车村2号井避难硐室设计方案

1、延安车村二号井40人永久避难硐室延安车村二号井40人永久避难硐室设 计方 案陕西中数自动化科技有限公司2013年6月陕西中数自动化科技有限公司 地址：西安市未央区凤城二路新世纪大厦9f电话86522497 传真9目 录一、意义2二、设计标准2三、设计要求3四、避难硐室设计54.1、硐室结构规划54.2、防爆密闭系统设计74.3正压喷淋系统设计94.4、供水系统124.5、供氧系统设计124.6、空气净化系统设计174.7、环境监测系统设计204.8、通讯、照明系统设计214.9、生存保障系统设计22五、避难硐室的日常维护及人工培训24六、

2、培训、施工及售后服务26七、设备清单（见附表）27一、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。陕西中数自动化科技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，

3、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

4、”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；gb 50415-2007煤矿斜井井筒及硐室设计规范；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

5、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

6、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40人的永久避难硐室。设计参数如下表所示：序号技术名称技术参数1额定人数：40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硐室内o浓度：18.5%23%6硐室内co浓度：1%7硐室内co浓度：24ppm8体感温度：359净面积过渡室8生存室1.0/人四、避难硐室设计4.1、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

7、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。防护密闭门上设观察窗，门墙上设单向排水管和单向排气管，排水管和排气管加装手动阀门。两道门之间为过渡室，密闭门之内为避险生存室。其中过渡室内设置压缩空气幕和压气喷淋装置；生存室内设置空气净化、食品、饮水、座椅、监控装置、矿灯、隔绝式自救器以及紧急救助所需要医疗设备和应急维修工具箱、灭火器等。(永久性避难硐室实物图)避难硐室应采用锚喷、砌碹等方式支护，支护

8、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：本避难硐室断面均为拱形，支护采用锚网喷80mm，锚杆顶板采用16200mm，网孔间距100100mm，全断面挂网，永久支护采用现浇素混凝t=350mm，铺底混凝土，等级为c30,顶底板混凝土中均加入防水剂;硐室地面高于巷道底板不小于0.2m。硐室内预留保护管均为镀锌管；进水、排水、压风、电缆保护管应距避难硐室入口处20m外开始埋入管沟，埋设深度不低于200mm。密闭门处墙体采用钢筋混凝土浇注,混凝土等级为c35，配筋为环筋及竖筋各四排,钢筋采用12mm螺纹钢。防护密闭门墙周

9、围进行掏槽，掏槽深度为500mm。永久避难硐室生存室内按避难人数40人考虑，每人应不小于1.0m，过渡室的净面积不小于8.0的使用面积计算：s生 =1.040=40()s过=8.0永久避难硐室的生存室的实际宽度为4.16m，过渡室的设计宽度为4.26m，生存室的容量的备用系数为1.2，计算其长度：a生=401.23.5=13.7（取20m）；a过=8.03 =2.7m（取4m）；据永久避难硐室施工需要，在生存室的设计宽度为4.16m，过渡室的设计宽度为4.26m时，生存室长度为17m，硐室总长度不得小于21.51m即可满足要求。4.2、防爆密闭系统设计避难硐室隔离门结构概况：煤矿避难硐室应采用

10、向外开启的两道门结构。外侧第一道为防护防爆门（简称：外门），主要功能是抵抗1.5mpa的冲击波和阻挡有毒有害气体；第二道为防护密闭门（简称：内门），主要功能是抵抗0.3mpa的冲击波和阻挡有毒有害气体。两道门之间为过渡室，密闭门之内为避险生存室。按照国家煤矿安全监察局煤矿井下避难所试点建设基本要求（煤安监司办2010第9号）及国家煤矿安全监察局关于建设完善矿井下安全避险“六大系统”的通知（安监总煤装【修2010】146号）的规定，隔离门不低于反向风门的标准，隔离门墙不低于火药库墙的标准。隔离门及密闭门均采用周边多点紧固的结构，密封条采用双道u型槽密封型式。开启灵活、快捷、手动、密封可靠。门体的

11、结构设计采用绕流和分流技术，防护密闭门上设观察窗。车村煤矿避难硐室防爆门和密闭门的具体参数如下：1、靠近辅助运输大巷的防爆门宽1.28m，厚度0.29m，高度2.44m，槽钢厚度0.07m，密闭门宽1.28m，高2.40m，厚度0.28m。2、靠近主运输大巷的防爆门宽1.30m，高2.6m，厚度0.27m，密闭门宽1.32m，厚0.27m，高2.44m。(防爆门)4.3正压喷淋系统设计由于避险人员在开启避难硐室第一道门时会带入一定浓度的co及其它有毒、有害气体，极易对避险人员造成二次伤害，为此我们设计了气幕喷淋系统来解决这一问题。气幕喷淋系统主要解决外界有毒有害气体进入硐室和过渡室换气问题。气

