煤矿紧急避险六大系统的建设与发展(201259下午)杨大明

1、煤矿井下紧急避险系统的设计建设安标国家中心安标国家中心杨大明杨大明 博士博士/ /研究员研究员Tel： 84264266-803Web: Email: Add. 北京市和平里青年沟路5号，1000132012.05.09 北京主要内容1 井下紧急避险系统的作用与意义2 井下紧急井下紧急避险系统建设基本要求3 井下紧急避险系统设计4 井下紧急避险系统建设与维护管理5 结语主要内容1 井下紧急避险系统的作用与意义2 井下紧急井下紧急避险系统建设基本要求3 井下紧急避险系统设计4 井下紧急避险系统建设与维护管理5 结语在井下发生突发紧急情况时，为遇

2、险人员安全避险提供支持和生命保障的设备、设施、措施组成的有机整体 1.1 紧急避险系统在“六大系统”中的地位煤矿井下安全避险六大系统紧急避险压风自救供水施救通信联络监测监控人员定位 1.2 紧急避险系统建设的意义l安全生产的两个重要方面：灾前预防与抢险救灾lMSHA：19002006年煤矿事故中，264名矿工在事故发生后依然幸存，但最终在逃生和等待救援中丧生。分析认为，现有MSHA标准已可挽救其中43名矿工的生命，余下221名应通过安全避险设施来保证其生命安全l我国灾害事故造成的人员死亡中，瓦斯煤尘爆炸的70以上，火灾、水灾的90以上，是在应急避险过程中遇难l加拿大：1928年Hollinge

3、r矿火灾（39人死亡）后出现初期避难所，利用压缩空气通过面罩提供O2；后来出现有害气体处理系统，处理空气中的CO和CO2；1980后，在金属矿山得到广泛应用，现被法律强制建立l南非：1970 出现避难所；1986年Kinross金矿矿难（177人死亡）后，法律强制井工矿山必须设立避难所l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l印度、英国、德国、法国等也在研究和应用避难所。从使用情况看，早期主要用于金属矿山，煤矿应用很少，认为煤矿在灾变时期容易发生火灾或爆炸，人员应尽可能撤离。目前，越来越多的国家规定煤矿也必须设立避难所1.3 国内外井下紧急避险系统建设背景l美国

4、20060102，西弗吉尼亚萨戈煤矿矿难，12死、1重伤20060520，肯塔基达比煤炭公司1号矿瓦斯爆炸，5死1伤2006， 西弗吉尼亚州政府率先实施州政府许可2007NIOSH报告200812MSHA最终法规2006矿工法MINER Actl中国2060 煤与瓦斯突出矿井的避难硐室1980 煤矿安全规程1995 防治煤与瓦斯突出细则王省身主编，矿井灾害防治理论与技术中国矿业学院出版社，1986，P205l中国2006 救生舱研究纳入国家科技支撑计划2008 学习南非经验200912 煤矿井下避难所试点建设基本要求20100301 骆驼山水灾33人死亡，7人受伤20100328 王家岭水灾1

5、15人人被困近9d后获救20100328王家岭水灾115人人被困9d后获救20100301骆驼山水灾33人死亡，7人受伤l中国201005 潞安现场会20100719 国务院23号文件201008 总局146号、152号文件20110125 煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行 规定（15号文件）20110321 煤矿井下安全避险“六大系统”建设完善 基本规范（试行）（33号文件）20110825 平朔“六大系统”推进会20120120 关于煤矿井下紧急避险系统建设管理 有关事项的通知（201215号）l澳大利亚2005，坎博尔达Leviathan金矿，因遥控装运机火灾，9人被困，躲避至救生舱中，

6、成功获救2006，一千米深井发生矿难，2名矿工被困13d后获救，原因是其在救生舱里得到了维持生命的必需品2007.10，巴瑞克矿区Kanowna Belle金矿发生井下车辆火灾，54人被困，躲入救生舱后全部成功获救2009.06，必和必拓公司在澳西部的帕赛佛伦斯镍矿发生冒顶，1人被困，躲入救生舱，16h后成功获救 1.4 紧急避险系统成功案例1990.10.06，北马尼托巴湖Rutta矿，井下皮带走廊着火，火区有38名工人。 由于井下设置了避难硐室，救护队在4.5h内把遇险人员全部安全救出1990，Ontario铜矿，机车着火，当班工人及时进入井下避难硐室，后被救护队员安全救出2006.01.

