矿井避险知识讲座资料

1、精品文档矿山井下紧急避险系统知识井下避难所的定义与基本功能国内外井下避难所建设情况矿井可移动式救生舱研发情况矿井避难峒室的建设情况主讲内容潞安集团六大体系建设实例为永久性和便携式安全救生舱提供一个安全的和可以呼吸的环境！安全救生舱的基本功能是一旦井下发生岩崩、 火灾、透水、爆炸等事件时，能够防止有毒气体的进入，并提供呼吸空气的来源，以保持生命。已经成为井工矿逃生和救援策略的一个必要的部分。1、矿山井下避难所的定义与基本功能煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定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

2、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。永久避难硐室是指设置在井底车场、 水平大巷、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 5 年。临时避难硐室是指设置在采掘区域或采区避灾路线上，

3、 具有紧急避险功能的井下专用巷道硐室， 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 5 年。可移动式救生舱是指可通过牵引、 吊装等方式实现移动， 适应井下采掘作业地点变化要求的避险设施。十一五指南要求： 容纳人数：额定 8 人；生存天数：不小于 4 天；舱体结构：分段式；抗冲击力： 5MPa；隔热：瞬时 1200 持续 260下12h，舱内温度： 30以下2006 年科技部批准立项的国家“十一五”科技支撑计划专题“遇险人员.精品文档快速救护关键技术与装备的研究” （编号： 2006BAK25B00-4）子专题“可移动式救生舱研究”项目由北京科技大学和潞安矿业集团公司共同承担。各类矿

4、难事故已引起党中央及各级政府的高度重视， 2008 年 8 月，温家宝总理、张德江副总理做出批示， 要求学习南非等国的先进经验进一步提高我国应急救援水平，减少因矿难事故造成的损失。矿井所特有的灾变环境， 使得矿用救生舱的设计有别于太空舱、 潜艇舱等舱室的设计，李毅中、付建华等国家局领导曾多次亲临指导。1、矿山井下避难所的定义与基本功能我国煤矿避险系统发展阶段2010 年 5 月 19 日，“全国煤矿坚决遏制重特大事故”现场会在潞安集团举行，赵铁锤局长表示，到 2012 年，国有重点煤矿建立将建立“监测监控”、“人员定位”、“紧急避险”、“压风自救”、“供水施救” 和“通信联络”等安全避险六大系

5、统；到 2015 年中国所有煤矿必须都建设完成。国务院 23 号文明确：将紧急避险系统的研发与制造作为安全产业加以培育，纳入国家振兴装备制造业的政策支持范畴，并要求2013 年前建设六大系统。2010 年 10 月 14 日，智利矿难成功救出 33 名矿工后，在接受媒体采访时赵铁锤表示“矿井救生舱是重中之重” 。2010 年 10 月 18 日，黄毅副局长在中央台再次强调了政府的决心。2010 年 11 月 12 日，国家局召开的推进煤矿井下安全避险“六大系统”建设专题会（电话会）上，王树鹤副局长重申了实施安全避险系统的时间表。安全避险系统的时间表2010 年底所有煤矿要全面完成“监测监控”

6、、 “压风自救”、“供水施救”和“通信联络” 4 个系统的完善工作；2011 年年底前，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（ CO2）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“六大系统建设完善工作。2、国内外井下避难所建设情况通过调研发现，南非、加拿大、美国、澳大利亚等采矿业发达国家，对矿井事故的应急救援工作十分重视， 将应急避难所和救生舱作为地下矿山应急救援工作的重要部分进行了大量的研究，并有了多次成功营救的经验。例如，2006 年 12 月美国

7、西弗吉尼亚发生矿难后 （12 人被困，11 人死亡），.精品文档各州政府即制定了相关标准与法规，要求井下必须装置救生舱或避难所，2008 年 12 月 31 日美国联邦政府在“地下煤矿强制安全标准（MSHA） ”中 专门制定了矿用救生舱的标准。2010 年 5 月 8 日晚，俄罗斯拉斯帕德斯卡亚煤矿发生第一次爆炸，9 日凌晨发生第二次爆炸，当场死亡12 人，55 人受伤， 83 人受困井下。由于第二次爆炸摧毁了矿井风井和通风管路，几乎完全中断向井下输送新鲜空气，矿井内充满烟尘和瓦斯。 考虑危险条件和担心再次爆炸，导致救援工作暂停了 3 天 2003 年和 2004 年，南非的两个特大金矿发生停

8、电和火灾事故，当时一个矿井下有 3400 多人，结果只死亡 9 人，有 280 人是救援队在井下的各个安全避难所里救出的；另一个矿在 2600 人返回地面后，发现有 52 人失踪，两天后在井下的避难所里找到的失踪矿工全部安然无恙。2、国外井下避难所建设情况目前，国外主要采煤国家使用的应急避难所主要有以下三种类型：永久性固定避难峒室（ Permanent Chamber）：在矿井巷道两侧地层中直接挖掘而成，主要布置在主巷或逃生路线上。 利用贯穿到地面的钻孔， 向避难所内持续提供输送新鲜空气，并实现与地面的通讯。临时性固定避难峒室（ Temporary Chamber）：在矿井工作面附近的巷道或煤