12、幕吹洗是在第一道门内侧，使压缩空气通过气幕管形成致密的气帘，阻挡外界空气的进入，同时扫除外界进入人员身上携带的有毒有害气体。喷淋则是通过注入大量的新鲜压缩空气，将有害气体稀释并通过泄压阀排放到室外，以达到降低有毒气体浓度并净化的目的。（一）主要功能气幕喷淋系统的功能是将压缩空气通过喷气气幕管形成气幕，在硐室防护密闭门处形成一个相对隔绝的密闭室，过渡室上部的喷淋设备释放大量的气流，单向换气阀将有毒气体替换出去，不会随着避险人员进入到生存室内。气幕管透气缝隙仅为0.05mm，在0.5-0.6mpa的压力下，可覆盖1.2m远的吹扫距离。气幕管长度根据室门定制为0.76m，气幕管耗气量为2.7m/mi

13、n，电动球阀规格：24vdc 管径dn20 功耗5w ，气动球阀规格：连接管径：dn20，启闭控制压力：0.4mpa ，供气管径：dn20，不锈钢材质。（二）系统原理气幕喷淋系统主要解决外界有毒有害气体进入硐室和过渡室换气问题。气幕吹洗是在第一道门内侧，使压缩空气通过气幕管形成致密的气帘，阻挡外界空气的进入，同时扫除外界进入人员身上携带的有毒有害气体。喷淋则是通过注入大量的新鲜压缩空气，将有害气体稀释并通过泄压阀排放到室外，以达到降低有害气体浓度并净化的目的。（气幕喷淋系统原理图）（三）设备配置两个过渡室设备共计2套气幕管、2组喷头、40瓶15mpa、60l的压缩空气以及相应的连接管件。（1）

14、、气幕用压缩空气钢瓶数量的计算：气幕管耗气量为6 m/min，假设形成的气幕可以持续10分钟，硐室内气压取1个标准大气压0.1mpa，吹洗用空气的用量在一个标准大气压下的体积为：6 m/min10min=60 m=60000l根据气态方程p1v1/t1=p2v2/t2 ，其中p是压强，v是体积，t是温度。在温度不变的条件下，60000l的1个标准大气压的空气在13mpa的压力下的体积为：v2=0.160000/13462l （15mpa的空气瓶一般充到13mpa左右，后文中的15mpa的压缩空气钢瓶、压缩氧气瓶的压力均按照13mpa计算，后面不再赘述）。考虑上1.2的备用系数，所用60l、15

15、mpa的钢瓶数量为：462/601.2=9.2410个 这是1个过渡室的用量，2个过渡室用20个。（2）、喷淋用压缩空气钢瓶数量的计算：避难硐室每个过渡室空间按30m计算按照换气2次计算即60m3，考虑上1.2的备用系数，则需要的压缩空气瓶数量为：601000/130/601.2=9.2310个这是1个过渡室需要的数量，两个过渡室共需要20个。（压风、气幕、喷淋系统）4.4、供水系统设计避难硐室供水系统接入到矿井供水管路，配有专用接口和供水阀门，水量和水压满足硐室内48人在无外界支持下避险人员避险96小时的需要。供水水源采用井下供水专用水池，井下水源和煤矿井下避难硐室设计应与地面供水管网形成系

16、统。地面水池应采取防冻和防护措施。矿井供水管路应接入紧急避险设施，并设置供水阀，水量和水压应满足额定数量人员避险时的需要，接入避难硐室前的20米供水管路要采取保护措施。供水施救系统应能在紧急情况下为避险人员供水、输送营养液提供条件。4.5、供氧系统设计（一）供氧系统的主要功能及要求避难硐室内部设置供氧装置，向避险人员提供氧气，以保证避险人员能够维持正常呼吸。供氧装置能够满足以下要求：（1）、在整个额定防护时间内，避难硐室内部环境中氧气含量在18.5%23.0%之间；（2）、氧气供给量及氧气浓度必须符合人体呼吸生理特点；（3）、氧气供给时间必须满足额定人数时不少于96小时的生存时间；（4）、供氧

17、装置在井下特殊条件下不受环境影响，保证能够及时可靠。供氧不允许存在安全隐患。（二）供氧方案的选择对于煤矿个体呼吸防护装备，目前有正压氧气呼吸器、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都有“使用时间短”的共同特点：正压氧气呼吸器最长的防护时间为4小时，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45分钟，而过滤式自救器要求环境氧气的浓度大于17%。由于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，因此上述个体呼吸防护装备只能放在煤矿井下避难硐室内作为备用或离开避难硐室逃生时的供氧设备使用。经研究分析，避难硐室供氧方案采用压风系统供氧和压缩氧气供氧、备用

18、自救器三种方式。（一）、压风供氧系统（压风供氧）压风供氧系统原理图按人均供风量不低于q1=0.3m/min的要求，当避险人员n=40人时，考虑到1.2的富裕系数，所需总供风量：q= q1n =0.3401.2=14.4（m/min）。公司选用2套9m/min压风设施为硐室内进行压风。此方案便于日常对装置的压力、供风性能等指标进行检查、对装置的组成部件进行维护及保养。（1）压风系统供氧原理压风供氧装置利用硐室前预埋的压风管路作为气源，通过阀门进入水、灰尘、油三级过滤器，然后经过减压器、管路、消音器，输出后为避难所内避险人员提供新鲜、充足的空气。（2）主要技术参数人均供风量0.3m/min；避难硐