7、29，萨斯喀彻温省一座盐矿发生火灾，72名矿工被困，矿工成功躲进避难所内，26h后全部获救 l加拿大2003，一座金矿发生停电事故，井下3400多人中仅死亡9人，有280人是救护队从井下各个避难所里救出2004，一座金矿发生火灾事故，2600人返回地面后发现52人失踪，2d后在井下避难所内找到，全部安然无恙2007.10.04，埃兰兹兰金矿因断裂坠落的钢管砸坏提升系统的电力供应，3200余名矿工被困井下2200m深处，经30多小时救援，全部安全脱险 l南非智利时间13日晚21时55分，圣何塞铜矿最后一名受困矿工路易斯乌尔苏亚安全升井，该铜矿33名矿工被困井下69d后全部获救最后一名被困矿工路易

8、斯乌尔苏亚成功升井后同智利总统皮涅拉一同庆祝矿工Jimmy Sanchez从“胶囊”救生舱中出来l智利 1980s 江西丰城建新矿发生煤与瓦斯突出事故， 36人利用压风自救装置，成功获救 2007，辽宁抚顺老虎台矿发生煤与瓦斯突出事 故，16人利用压风自救装置，成功获救 2008.08.01，河南平禹煤电公司发生煤与瓦斯 突出事故，2名矿工及时躲进20m外的避 难硐室，成功获救l 中国主要内容1 井下紧急避险系统的作用与意义2 井下紧急避险系统建设基本要求3 井下紧急避险系统设计4 井下紧急避险系统建设与维护管理5 结语2.1 基本理念 先逃生、后避险 2.2 功能定位 在井下发生突出、火灾、

9、瓦斯煤尘爆炸、水害等灾变事故后，在逃生路径被阻和逃生不能的情况下，为无法及时撤离的遇险人员提供一个安全的密闭空间，对外能够抵御高温烟气，隔绝有毒有害气体；对内能为遇险人员提供氧气、食物、水，去除有毒有害气体，创造生存基本条件；并为应急救援创造条件、赢得时间MSHA认为，救生舱是突发紧急情况下井下人员无法逃脱时的最后保护方式，为被困矿工提供维持生命环境，使其与救援人员联络获得逃生方式，或等待救护队到达，促进获救的成功率 在煤矿井下突发紧急情况下，为遇险人员紧急避险提供生命保障的设施、设备、措施组成的有机整体 2.3 基本构成管理体系与制度紧急避险系统避灾路线应急逃生系统与装备避险设施应急预案l

10、为入井人员提供安全可靠的自救器l 建设井下紧急避险设施l 合理设置、优化避灾路线l 科学制定、完善应急预案l 进行紧急避险相关技术培训和应急演练l 建立完善相关管理体系与规章制度 2.4 建设基本内容l满足矿井突发紧急情况下矿工紧急避险的需要，确实提高矿井安全保障水平和能力紧密结合矿井实际，具体问题具体分析设计和建设要在充分的安全风险分析的基础上进行l满足国家现有规定和要求煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定（201115号文件）煤矿井下安全避险“六大系统”建设完善基本规范（试行）（33号文件）关于煤矿井下紧急避险系统建设管理有关事项的通知（201215号） 2.5 建设总体要求l与其他安全避

