煤矿井下压风自救系统研究

PAGEword文档可复制编辑安全工程学院学生科技论文论文题目：煤矿井下压风自救系统研究课程名称：矿山救护姓名：班级：安全11-3班学号：成绩：煤矿井下压风自救系统研究摘要：在矿井发生煤与瓦斯突出事故或其他灾变情况时，为了降低人员伤亡，通过压风自救装置及时向灾区人员提供新鲜空气，实现受灾害威胁人员安全自救的目的。在这里介绍了老式压风自救系统的安装布置情况,阐述了掘进工作面综采工作面及高档普采工作面的压风自救系统的安装布置要求,并介绍了与煤矿井下压风自救系统相关的规程、标准及新型煤矿井下最新的压风自救装置的运用情况。对压风自救系统在煤矿井下运用有重大作用。关键词：压风自救装置；压风自救系统；安全；系统布置1煤矿井下压风自救系统的概况煤矿井下压风自救系统是利用矿井压缩空气(压风)管路系统,接出分岔管,并接上防护袋、面罩或喇叭口等连接人呼吸器官的面具,将压风经减压节流、消声、过滤后供给避难矿工、保护他们免受有毒或窒息性气体侵害的器具。它可以和隔绝式自救器构成二级自救系统,即在设置压风自救装置(系统)的地点贮备隔绝式自救器,矿工进入压风自救装置的防护袋后,可以在压风(新鲜空气)的掩护下换戴贮备在此地的隔绝式自救器,作为应急自救的接力工具继续撤退到安全地点。目前，我国矿井发生有害气体突然涌出、冒顶和坍塌等灾害时主要使用口袋式压风自救装置，该装置的结构主要包括管路、开关、送气器、防护袋等部分，当灾害发生时，避灾人员跑到自救装置处，解开防护袋，打开通气开关，然后迅速钻进防护袋内，压气管路中的气压经减压阀处理形成新鲜空气，持续提供给避灾人员。同时防护袋保证避灾人员不受有害气体的侵害，从而使避灾人员得到救护，等待救援或寻机逃生。该装置操作复杂，在袋内完全是黑暗状态，影响避难人员视线，不利于有效避难，不仅其口袋使用寿命短，口袋材料本身发挥的气味对人体存在毒害作用，而且噪声大、净化空气效果差，最主要的是它在井下没有明显标志，都是深色，不利于在灾害发生时工人迅速寻找到压风自救装置，也不能解决井上、井下通讯联络的问题，而目前对装设在井下的固定式压风自救系统及其装置进行了改进，出现了新型压风自救系统，当矿井发生煤与瓦斯突出灾害时，矿工即可就近使用该自救器避灾，对保障矿工生命安全具有重要意义。2对煤矿井下压风自救系统的基本要求《煤矿安全规程》第209条规定:井巷揭穿突出煤层和在突出煤层中进行采掘作业时,必须采取压风自救系统等安全防护措施。第213条在突出煤层采掘工作面附近,爆破时撤离人员集中地点必须设有直通矿调度室的电话,并设置有供给压缩空气设施的避难硐室或压风自救系统。工作面回风系统中有人作业的地点,也应设置压风自救系统。《防治煤与瓦斯突出规定》第106条也规定:突出煤层的采掘工作面应设置工作面避难所或压风自救系统应根据具体情况设置其中之一或混合设置,但掘进距离超过500m的巷道内必须设置工作面避难所。2.1压风自救系统安装地点及应当达到下列要求（1）压风自救装置安装在掘进工作面巷道和回采工作面巷道内的压缩空气管道上。（2）在以下每个地点都应至少设置1组压风自救装置:距采掘工作面25~40m的巷道内,爆破地点,撤离人员与警戒人员所在位置以及回风巷有人作业处等。在长距离掘进巷道中,应根据实际情况增加设置。（3）每组压风自救装置应可供5~8人使用,平均每人的压缩空气供给量不得少于100L/min。在长距离掘进煤巷中,一般可每隔50m设置一组压风自救装置,装置通过支管、四通、球阀与压风管路相连,其设置如图1所示。采煤工作面紧急供风装置固定在采空区一侧,供风压力为0.20~0.24MPa,空气经过滤净化后进入送风器。采煤工作面的供风主管采用双层金属仓皮的软管,在软管上每隔9m有1个送风器,供风量为30L/min。为保证压风自救系统供风可靠,系统最好采用同时与进风巷、回风巷压风管路连结的连环方式。综采工作面压风自救系统由压风自救装置、管路、放水器、气水分离器等组成,如图2所示。主管采用气压胶管,敷设在液压支架2个立柱后面的底座上,自救装置和支管安装在液压支架顶部,主管及自救装置均随移架而前移。