9、层中挖掘而成， 依靠氧气瓶等设备为避难所提供一定时间的氧气。 当该工作面停产后， 临时性避难所即被废弃， 避难所内密封门、 氧气瓶、通讯、监测仪器等设备被转移到新的临时避难所中。可移动式救生舱（ Portable Chamber ）：多数为舱体式结构，具有行进装置或者吊装、拖曳部件，能在巷道中移动，随工程进度不断改变位置。氧气瓶、通讯、监测仪器等设备均安装在舱体内。软体式救生舱2、国外井下避难所建设情况机械结构：国外应急救生舱多数为整体式结构， 舱体体积较大， 欧洲某种型号可容纳 15 人的应急救生舱规格达到 8m（L）2.4m（W）2.5m（H）；澳大利亚 MineArc Systems 公

10、司的产品拥有可容纳 8 人、 12 人、 15 人、 20 人、 30 人的 6 种规格。防护设计：国外应急救生舱多数只为隔绝有毒有害气体， 舱体防护仅采用单层钢结构， 隔温与防爆能力有限 （如，美国救生舱承受的爆炸波压力为0.6MPa）。使用材料：国外大部分救生舱的制造采用了钢质或乙烯基等聚合材料或橡胶材料，在矿井灾变高温环境下， 这些材料有可能分解生成某些有毒有害.精品文档气体在救生舱内部扩散。2.1 国外救生舱特点移动方式：救生舱的移动方式主要有吊装、 车轮、滑靴底拖、叉车托举等。氧气供应方式：国外救生舱中主要氧气供应方式一般是压缩空气和氧气钢瓶供氧。有毒有害气体处理： 主要是处理二氧化

11、碳， 国外救生舱的标准要求将二氧化碳的浓度控制在 0.5%以下，一般不允许超过 0.8%。温、湿度控制：国外部分救生舱产品设计时主要考虑了平衡舱内人员的辐射热量，而没有考虑处理舱内二氧化碳吸收等必须的化学反应产生的热量；部分救生舱则通过舱体单层钢结构的自然热传导向外部环境传热来解决内部热量积累问题。（1）国外救生舱特点2.1 国外救生舱特点具备基本功能，包括气密性、防护强度、隔热性、供氧等生存保障、有害气体去除、气体监测、通讯指示等，但具体指标不同防护时间：一般 2448h，虽 MASH规定 96h，但相关认证尚在进行中舱体强度：未见抗爆、抗冲击具体指标（ MASH规定 15psi ）电源：美

12、国、澳大利亚倾向无源（非煤有源） ；南非采用铅酸蓄电池供氧：南非多采用化学氧；美国、澳大利亚、加拿大多用压缩氧空调：早期基本无空调， 随着防护时间和环境适应性要求的提高， 降温系统可能成为必要组件。主要 4 种方式：电力空调、蓄冰降温、液态 CO2 汽化、通风降温舱内空气流动：具备促进舱内空气流动相关措施过渡仓结构：必要要求认证与实用：通过美国州政府许可或所在国相关部门许可， MSHA认证在进行中，加拿大 RANA取得 CE认证。各类产品均有实用在巷道之间建立的避难硐室在巷道旁侧建立的避难硐室预留专用煤柱建立的避难硐室工作面之间建立的避难硐室2.2 避难硐室的设置方式国外救生舱开发情况南非：S

13、urvivair-RRC，硬体式美国：.精品文档STRATA：硬体舱、软体舱、中继站ChemBio：主要为软体舱澳大利亚： MineARC：硬体舱加拿大：RANA ：硬体舱、空气供给与废气处理设备德国：DREGER ：硬体舱、快速充气站英国：Molecular：有害气体处理设备2.3国外井下避难所类型及其配置情况避难所的类型， 由矿井根据自身的特点自主选择， 以满足矿工避险需要为原则，据考察和相关报告：南非：煤矿以避难硐室为主美国：煤矿井下截止 2011 年 3 月，美国 450 对煤矿中，约有 89%的矿井，按西弗吉尼亚州标准设置了避险设施。加拿大：煤矿采用固定与可移动相结合的方式； 可移动

14、式救生舱以硬体为主，软体应用较少；固定硐室与救生舱的比例约为 1:5澳大利亚：煤矿较多使用“空气呼吸器加气站”的方式，通过快速加气站提高避难能力2.3国外井下避难所类型及其配置情况2.4 国外对井下避难所的基本要求1）南非避难所的设置。南非矿山健康与安全规程规定：长壁开采的工作面，距离工作面不超过 750m的地点必须建立避难所；采用房柱式开采时，每1000m应设置避难所避难所的选址。 必须考虑：从工作地点到避难所行走难易程度， 如巷道高度、倾角、设备设施布置、人员方向迷失的可能性等；逃入避难所所需时间；随身佩戴自救器维持时间（1）南非避难所容积。应能够容纳该服务区域内可能出现的所有人员， 且每

15、人占有容积不小于 0.6m3（强制执行的职业守则规定为 1.01.5 m2 ）避难所结构。两道风门结构，以便形成风障，防止有毒有害气体侵入避难所设施。必须有供氧、通讯、报警设备及自救器、饮用水等，有效防护时间 824h2.4 国外对井下避难所的基本要求1）南非避难所的指示。为了帮助矿工在低可视的环境下进入避难所，一般应采用三种指示：.精品文档声指示：在避难所入口设置警报器光指示：在避难所入口处设立报警灯物理指示：从工作地点到避难所设置生命绳（ LIFE LINE ）避难所的维护。矿产法 24.20.2.3 规定：避难所和其他安全设施需要定期检查，检查的时间间隔由矿主咨询矿井督察后决定，或者由矿