11、险系统有机联系，形成有机整体监测监控：对救生舱外、避难硐室内外的CH4、CO等 环境参数进行实时监测人员定位：对进、出紧急避险设施的人员实时监测压风自救：采区避灾路线上敷设压风管路；压风管路 接入紧急避险设施，并保证足够风量风压供水施救：采区避灾路线上敷设供水管路；供水管路 接入紧急避险设施，并保证足量水量水压通讯联络：紧急避险设施设有线调度电话系统，宜设 应急广播和无线通信系统，并互联互通l系统可靠、设施完善、管理到位、运转有效 2.5 建设总体要求l时限要求 新建、完善，煤与瓦斯突出矿井、中央企业和国有重点煤矿中的高瓦斯、开采容易自燃煤层的矿井2012.06底底之前；其余煤矿2013.06

12、底底之前 2.5 建设总体要求l 科学合理 在系统的风险分析、科学的设计计算、综合比对和试验验证的基础上进行 l 因地制宜、简单实用 尽可能利用已有设施进行建设；力求简单实用，避免系统的复杂性增加失效点和失效概率，避免功能多样化、装修高档化带来新的不安全因素，以满足紧急避险基本安全需求为目的l 安全可靠 生命工程，应以安全性和高可靠性为首选 2.6 建设基本原则主要内容1 井下紧急避险系统的作用与意义2 井下紧急避险系统建设基本要求3 井下紧急避险系统设计4 井下紧急避险系统建设与维护管理5 结语3.1 基本要求l必须有整体设计，安全专篇中应包含相关内容 系统整体设计和永久避难硐室设计，具备资

13、质l应在系统分析矿井内外部环境条件、进行全面风险分析的基础上有针对性的进行 l应经充分的技术论证l审批 企业技术负责人l验收 所在地省级煤矿安全监管部门组织或其委 托省辖市（地）煤矿安全监管部门组织验收l备案 验收报告报省级煤矿安全监管部门备案，同 时抄报省级煤矿安全监察机构 3.2 主要内容l确定设计的目的、原则和依据l矿井基本条件分析l矿井风险分析l应急逃生系统设计l紧急避险设施设计 设施布局、类型选择、功能设计、与其他系统连接l避灾路线、应急预案的调整、完善 对避灾路线、应急预案优化、调整和完善l管理体系、规章制度、人员培训与应急演练设计l 自救器 随身携带，固定存放，呼吸器（潜水）l

14、中继站（过渡站） 硐室、移动式舱状结构l 应急通讯、应急广播l 应急指示 逃生路线声、光、路标指示，应急自动生成l 生命绳 物理引导及指示3.3 应急逃生系统设计自救器 中装有储物架，可容纳 50个备用自救器（包） 有一个进口门和一个出口门，以供矿工通过 每个门上装有厚重塑料门帘，减少污染物进入主舱逃生中继站（过渡站） 350bar储气瓶 5接口充气面板 60min空气呼吸器 充气时间4575s空气呼吸器逃生快速加气站自救器：随身携带、固定放置、中继站国内探讨条带式避险系统与避险设施有机结合形式条带式避险系统与救生舱结合条带式避险系统与躲避硐结合条带式避险系统与避难硐室结合l煤与瓦斯突出矿井应

15、设置井下紧急避险设施 采区：应建设采区避难硐室采掘面：距离工作面500m范围内应设置 l其他矿井在自救器额定防护时间内靠步行不能安全撤至地面的应设置井下紧急避险设施 采掘面：距离采掘工作面1000m范围内应设置l其他地点？ 3.4 紧急避险设施布局设计3.5 紧急避险设施类型的选择避难硐室钻孔通风自备氧可移动式救生舱硬体式软体式分节组装式一体式为硐室开凿直通地表或两为硐室开凿直通地表或两个水平以上的大直径钻孔个水平以上的大直径钻孔自备供氧设施自备供氧设施软体式组合式紧急避险设施提供紧急避险空间，提供紧急避险空间，并可通过牵引、吊装并可通过牵引、吊装等方式实现移动，以等方式实现移动，以适应采掘工

