详见表3-2-1：井下人员分布规律表。井下人员分布情况-505m水平人员一般在2030人，平均24人。该水平最远工作地点距离副井口1560m（11采区轨道上车场），在主副井正常提升情况下，紧急情况时人员撤离到地面需时不到30min，故对该区域人员不再考虑敷设应急避险设施。-850m水平工作人员一般在2634人，按照最多工作人员考虑为34人选取。考虑到紧急情况下，-1030水平车场硐室附近人员能够在30min内撤离到该地点最多人员为44人，其中：机关管理人员：最多时10人运输工区人员：最多时22人机电工区人员：最多时12人故-850m水平应急撤离人员为78人，按照永久避难硐室人员容纳系数1.2考虑，硐室容量应为93.6人，故选择在该水平13采区进风行人下山下车场附近建设一容纳100人的永久避难硐室，可以满足应急需要。-1030m水平南翼共有两个综掘迎头、两个炮掘迎头、一个回采工作面，人员数量在154人左右，考虑到应急情况发生时可能滞留该地点的机关工作人员、机电工区人员11人，该地点可能滞留人员最多为165人。故考虑在-1030南翼建设2个容量为100人的永久避难硐室可以满足要求。-1030m水平北翼共有两个综掘迎头、两个炮掘迎头、二个回采工作、一个准备工作面，以及部分机关、机电、运输人员，人员总量为253人。基于该情况故考虑在-1030北翼2个容量为100人的永久避难硐室主要为3301工作面、3206工作面、3207工作面以及-1030m北翼轨道巷、-1030m北翼皮带巷、部分机关、机电、运输人员准备。该区域人员总量181人，故考虑在-1030南翼建设2个容量为110人的永久避难硐室可以满足要求。针对3205工作面人员和部分运输工区主要活动在32采区附近，其人员总量为72人，故考虑在32采区建设2个容量为40人的永久避难硐室可以满足要求。同时针对各长度超过1000m掘进工作面进行选配可移动式救生舱来确保迎头工作人员安全。3203工作面定员26人，选用容量为38人可移动救生舱可以满足现场要求。3205工作面定员26人，选用容量为38人可移动救生舱可以满足现场要求。3301工作面定员26人，选用容量为38人可移动救生舱可以满足现场要求。3202轨道顺槽定员16人，选用容量为38人可移动救生舱可以满足现场要求。3202皮带顺槽定员16人，选用容量为38人可移动救生舱可以满足现场要求。3207轨道顺槽定员16人，选用容量为38人可移动救生舱可以满足现场要求。3207皮带顺槽定员16人，选用容量为38人可移动救生舱可以满足现场要求。3206准备工作面定员16人，选用容量为38人可移动救生舱可以满足现场要求。永久避难硐室设计采用钢筋混凝土砌碹+锚网喷复合支护，喷射混凝土厚度为80mm，喷射混凝土强度等级为C20，砌碹混凝土标号C50，砌碹厚度500mm。硐室内表面用10cm厚白水泥沙浆抹面，硐室底板采用混凝土地面，厚度100mm，铺底混凝土强度等级为C10，硐室地面高于相邻巷道底板不小于200mm。永久避难硐室采用向外开启的两道门结构。外侧第一道门采用即能抵挡一定强度的冲击波兼具防水功能，又能阻挡有毒有害气体的防护密闭门；第二道门采用能阻挡有毒有害气体的密闭门。两道门之间为过渡室，密闭门之内为生存室。防护密闭门上设观察窗，门墙设单向排水管和单向排气管，生存室内设置不少于两趟单向排气管和一趟单向排水管，排水管和排气管均加装手动阀门。防护密闭门抗冲击压力不低于30MPa，抗水压不低于2Mpa。有足够的气密性和防水功能，密封可靠、开闭灵活；门墙周边掏槽，深度不小于200mm，墙体为钢筋混凝土结构，混凝土强度顶级为C50，门墙与岩（煤）体接实，保证足够的气密性。除防护密闭门外，永久避难硐室还通过压风系统、供电电缆与外界联通，在墙体内应预埋管线。永久避难硐室生命保障系统组成及主要技术参数永久避难硐室各生命保障系统布置详见图3-2-2。1.供氧系统供氧系统的主要功能及要求由于煤矿井下发生煤与瓦斯突出、火灾、瓦斯煤尘爆炸、冒顶等灾害性事故时，都会致使避难硐室周围环境伴有缺氧、有毒有害气体出现。因此，避难硐室内必须设置向避险人员提供氧气以保证其能够维持正常呼吸的供氧装置。供氧装置必须满足以下要求：避险人员在避难硐室内能够呼吸到纯净的氧气，氧气浓度应在18.5%-23.0%之间；氧气供给量及氧气浓度必须满足人体呼吸生理特点；氧气供给时间必须满足额定避险人员避难时不少于96h的生存时间；供氧装置在井下特殊条件下不受环境影响能够保证及时、可靠。供氧方案选择煤矿个体呼吸防护装备目前主要有正压氧气呼吸器、压缩氧自救器、化学氧自救器、过滤式自救器。