16、主指定专人调查后上交的报告决定矿山安全与健康法 16.1 （1） 规定：矿主须指定称职的专人定期检查避难所等安全设施，从而保证井下作业人员在发生爆炸、火灾或水灾时，有足够的逃生机会其他方面。包括员工培训、使用须知和方法、急救设备等方面的规定钻孔压风机避难所内设置的急救用品避难所内张贴的使用程序携带式卫生洁具（2）美国2006 年，西弗吉尼亚州政府率先对避难所做出规定，并对救生舱产品实施州政府批准，规定防护时间不得少于48h2008 年 12 月，MSHA发布救生舱条例， 规定 2009 年 12 月前所有美国煤矿井下必须配备避难所， 保证所有入井人员都有灾变时期的避险位置， 防护时间提高到 9

17、6h。条例中对救生舱等避难所的设置提出了具体要求避难所设置要求：1）矿工在 30min 或更短时间内能够到达地面的矿山不需要布置2）足以容纳所有工作人员，包括经理、供应商、检测员及联邦监察员3）必须能够容纳邻近区域工作的最大矿工人数，包括轮班替换人员4）设置位置距离最近工作面不超过300m5）在距离工作面较远区域，两个避难所间隔不超过矿工1h 的行进距离，即矿工距离任一避难所或安全出口的行进时间不超过 30min 2.4 国外对井下避难所的基本要求2）美国救生舱的设置与管理要求救生舱摆放处的顶板及支护应在顶板管理平面图中明确说明矿井通风系统图中应准确标注逃生通道和救生舱的位置应对救生舱加以保护

18、使其在运输、安装及存放中免受损伤如果检查显示救生舱受到的损坏已影响其正常功能，应停止使用救生舱停止使用时，应将该救生舱所服务区域的全体人员撤离， 矿山.精品文档法104(c) 所指的作业人员除外。 停用的救生舱组件应根据生产商规定的技术指标进行更换、维修，以便重新使用放置救生舱的地点及周边区域在任何时候都不得放置影响救生舱组装或使用的机械设备、材料及障碍物等救生舱均应有醒目的标识或标记，包括救生舱上粘贴的由反光材料制成的救生舱标识和由反光材料制成、 指向救生舱放置地点的方向标识2）美国救生舱的功能要求1）至少为每人提供15ft2 （约1.4m2）的地面空间和3060ft3 （约0.851.70

19、m3）的立体空间。如果废物在救生舱外处理，则气密室的空间与容积可计入在内2）可吸入气体应由压缩空气瓶、压缩氧气瓶、或地面安装了排风扇或空压机的矿井提供，并保证气体未被污染3）为每人提供的可吸入气体可维持 96h，O2在 18.523%之间， CO2平均浓度不高于 1%且最大浓度不高于 2.5%4）在使用期间，应对救生舱内的大气进行监测5）具有有害气体清除措施，有效清除CO、CO2、CH4等有毒有害气体6）当用户依照生产商的操作说明及定义的极限使用时，救生舱在全部满员情况下的体感温度不得超过 95（35）7）应配备一套双向通信设施、照明、人体排泄物处理方法、急救物品、维修工具、符合要求的灭火器8

20、）存储组件或给养的容器应密封、防水及防啃，醒目标注到期日期及使用说明（3）加拿大加拿大采矿安全规程、 其它安全规程或指南规定， 每个矿井必须设置固定式避难硐室或者移动式救生舱， 并且必须考虑以下 4 方面因素：避难所的设置位置、容量、安全防护时间， O2和 CO2的控制指标避难所的设置位置应考虑以下因素：1 ）工作地点的特征。 下列地点必须考虑设置避难所：矿难发生时遇险人员难于按正常避灾路线逃出的地方；采掘工作面离安全出口较远的地方；新开拓水平；新建矿井或者老矿重新开采2 ） 遇险人员抵达的难易程度。 必须设置在正常避灾路线上； 必须远离可能存在危险的地点并保证有足够的安全距离，如距离火药库至

21、少60m，离 5kV 变电站至少 15m，远离修理库或者燃料库， 远离爆破作业区以及其它危险场地；必须是救护队员容易到达的地点； 设置地点岩体安全，.精品文档支护良好3 ）遇险人员到达避难所的时间。避难所尽可能靠近采掘工作区域；遇险人员步行到达避难所的时间不超过1530min3）加拿大避难所的容量矿难发生时需要使用避难所的人员数量就是其容量，必须根据当班工作的人数，并考虑其他人员避难所的安全防护时间应根据矿难发生后，矿山救护队能够到达的时间确定。有些重要因素影响救护队员的抵达时间， 如避难所离安全出口的距离， 救援过程中需避开潜在危险区域的路线距离等。O2和 CO2的控制指标O2：19.5%2

22、0.9%CO2: 0.5%Manitoba 、BC、Alberta 、Saskatchewan 等 4 省建立本省避难所安全要求加拿大 Saskatchewan 省避难所安全要求应开挖在坚固的岩体中或者用钢材建造，与邻近的工作区域由防火门或采场隔离，阻止有毒气体进入避难所的建造材料能够抵抗火灾至少1h建造在新鲜风流的巷道中， 距离任何油料、 爆炸材料储存点或者其它有火灾发生可能的地点至少 100m；有准确的地图能够容纳足够的人员，有足够的座位有清晰的标志、容易到达；进口不得堆放任何易燃材料至少能够运行 36h提供足量的饮用水、食物、灯光、急救用品、卫生处理设施、灭火设施及与地面的有效通信必须每