16、作要求适应采掘工作要求永久硐室临时硐室自备供氧设施自备供氧设施管路供氧为硐室布置有效为硐室布置有效保护的供风管路保护的供风管路l根据自身条件自主选择，以满足紧急情况下矿工应急避险需要为原则l选择时应考虑的因素所服务区域的特征巷道布置、巷道特征可能发生的灾害类型及特点人员分布 万一发生灾害事故时，人员逃生、应急救援的其他制约因素n 要求、建议 l优先建设避难硐室安全性经济性可维护性l充分利用已有硐室、两条巷道间的联络巷等建立永久或临时避难硐室临时避难硐室n 要求、建议n国外情况l由矿井根据自身的特点自主选择l澳大利亚、加拿大、南非煤矿以避难硐室为主l美国煤矿目前以软体救生舱为主，考虑了自身的特点

17、（短壁开采比重大，开采深度浅，井巷断面大，灾害危险程度相对较低，不考虑二次爆炸等），有些理念和规定也在不得更新l国内外煤矿灾害事故应急救援历史中，避难硐室发挥的作用更为突出l高度重视自救器的重要作用l在正常避灾路线上，遇险人员、救护队员均易到达l遇险人员进入避险设施所需时间应在自救器的维持时间内，并有富余l远离潜在岩崩、淹井、火灾、爆炸等危险的区域，如变电站、火药库、燃料存贮设施或停车场等l岩体安全，支护良好，附近无杂物堆积l保证备用状态下的通风、安全l考虑人员避险过程中的心理安全l在矿井相关图件中准确标注逃生路线和避险设施位置，并及时更新 3.6 紧急避险设施位置设计 3.7 避险设施的结构

18、与功能设计l 基本结构要求：air lock宽度： 2.0m净高： 2.00m（永久） 1.85m（临时）有效面积： 1.0m2/人 (永久) 0.9m2 /人 (临时)额定人数：20100人(永久) 10 40人 (临时)生存室过渡室净面积： 3.0m2 (永久) 2.0m2 (临时)内设压缩空气幕和压气喷淋装置 防护密闭门密闭门避难硐室强度0.3MPa，气密性100Pa 净容积 1.2m3 内设压缩空气幕和压气喷淋装置 净容积 0.8m3 /人2个单向排气阀、气密、正压生存舱过渡舱设备舱腔体强度 0.3MPa 应急逃生口 观察窗 救生舱强度0.3MPa，气密性350Pa/h，正压维持能力1

19、00500Pa l 基本功能要求 安全防护、氧气供给、有害气体去除、环境监测、通讯、照明、人员生存保障、辅助 l实现这些功能有不同的技术手段，应根据需要与可能，在充分的分析、计算与试验的基础上确定通风是有害气体去除、温湿度调节的有效措施自动控制是发展方向，但应以手动控制为基础新技术、新装备均有一定的适用环境和条件，煤矿井下环境特殊，尤其灾区环境更为恶劣，应经充分的风险评估和安全保障程度分析 l根据具体条件和实际需要，进行具体设计l供氧方式：钻孔（地面、井下）、管路、自备氧（压缩氧、化学氧）l有害气体去除：通风、药剂（集中、分散）l制冷：通风、蓄冰、液态CO2、相变、涡流管制冷 l空气循环：电动

20、风机、气动风机、手动风机l环境监测：集中监测（控），检测l压风、供水、供电、监控、定位，通讯等各种管线应有保护l宜加配无线电话或应急通讯设施（如透地通讯等） 3.8 永久避难硐室设计l 具备应急逃生出口或采用两个安全出入口方式l 采区避难硐室应按永久避难硐室的标准建设l 有多个出口时，每个出口均应采用过渡室结构l 条件许可情况下，两道门应错开布置，避免正面应对l 容量较大、需配备较多气瓶时，宜开掘单独小硐室专门存放。机电设备较多时，不宜直接布置在生存室l 采用液态CO2汽化降温时，CO2气瓶应与生存室隔离l 备用状态下应处于常闭状态，设计上应考虑日常通风l 设计额定容量较大时，应尽量加大过渡室