19、室内氧气浓度18.5%23.0%；减压器入口压力0.8mpa、出口压力00.6 mpa（可调节）、输出流量不小于20 m/min；（二）、压缩氧气供氧系统（1）主要功能当地面压风系统在井下的管路遭到严重破坏时，压缩氧气供氧系统仍能有效地供氧。并根据实际情况人工调节控制压缩氧气的供应量，保证人体正常生存呼吸。（2）工作原理该装置是利用储存在钢瓶中的医用压缩氧气，通过供氧控制装置为避险人员输出规定数值的氧气。在生存室内放置的钢瓶，出口经高压管路并联集中，然后通过防爆电磁阀、气压表、减压阀和气体流量计，最终将医用压缩氧气输出到硐室内的均布管中，保证了氧气的均匀分布。（3）、压缩氧气瓶数量计算鉴于避难

20、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40人96h供需氧气161.3kg。按20%工程余量，硐室需氧量为193.56kg。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。wma267-80-15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

21、气利用率为96.2%，每瓶可利用氧气为13.4496.2%=12.93kg。则需要15瓶氧气罐，保证余量硐室内配备16瓶氧气瓶。同时使用隔绝式氧气自救器。（本自备氧供氧系统矿方可采取选购原则）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）400.5161.3215.0413.4416 避难硐室内配备48台zyx45型隔绝式压缩氧自救器，工程预量1.2，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。 （压缩氧自救器）4.6、空气净化

22、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%，甲烷浓度小于1.0%，一氧化碳浓度小于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、co、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。（一）、 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

23、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。（二）、 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

24、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钠石灰的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co。人体在静坐时co呼出量为13l/h.人，则40人96h呼出的co总量：13x40x96=49920l钠石灰吸收co量为200l/kg，设计余量为20%则需配置钠石灰量为49920/200x1.2=300kg ，考虑到co催化作用，硐室配置纳石灰为400kg，制冷净化一体机的处理co速率大于

25、0.5l/min.人。（三）、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。根

26、据车村煤矿硐室的空间大小，计算活性炭配置量为10kg可满足硐室内吸收甲烷的要求。4.7、环境监测系统设计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。配备独立的（安全监控系统）内外环境参数检测货监测仪器，在突发紧急情况下人员避险时，能够对避险设施过渡室内的氧气、一氧化碳，生存室内的氧气、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、一氧化碳进行检测和监测。具安装如下：过滤室安装o和co传

27、感器，生存室安装o、co、co、ch4、温度、湿度传感器，生存室外安装o、co、co、ch4。同时，安装两台防爆红外摄像仪与井下原有系统兼容。4.8、通讯、照明系统设计矿井人员定位系统能实时监测井下人员分布和进出避难硐室的情况，矿井通信联络系统的建立有利于地面救援人员了解被困人员现状、通话调度和策划最佳救援方案，及时援救被困人员。另外，在避难硐室安装视频监控，与煤矿原有的视频监控网络完美对接。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，硐室内人员定位来用矿上原有kj151系统，在生存室内安装一台人员定位分站，两台读卡器，硐室外两侧各安装一台读卡器，在生存室内配备两

28、台防爆电话与井下原有通讯系统兼容。（人员定位及通讯电话实物图）（一）供电系统为确保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，设计在离硐室150m处的辅助运输大巷中央取电以达到硐室内所安装的设备可正常运行。在避难硐室靠近辅助运输大巷敷设一趟电缆，通过预埋管进入避难硐室，实现避难硐室内部正常供电。在避难硐室内巷道顶板安装4盏照明灯，为保证在断电或停电状态下，硐室内系统可以正常运行。（二）矿用后备电源系统该矿用不间断电源为本质安全型电源，在无外部电源供

29、给情况下，可维持硐室机电设备正常运转96h以上。具备自动充电、电量显示、均衡充电、均衡放电等电源管理和过充、过放等安全保护功能。所用电池容量的计算：硐室内主要的用电设备是制冷设备的风机、环境监测的传感器和应急照明，运行96小时需要4组电池。另外，环境监测传感器需要2组电池，照明需要1组电池。需要电池的总容量为840ah。同时，并在避难硐室内配备一体式矿灯48台。4.9、生存保障系统设计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

30、=40（96/24）5000=800000（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 （一）、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打包式，共配置2座。（二）、消防器材：生存室内配备10l干粉灭火器2个. （三）、工具箱生存室内配备1只工具箱，内备铜锤、铜锹、铜镐、拐棍、板子、钳子、螺丝钉、8#铁丝等四、救护器材a、急救箱：设计配备1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、5条保健毯、2张简易病床（五）、其他类设计配备2台mzs-30型自动苏生器，长

31、板凳20座两排，长2.0米宽0.4的桌子4个，水桶一个。（生活保障系统）五、避难硐室的日常维护及人工培训（一）、日常管理a.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；竣工后由矿上的负责人组织通风、安全及生产部门相关人员进行验收，合格后才能投入使用。b.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。c.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。 （二）、日常维护a.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。b.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。c.检查传感器每周检查传感器的完好性。d.检查电气