23、月由专人负责检查， 作好记录并报告业主， 有问题要说明原因及处理措施（4) 澳大利亚2005 年西澳州矿山安全和检查规章 4.36 1995 规定：地下矿井中必须有明确的紧急情况预防措施，为遇险人员提避难室和新鲜空气避难所距离工作地点最大距离确定原则：人以合适身体状态、使用 50%自救器防护时间、中等行进速度可以走出的最远距离避难所覆盖所有工作人员， 包括管理人员， 推荐避难所容量应该是本地作业人员数量的 2 倍以上避难所建设位置，应远离潜在岩崩、淹井、火灾、爆炸等危险的区域（如.精品文档变电站、炸药库、燃料存贮设施或停车场等），岩层稳定、支护良好避难所存在三种工作方式： 备用方式、外部支持和

24、独立方式。 独立方式应维持 36h具备通讯、内部装备，并应考虑避险人员心理问题（照明）避难所在井下首次安装时应进行实验测试，包括真空测试 、电源支持测试，以后一个合理周期（ 6 或 12 月）也应检测按照制造商要求对避难所进行检查和维护，并作为日常工作的重点建立井下避难所是各主要采煤国的法律规定、 通行做法、煤矿安全生产的客观需求，已经并正在发挥重要作用避难所是煤矿井下安全避险系统的有机组成部分， 必须从矿井整体安全角度考虑避难所的布局、建设和管理避难所应实现对矿井的全覆盖，所有井下人员应有避难空间避难所设置应考虑：所服务区域的特点（空间结构、危险源分布、作业类型等），灾变时期人员抵达难易程度

25、、所需时间，随身佩戴自救器的防护时间，岩体稳定性和支护有效性避难所类型应考虑：服务区域的特点及可能发生的主要灾害类型避难所能够对外抵御灾区危险有害因素毒害， 对内创造人员生存条件， 并为矿井应急救援创造条件避难所有效防护时间不低于 3696h，应充分考虑矿井救援所需时间建立规章、专人管理，始终完好、时刻能用将避难所安全使用作为培训和应急演练重要内容，人皆会用（4) 澳大利亚目前有超过 15 家企业从事相关产品研发。 北科大（重生科技）、煤科总院（上海鹏燕）、煤科总院沈阳院（澳大利亚 MineARC）研制的救生舱已通过专家鉴定。北科大救生舱已按新产品取得安全标志从事硬体式救生舱研究开发的单位 1

26、1 家：北科大（重生科技），煤科总院沈阳院（澳大利亚 MineARC），中国矿大（无锡永神利），煤科总院重庆院，中煤机械集团，无锡信诺视听设备有限公司、 济宁恒泰矿业科技有限公司、天津鸿绪工贸有限公司， 青岛华盾生命保障设备科技公司， 西安新竹防灾救生设备有限公司，西安东风仪表厂从事软体式救生舱研究开发的单位 3 家：煤科总院安全分院 （上海鹏燕），中煤机械集团，西安新竹防灾救生设备有限公司从事避难硐室用设备研究开发的单位 4 家：北京众生洲矿业科技中心， 煤科总院沈阳院，煤科总院重庆院，中煤机械集团 2.5 国内井下救生舱开发情况.精品文档具备较高起点。在充分借鉴发达国家成功经验和做法的基础

27、上，将潜艇、船舶、高楼逃生等领域的一些高新技术用于井下避难所研发相关领域的单位参与。 除传统矿用产品研发领域的单位开展研发外， 相关领域的机构参与救生舱研究，推动整体水平的提高设备需要实践检验和优化完善。 救生舱等避难所是生命工程， 要求高技术含量和高可靠性。相关技术装备的引进和相关领域技术的采用应根据中国煤矿的特点，在设备研发过程中虽经大量试验， 也需通过实用不断优化调整，以最大限度保证避险人员的生命安全需要通过试点建设工作完善相关标准。在充分借鉴国内外成功经验和广泛征求意见的基础上，国家煤矿安监局发布了煤矿井下避难所（救生舱）基本要求（试行）；近期将发布煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定

28、及矿用可移动式救生舱通用要求 （AQ标准）（已经多轮修改）；需要完善相关试验设施和验证手段2.5 国内井下救生舱研发基本特点具备较高起点。在充分借鉴发达国家成功经验和做法的基础上，将潜艇、船舶、高楼逃生等领域的一些高新技术用于井下避难所研发相关领域的单位参与。 除传统矿用产品研发领域的单位开展研发外， 相关领域的机构参与救生舱研究，推动整体水平的提高设备需要实践检验和优化完善。 救生舱等避难所是生命工程， 要求高技术含量和高可靠性。相关技术装备的引进和相关领域技术的采用应根据中国煤矿的特点，在设备研发过程中虽经大量试验， 也需通过实用不断优化调整，以最大限度保证避险人员的生命安全需要通过试点建

29、设工作完善相关标准。 在充分借鉴国内外成功经验和广泛征求意见的基础上， 近两年来国家煤矿安监局先后发布了 煤矿井下避难所（救生舱）基本要求 （试行）、煤矿井下安全避险“六大系统”建设完善基本要求及检查验收暂行办法 、煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定 。矿用可移动式救生舱通用要求 （AQ 标准）也已经过多轮修改，尚需通过试点建设工作加以完善需要完善相关试验设施和验证手段3、矿井可移动式救生舱研发情况3.1 密闭空间人体生存参数研究为了得到人体对密闭空间各类气体成分、 温度、湿度等相关参数的影响及其边界条件，为矿用救生舱的设计提供依据， 课题组在北科大建造了实验模拟舱。实验模拟舱外形尺寸： 5