21、面积l 硐室地面应高于巷道底板不小于0.2m 3.8 永久避难硐室设计3.9 临时避难硐室设计 （采区布置有永久避难硐室时）l 符合防治煤与瓦斯突出规定第102条的要求 l 硐室隔离门应当满足气密性要求l 门墙设单向排气管l 硐室内应当存放足量食品、急救用品及防护时间不小于45的隔离式自救器l 接入矿井压风系统，安设压风自救装置l 配置环境检（监）测仪器仪表，能够对O2、CH4、CO2、CO等进行检测或监测 l 根据救生舱的适用范围、适用对象进行选择 运输、安装条件 待用状态下的环境条件 适应的灾害事故种类 适应灾变条件下的环境条件l 救生舱的设置位置不能影响矿井正常生产和通风，并保证其抗灾能

22、力 美国MSHA的相关标准规定，救生舱不能正面面对可能发生瓦斯煤尘爆炸的地点，避免受到可能发生的瓦斯煤尘爆炸的正面冲击 3.10 救生舱选型值得探讨的几个问题：l 结构：硬体 OR 软体l 硬体：一体式 OR 组装式l 供氧：压缩氧 OR化学氧l 空调：蓄冰、液态CO2 、相变OR 氟利昂l 内外环境测量：自动连续监测 OR 检测l 控制：自动 OR 手动（供氧、正压维持）l 氧具：面罩式、半面罩式 OR 自由式l 供电：铅酸、镍氢 、锂电池 OR 不用主要内容1 井下紧急避险系统的作用与意义2 井下紧急避险系统建设基本要求3 井下紧急避险系统设计与建设4 井下紧急避险系统建设与维护管理5 结

23、语l避难硐室的施工设计与建设应符合国家现行规定l救生舱的运输、安装应在厂家的指导下进行l救生舱安装完成时，应进行舱体、高压管路等的 气密性检查，及产品使用说明书规定的系统性的功能测试l紧急避险设施应与监测监控、人员定位、压风自救、供水施救、通讯联络及供电系统有效连接，形成井下整体性的安全避险系统l应附永久性使用说明、操作规程和管理制度 4.1 紧急避险系统建设l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l施工、安装完成后应进行各种功能测试和联合试运行l应按设计进

24、行整体验收，验收文件应存档 4.1 紧急避险系统建设l保证紧急避险设施始终处于完好、随时能用状态，比紧急避险系统的建设更为重要l应指定专门部门和人员负责紧急避险设施的管理和维护，并建立责任体系l应建立相关规章制度和维护、检查试验规程l灾害预防与处理计划、重大事故应急预案、采区设计、作业规程中应包含紧急避险相关内容l应随井下采掘系统的变化,及时调整和补充完善紧急避险系统 4.2 紧急避险系统维护管理l 定期对紧急避险设施的进行检查和维护 每天巡检，设置巡检牌版 每10天对设备电源进行1次检查和测试 每月对高压气瓶进行1次余量检查及系统调试 每年对压力表进行1次强制性检验 每3年对高压气瓶进行1次强制性检测 每年对紧急避险设施进行1次系统性的功能测试 定期检查配备食品、饮用水等的有效期 紧急避险设施应处于常闭状态，还应注意其通风和瓦斯检测问题4.2 紧急避险系统维护管理l拆装、运输和移动救生舱时应有保护措施，编制操作规程和安全技术措施，保证拆装、运输和移动过程中不损坏救生舱。救生舱移动后应进行一次系统检