这些个体呼吸防护装备共同特点是使用时间短，正压氧气呼吸器最长的防护时间为4h，压缩氧自救器、化学氧自救器、过滤式自救器最长的防护时间为45min，而且过滤式自救器对环境氧气浓度要求大于17%。上述个体呼吸防护装备防护时间短，有些需要经常检查维护，只能放在煤矿井下避难硐室内作为备用供氧设备或离开避难硐室逃生时供氧使用。经分析比较，永久避难硐室供氧方案采用压风系统供氧和压缩氧气供氧两种方式。压风系统供氧装置避难硐室需风量计算根据煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定，矿井压风自救系统应能为紧急避险设施供给足够氧气，接入的矿井压风管理应设减压、消音、过滤装置和控制阀，压风出口压力在0.1-0.3Mpa之间，供风量不低于0.3m3/min人，连续噪声不大于70分贝。设计按人均供风量0.3m3/min，避难人数120人计算，所需总供风量为：0.3120=36m3/min。由于单趟压风管路流量一般在20m3/min以上，两趟压风管理即可满足供风需求。压风系统供氧装置利用矿井压风系统作为气源，压缩空气经压风管路进入生存室，经过阀门后进入水、灰尘、油的三级过滤，经过预先设置的减压器、浮子流量计、消音器进入气体输出端，为硐室内避险人员提供新鲜、舒适的空气，并在永久避难硐室内形成正压避免外界气体侵入硐室。压风系统供氧便于日常对装置的压力、供风性能等指标进行检查，便于对装置的组成部件进行维护及保养。其原理详见图3-2-3。主要技术参数人均供风量0.3m3/min；硐室内氧气浓度18.5-23.0%减压器入口压力0.8Mpa、出口压力0-0.6Mpa（可调节）：浮子流量计量程0-10m3/min，分度值0.3m3/min。布置方式：在生存室座椅两侧布置4套压风系统供氧装置，装置的入口通过管路与压风系统管路连接。附图：3-2-3压风系统供氧原理示意图压缩空气供氧装置避难硐室需氧量计算煤矿发生煤与瓦斯突出、瓦斯煤尘爆炸等灾害事故时,有时矿井压风系统在井下的管路会遭到严重破坏,因此必须有备用的供氧装置,以应对地面压风系统遭到破坏时仍能有效的供氧。根据煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定,紧急避险设施应具备自备氧供氧系统,人均供氧量不低于0.5L/min。设计按人均供氧量0.5L/min,避险人数120人,避险时间96h计算,所需氧气体积为:0.51209660=L设计选择工作压力为15MPa、水容积为40L的氧气瓶作为供氧气源,每支氧气瓶内可用氧气体积为：P40=12840=5120L式中:P为气体可用压力差,P=（13-0.1）Mpa=(129-1)大气压=128大气压故需氧气瓶数量为5120()=68支设计按人均供氧量0.5L/min,避险人数120人计算,单位时间内总供氧量为：0.5120=60L/min由于灾变期间进入永久避难确室避险人数可能随时变化,为了有效控制不同数量避险人员时供氧量的输出,设计选择可调节流量计。工作原理压缩氧气供氧装置配置及原理详见图3-2-4,该装置是利用储存在钢瓶中的压缩氧气,通过供氧控制装置为避险人员输出规定数值的氧气。在永久避难硐室两侧过渡室内放置的钢瓶出口经高压管路并联后集中至减压器,减压器将来自于氧气瓶中的压缩氧气进行减压并输出稳定的压力至可调节浮子流量计,氧气输出量可根据避险人员数量进行手动调节。由于减压器输出稳定的压力,因此浮子流量计调节值一定时,通过浮子流量计的氧气输出量不会随氧气瓶中的压力变化而变化。压缩氧气供氧便于日常对装置的压力、供氧性能等指标进行检查,便于对装置的组成部件进行维护及保养。主要技术参数人均供氧量0.5L/min响室内氧气浓度18.5-23.0%:供氧系统用的减压器入口压力15MPa、出口压力0-0.5MPa(可调节);最大流量不小于60L/min浮子流量计量程。0-60L/min,分度值0.5L/min。布置方式:在永久避难硐室两侧过渡室内分别放置工作压力为15MPa、水容积为40L的氧气钢瓶34支(共计68支)。两侧的氧气钢瓶经高压管路并联与减压器输入口连接,减压器及浮子流量计放置在生存室墙壁上,方便避险人员调节、观察压力及供氧流量数值。附图：3-2-4压缩空气供氧装置原理示意图2.过滤降温除湿系统主要功能及要求根据煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定,紧急避险设施应具备有害气体去