30、0013001800mm；内部结构：设两道门，分为.精品文档门舱和乘员舱；空间总容积为 8.6m3；门舱尺寸： 83511801680mm，容积 1.7m3；乘员舱尺寸： 347011801680，容积为 6.9m3（依据：人体生存所需最小空间为 1 m3）。环境监测系统 - 硬件环境监测系统 - 软件空气净化系统空气净化器静场无扰动舱内温度随时间的变化3.1 密闭空间人体生存参数研究3.1 密闭空间人体生存参数研究静场无扰动舱内CO2浓度随时间的变化3.1 密闭空间人体生存参数研究静场有扰动舱内CO2浓度随时间的变化实验开始时，舱内 CO2浓度为 158810-6 ，通入 CO2气体后，由于

31、气体扩散不均匀，局部 CO2值突然升高，在 8min 时达到 948510-6 ，之后向舱内扩散，慢慢混合均匀，二氧浓度比之前有所下降，之后又缓步上升；到 288min 时，舱内 CO2浓度达到最高为 1074710-6 ，舱内 CO2分布均匀，在长时间的静场过程中， CO2浓度稍有下降。从 CO2浓度达到最高值到实验结束， CO2浓度变化 23510-6 。3.1 密闭空间人体生存参数研究不同功率下空气净化装置吸收能力确定空气净化装置在不同功率的吸收效率， 得出优化的低能耗、 高效率的功率组合，以供实际应用参考。调节风机的调速器， 使其分别运行在 5W、10W、20W、30W、50W、70W

32、、90W、120W等 8 个运行状态下，考察在不同运行状态下净化装置的吸收效率。O2浓度变化曲线（ 2 人 40min）3.1 密闭空间人体生存参数研究3.1 密闭空间人体生存参数研究2 人 40min 舱内 CO2浓度变化3.1密闭空间人体生存参数研究4 人 3h 舱内 CO2浓度变化3.1密闭空间人体生存参数研究4 人 8h 舱内湿度变化3.1密闭空间人体生存参数研究采取措施后 4 人 12h 生存实验舱内湿度变化情况3.1密闭空间人体生存参数研究.精品文档4 人 10h 舱内 CO浓度随时间的变化实验进行到 360min（6h），舱内检测出 CO。初步确定为舱内人员产生的。舱内出现CO后

33、，至舱内 4 人实验结束时，测定值为 1610-6 。3.2 人体生存参数研究的主要结论救生舱人均生存空间不得低于0.75m3 ；实验得出 8 人每天产生 CO2总量为 9.11kg （4680L），确定出救生舱 CO2 浓度安全指标上限 0.8%；舱内正常呼吸状态下， 风机最低运行功率 5W即可满足舱内空气净化需求。CO2浓度平均控制速率为 331.5 10-6/min ；准确得出了人员在救生舱内不同活动状态下的O2消耗速率；对密闭空间内的热湿负荷进行了量化研究， 并对低能耗下控制舱内温、 湿度的原理进行了研究，为救生舱内的温、湿度控制系统提供了设计依据。在密闭舱室内长时间人体生存实验中，检

34、测到 CO气体，人员在舱内生存时 6h 以上，会代谢产生 CO，若积累到一定程度可以危及舱内人员生命安全。3.2 人体生存参数研究的主要结论睡眠轻度活动中度活动指标均值测试值均值测试值均值测试值O2 消耗量0.220.480.820.230.440.450.830.830.25（ L/min ）0.260.430.86产CO量0.220.360.7220.210.380.380.720.710.21（ L/min ）0.230.370.704878153产湿量50528082150148（ g/h ）4880151产热量84.515228283.015015028128083.3（ g/h ）

35、83.2148283空气净化系统通讯系统舱门空气幕.精品文档联动系统排泄物处理系统内外环境监测系统动力系统供氧系统空气调节系统3.3 救生舱的系统构成救生舱内部结构救生舱内部分为空气阻隔舱（过渡舱）和生存舱。3.3 救生舱的系统构成照明矿灯空气阻隔舱（过渡舱）空气阻隔舱空间由救生舱主舱门和内部气密门封闭而成， 是矿工进入舱内避难的过渡空间。内部包括空气幕、个人卫生处理器、照明矿灯。3.3 救生舱的系统构成生存舱内部气密门与应急舱门之间的空间为生存舱， 矿工在救生舱内避难期间大多数时间在生存舱内活动。生存舱内包括环境监测系统、氧气供应系统、空气净化系统、空气调节系统、动力供应系统、附属物品等。舱

36、内环境监测系统主要包括氧气、 一氧化碳、硫化氢多气体测定仪和红外二氧化碳测定仪， 依靠舱内动力供应系统提供电力， 能对救生舱环境进行小时以上的持续监测，并能针对氧气、二氧化碳、一氧化碳等重要气体指标做出语音报警提示。氧气供应系统主要包括压风供氧和高压供氧两部分。 压风供氧系统依靠外接矿井压缩空气管路为舱内人员提供新鲜空气， 若矿井压缩空气管路因意外中断，则可改用高压供氧系统的压缩氧气钢瓶为氧源向舱内人员提供氧气。空气净化系统用于处理舱内人员避难生存期间代谢产生的二氧化碳、 一氧化碳等气体。与空气净化系统共同运行， 能控制救生舱温湿度，保障舱内人员的舒适度。3.3 救生舱的系统构成矿用可移动式救

37、生舱环境要求.精品文档舱内环境指标大气压力：（101.33 5）kPa氧气浓度：18.5%22%二氧化碳浓度： 0.3%0.8%大气温度：2030大气相对湿度： 30%80%大气流动速度：（0.1 0.4 ）m/s微量气体浓度：不超过规定值实验目的：模拟矿井灾变环境， 测试救生舱的综合生存保障能力， 考察救生舱内外仪器设备的性能、 指标，系统地掌握密闭空间人员长时间生存的试验数据。实验条件：救生舱工业性试验标准试验大气条件为温度 2025，相对湿度 60%85%。试验过程中在试验控制室内通过标准气体钢瓶向巷道空间内注入一定浓度有毒有害气体， 改变救生舱外气体成分， 模拟矿井灾变环境。本次试验外

38、部巷道实际气体环境及浓度为： CO（140010-6 ）、CH42%）、CO2（3.7%）、N2（84%）。3.4 救生舱样舱现场试验实验设计试验人员进舱前在医院进行了体检。舱内定期体检项目：测量心跳、血压、脉搏等基本生理数据并作记录。（1）舱外巷道内试验数据CH4时间曲线图（1）舱外巷道内试验数据CH4排气曲线图CO充放气全过程曲线图1）舱外巷道内试验数据1）舱外巷道内试验数据CO排气曲线图1）舱外巷道内试验数据舱外温度、 O2浓度变化曲线图1）舱外巷道内试验数据舱外 CO2浓度、风速曲线图1）舱外巷道内试验数据舱外 O2变化曲线图2）舱内试验数据.精品文档舱内 CO浓度变化情况（2）舱内试

39、验数据7 月 2 日 CO2浓度变化曲线（2）舱内试验数据6 月 29 日温度变化曲线2）舱内试验数据舒适度平均投票值随时间变化曲线舱内受试人员长时间处于密闭空间内且需进行各种操作， 身心比较劳累需要多休息；因此对于舱内舒适度的投票及记录采取每3 个小时一次的方式3.5 样舱模拟实验主要结论本次实验的救生舱各系统运转状态良好，具备了在矿井灾变环境下，8 人四天的生存条件；所得每人耗氧量取平均值为0.31L/min ，状态为较安静状态；从实验曲线直接观察得，供氧量为（流量）60 L/min ，O2 浓度基本不变或者稍有上升，换算为每人耗氧量为：0.32L/min ；CO2浓度上升时间：人体呼出C

40、O2，使浓度从 0.3%-0.8%，上升 0.5%，正常需要时间 2737min；处于休息状态下，浓度上升需要4055min；空气净化系统吸收时间：空气净化系统（ 12w，0.4A）吸收 CO2，使 CO2 浓度从 0.8%下降至 0.3%，需要时间 2035min，一组 JS-1 药剂完全吸收平均吸收效率为 1.56L/min ，如果超过 35min；在密闭空间内，人体排放的 CO可以导致窒息事故发生，因此，必须加以严格的控制！尽管各类气体监测、 检测仪表均进行了权威检定， 但存在一定的误差： 尤其是 CO检测仪表（便携式与在线监测仪表存在一定差异） 。3.6救生舱外部防护检验科技部“十一五

41、”科技支撑计划在关于“可移动式救生舱关键技术”的技术指标中对救生舱舱体明确提出了隔热和抗冲击两项技术指标：隔热性能：瞬时 1200； 260下持续 12h，舱内温度 30以下抗冲击力： 5MPa因此，为了检验救生舱的外部防护水平 ，研究救生舱的检验标准，有必要设计高温及爆炸试验，按照上述指标对救生舱测试。3.6.1救生舱隔温检验3.6.1救生舱隔温检验高温试验间内温度变化曲线.精品文档3.6.1救生舱隔温检验外部环境 260救生舱内温度 12h 不超过 30 3.6.2 救生舱隔爆检验瓦斯煤尘爆炸试验：进行 200m3瓦斯 +煤尘爆炸试验，救生舱安装位置距爆源为 120m。该位置进行了 4 次

42、试验。瓦斯 +煤尘爆炸试验程序基本相同，只是在封闭瓦斯气体以前，采用煤粉架，在平巷中距离爆源 35130m处吊挂和平铺均匀布置 180220kg 煤粉，煤粉粒度 150 200 目，煤挥发分为 35%40%，之后再用塑料薄膜封闭巷道，充入瓦斯。试验中电火花引爆瓦斯与空气的混合性爆炸气体后， 进而引起煤尘爆炸。数据测试和试验观察：进行抗爆试验时， 在救生舱正对爆源面布置一个压力传感器， 测定救生舱受到的正面爆炸压力情况； 在救生舱前后巷道右侧壁龛上布置两个压力传感器，测定受到侧面爆炸压力的变化情况； 在救生舱前后巷道右侧壁龛上布置四个火焰传感器，用来测定救生舱附近火焰的传播速度。3.6.2救生舱

43、隔爆检验3.6.3救生舱使用功能可移动式矿用救生舱主要适用于煤矿或非煤矿山井下发生的各类爆炸， 煤与瓦斯突出、 冒顶、外因火灾等事故现场的人员避难， 也可作为日常的矿井气体监控设施、矿难时井下临时指挥与调度场所使用。救生舱是矿山救援系统的重要组成部分， 在设计上配备了巷道内气体、 温度、压力等参数的检测系统，可独立工作的动力系统，生命维持系统、环境控制系统以及必要的保护结构。救生舱在设计上充分考虑了使用现场环境的复杂性和恶劣性。 采用了坚固的钢制外壳，防火、防锈、防腐的专用涂层。舱体设有独立的生命维持系统，在没有外界动力条件下可提供 8 人 4 天的生存环境。 在设计上强化了通讯系统，支持目前

44、广泛应用的井下电话通讯系统， 并设有无线电通讯设备和舱外警示装置。针对特殊情况设计了观察窗和紧急逃生装置。装备了较为舒适的内部装饰，可缓解在紧急情况下避难人员的紧张情绪。把矿用可移动式救生舱生命保障技术进行放大拓展延伸， 形成和开发避难硐室成套技术装备。避难硐室具有救生舱的一切防护功能， 而且具有更大的维生空间， 可以满足一定区域内所有矿工的避险维生需求，实现井下避险全员覆盖。.精品文档4、矿井避难峒室的建设情况生存室的宽度不得小于 2.0 米，长度根据设计的额定避险人数以及内配装备情况确定。生存室内设置不少于两趟单向排气管和一趟单向排水管， 排水管和排气管应加装手动阀门。永久避难硐室生存室的

45、净高不低于2.0 米，每人应有不低于1.0 米 2 的有效使用面积，设计额定避险人数不少于20 人，宜不多于 100 人。临时避难硐室生存室的净高不低于1.85 米，每人应有不低于0.9 米 2 的有效使用面积，设计额定避险人数不少于10 人，不多于 40 人。井下避难硐室分为： 永久避难硐室和临时避难硐室。 避难硐室由六大系统组成，即：4.1 避难硐室的系统组成供氧系统：通讯系统：启动顺序 供氧方式 主要内容压 风 管 路通过与矿井压风系统相连的压风管路向避难硐1供氧室供氧瓶 装 氧 气当压风系统故障时，通过瓶装氧气向避难硐室供供氧氧地 面 钻 孔当地面钻孔打开后，压风管路、瓶装氧气关闭，3

46、通过地面钻孔向避难硐室压风供氧供氧通讯方式说明实埋通信电缆通过深埋方式进入避难硐室地面通信电缆由地面钻孔进入避难硐室的 7 芯电缆井下小灵通通信信号通过井下中继站到达地面扩音群呼电话4.1 避难硐室的系统组成环境监测系统：系统构成说明内部环境监测系 包括 H S、O 、CO、CO 、瓦斯、温度检测仪222统外部环境监测系 包括 H2S、O2、CO、 CO2、瓦斯传感器统.精品文档环境控制系统：系统构成说明温度控制采用蓄冰空调调节温度湿度控制通过循环风和吸附剂控制湿度空气净化化学吸附剂氧气控制氧气瓶控制氧气浓度密闭空间系统：由防爆门、密闭门、抗变形填充材料、空气幕构成4.1 避难硐室的系统组成支

47、护1）煤体性质2）支护荷载3）断面尺寸4）支护形式1）支护形式5）支护材料4.2 硐室内部支护方式图1）煤体性质（实验测定）2）支护荷载3）避难所断面尺寸：净宽 3.5m、净高 3m半圆拱、带底拱；4）支护形式：锚喷、锚杆、锚索、锚网、砌碹、金属支架、联合支护等；5）支护材料：钢筋混凝土、充填、密闭材料等。断面尺寸图避难硐室支护施工图性能要求材料冲击波抗压性能16Mn 钢1MPa瞬防火涂料，间耐温性能保温填充材1000料.精品文档隔绝CO、耐高温胶气密性能 H2S 等有毒条，六点锁有害气体紧机构1）防火防爆系统防爆密闭门和墙4.3 避难硐室分类及其系统构成2）密闭系统该系统将避难所与外部空间隔

48、离， 防止关门后有毒有害气体的渗入， 具有阻燃、密闭、缓冲功能；避难硐室密闭充填层（3）阻隔系统将伴随人员进入的有毒有害气体阻隔在避难所外， 从而避免避难所内部空间被毒害气体侵入；阻隔气幕4）供气系统为保证空间所需氧气含量，首次提出了“三级供氧系统”的概念一级供氧地面钻孔压风供氧通过地面钻孔的方式， 将压风管路、通讯管路和其他相关管路输送到避难硐室内与散气管路连接，实现硐室内部与地面的连通。地面钻孔压风示意图避难硐室内钻孔实景二级供氧井下压风供氧通过引入井下压风管路，实现避难硐室内部的氧气供给。井下压风管路供氧示意图压风供氧系统风管参数的 确 定压 风控 制 柜避难硐室内散气方式压风量确定.精

49、品文档压风供氧系统启闭阀、减压阀出气压力 0.10.2MPa进气压力 0.30.7MPa压风控制柜矿井压风自救系统应能为紧急避险设施供给足量氧气，接入的矿井压风管路应设减压、 消音、过滤装置和控制阀， 压风出口压力在0.10.3 兆帕之间，供风量不低于0.3 米 3/ 分钟人，连续噪声不大于70 分贝。三级供氧生氧净化器供氧生氧净化器装置能够去除空气中多余二氧化碳， 混合氧气并释放到避难硐室内，当氧气瓶用尽时还可提供化学氧。氧气汇流架氧气控制箱生氧净化器药剂更换和更换时间实验5）通讯系统硐室内的有线电话，实现与地面的连通，降低搜救工作的难度；6）监测监控系统硐室内人员根据监测系统提供的 CO、

50、CH4、 H2S、 CO2 、O2等含量，调整相应系统。地面指挥人员根据监控和检测系统提供的信号，组织救援；7）其他系统医疗系统、食品、水、卫生系统和自救器等。图 避难硐室内通讯及监测系统图 避难硐室电力系统具备自备氧供氧系统和有害气体去除设施。供氧量不低于0.5升/ 分钟人，处理二氧化碳的能力不低于 0.5 升/ 分钟人，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。在整个额定防护时间内，紧急避险设施内部环境中氧气含量应在 18.5%23.0%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.精品文档浓度不大于 0.00

51、24%，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处于不低于 100 帕的正压状态。采用高压气瓶供气系统的应有减压措施，以保证安全使用。按额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、照明设施、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。配备的自救器应为隔绝式，有效防护时间应不低于 45 分钟。常村煤矿是潞安集团首次利用世界银行贷款建设的特大型矿井， 目前生产能力 768 万吨 / 年。1996 年建成投产， 瓦斯绝对涌出量 71m3/min，相对涌出量 5.3 m3/t ，

52、属高瓦斯矿井，煤尘具有爆炸性。采用中央立井多水平盘区式开拓方式。5、潞安集团常村煤矿六大体系建设实例常村煤矿监测监控系统采用常州煤科院自动化中心 KJ-95N 系统，该系统融计算机网络技术、监测监控技术于一体，可以监测 CO、H2S、瓦斯、风速、烟雾、温度、风门开关、设备开停等环境参数。通过以太网实时将参数数据传输到调度室，保障了常村煤矿长期、有序、正常、安全生产。5.1 常村煤矿监测监控系统建设5.1 常村煤矿监测监控系统建设常村煤矿地面中心站安装有两台监控主、 副机互为热备， 和一台瓦斯监控数据库服务器，为各工作站和矿井自动化平台系统提供数据。井下采用 KJJ58 型千兆环网交换机组成千兆

53、工业以太网， 便于井下各子系统的整合及数据高速传输。名称数量位置KJF16B型分站93 台矿井上下各主要工作场所、各顺槽口等地点井下各采掘工作面、顺槽口、装载GJC40型瓦斯传感器120 余台点、回风大巷、采区回风口等其它作业地点KGF2型风速传感器45 台同上KGA3型一氧化碳传76 台同上感器KGW5型温度传感器24 台同上KGT9型开停传感器254 台同上KGV6型风筒传感器62 台同上.精品文档常村煤矿监测监控系统井下设备配置表5.1 常村煤矿监测监控系统建设常村煤矿人员定位系统采用煤炭科学研究总院重庆研究院生产的 KJ251A 型人员定位系统。该系统主要功能：5.2 常村煤矿人员定位

54、系统建设可以完成矿井人员自动跟踪定位管理、 日常考勤工作， 可以督促相关工作人员及时到位，尽量减少事故中的人为因素在矿井发生安全事故时，抢险人员可以动态知道人员的分布位置、数量、最近活动状态的时间等， 可以第一时间找到被困人员的位置， 为事故抢险提供重要依据和导向常村煤矿地面中心站安装有两台监控主、 副机和一台人员定位监控数据库服务器，为各工作站和矿井自动化平台系统提供数据。5.2 常村煤矿人员定位系统建设名称数量位置作用KDF5型用于完成人员定位数据井下个变电所及格部分 采集处理、信息编码后传人员定位分38 台顺槽口输到人员定位监测上位站机井下各顺槽口、回风大用于接收标识卡发出的KJF210

55、型100 余 巷口、采区回风巷口、人员编码信息并向人员目标识别器台520 大巷等巷道有分岔定位分站发送人员编码的地点信息承载唯一的人员编码信KG2116A型5300 个在下井人员的安全矿工息，当被无限信号激活识别卡帽子上后，将编码数据发送给读卡器。KJ251A型用于辨别、核实入井人员人像识别系76 台入井口处的各种基本信息统常村煤矿人员定位系统井下设备配置表5.2 常村煤矿人员定位系统建设覆盖井下各个作业点井下 300 米一个中继点，全矿井覆盖.精品文档采区巷道每 100 米设置一部，井下发生事故后， 可指挥井下作业人员迅速进入避险维生空间。5.3 常村煤矿通讯联络系统建设第三步在整个潞安集团

56、推广“新型安全避险系统”，提高煤矿安全生产水平5.4.1建设目标 ( 三步走 )5.4 常村煤矿避险系统建设足够坚固，能够抵御外部如顶板冒落、瓦斯煤尘爆炸冲击能够将外部有害的气体环境、高温热环境隔绝能够监测空间内外环境状况，并能依靠通讯设备向外主动传递井下信息能在一定的时间内提供维持生命所必需的氧气、水、食物等舱体设计气密隔热内部设备内部空间5.4.2新型安全防护体系的功能定位5.4.3新型安全防护体系设置原则全面对接 , 互联互通各个避难空间 （尤其救生舱和永久避难硐室之间） 实现互联互通， 形成防护系统的网络化，每一个固定避难硐室都能在灾变条件下成为井下的临时救援指挥中心。多级防护，独立运

57、行当矿井各固有系统和网络因灾害、 事故崩溃时，所有避难空间内都能形成独立运行、完整有效的维生系统，保证避险人员的生命安全。5.4.3新型安全防护体系设置原则多点布置，全员覆盖新型安全避险系统将会根据井下的作业条件、 巷道位置、劳动组织、人员分布情况多点布置不同规格的紧急避险空间和维生设施。.精品文档确保全员覆盖井下每名矿工，使井下人人享有一个避险维生的防护空间。5.4.3新型安全防护体系设置原则编号年龄时间间距离 /m速度 /地 点行走巷道隔/minm/min方式照明1351105105轨道上山正常有2281117117轨道上山正常有3301106106轨道上山正常有4241151151皮带上山快速有5281138138皮带上山快速无6281125125皮带上山快速无73919898综采工作面正常无8261115115掘进工作面正常无9271110110掘进工作面正常无10331107107掘进工作面正常