压风管路中的水通过放水器放水,气水分离器过滤压风管路中的油蒸气及铁锈渣,过滤干净的压风经支管进入压风自救装置。高档普采工作面压风自救系统与综采工作面的系统相似,但工作面主管采用钢丝编织的高压胶管,敷设在刮板输送机采空区侧的电缆槽内,不随机前移。连接自救装置的支管通过自封快速接头与主管连接,以便于回柱时人工将自救装置转移至靠煤壁一排的单体液压支柱上,系统安装布置如图3所示。图4是我国研制的用于综采或高档普采等回采工作面的面罩式压风自救装置。图4ZY-M型压风自救装置结构压风自救装置适用的压风管道的供风压力为0.3~0.7MPa,在0.3MPa压力时,每个装置的排气量应为100~150L/min。装置工作时,噪声应小于85dB(A)。压风自救系统的核心是压风自救装置,矿井压风自救装置技术条件标准MT390-1995,规定了矿井压风自救装置的技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装和贮存等内容。为生产、推广压风自救系统提供了技术基础。3压缩空气设备空气压缩机是压风自救系统的供风核心设备,《煤炭工业矿井设计规范》第8.4.1条规定:选择压缩空气站位置宜靠近用风负荷中心。压缩空气站的集中或分散、井上或井下设置,应根据实际需要通过技术经济比较后确定。在地面集中设置空气压缩机的数量不宜超过5台;低瓦斯矿井中,送气距离较远时,可在井下主要运输巷附近新鲜风流通过处设置压缩空气站;但每台空气压缩机的能力不宜大于20L/min,数量不宜超过3台;压缩空气站内宜设1台备用空气压缩机;当分散设置的压缩空气机站之间有管道连接时,应统一设置备用空气压缩机。压缩空气管道干管管径应按矿井服务年限内最远采区供气距离确定;采区管道管径可按矿井达到设计生产能力时,采区内供气最远距离计算;管道宜采用钢管。设计管径时,应保证工作地点的压力比风动工具的确定压力大0.1MPa;压缩空气站内噪声值不应超过85dB(A);管道的铺设应符合4新型煤矿井下自救系统新型压风自救装置(图1)的外部包括三通管路、电磁阀、LED报警灯、带有电磁锁的箱体门、贴有高莹光条的箱体。详细说明见图1a压风自救装置主视图，图1b压风自救装置左视图和图1c压风自救装置俯视图。供风量由电磁阀自动调节减压，工作人员应事先将电磁阀的风压大小调节好，其大小应为装设在送气器(图2a)上的的5个口鼻罩决定，单个出风接口的供风量应为150~200L/min。内部是由送气器、安装有控制面板的箱室和口鼻罩组成。送气器和口鼻罩均存储在箱体中。箱体应为一个六面体，每一面由一个单独的带电磁锁的、可向下方开启的箱体门构成。每一面由箱体内的隔板单独隔开，里面放有带有螺旋形输气管的口鼻罩，可供每一个井下工作人员在发生紧急情况时单独使用。送气器是由送气器主体和连接在送气器主体上的送气管组成。其中送气器主体由箱体内隔板隔开，如图2b压风自救装置送气器俯视图所示，一共有五面是由存储口鼻罩的箱室组成，余下一面是由安装有控制面板的箱室组成。送气器主体(详见图3)是由经一定粒度的铜粉热压加工而成形的双层铜网、泡沫、粗细石英砂互层、多孔板、送气室、多孔板、集水室和排水开关构成。当来自压风管的0.3~0.7MPa的压缩空气经管路、电磁阀进入送气器的主体时，先由电磁阀自身对压风进行减压使之压力降至0.1MPa以下，再经双层铜网和夹于双层铜网的泡沫进行第1次过滤，再进入第2层双层铜网与粗、细石英砂互层进行第2次滤清消除噪音。最后经过多孔板经过第3次过滤后，进入具有弹性的螺旋形输气管，再进入口鼻罩供避灾人员呼吸，空气中多余的水蒸气可经多孔板汇集流入集水室16中，平日里工作人员可以打开排水开关排出多余的积水。经过3次过滤，可保证压缩空气中的油、水及其它杂质被过滤除去、净化，且充分降压，同时还可以将在节流降压过程中产生的噪声降至80分贝左右，更好地保证了避灾人员的稳定情绪。安装有控制面板的箱室(图4)则存储了集成的ZigBee通讯模块，LED报警灯，蜂鸣器和电磁阀电路。在控制面板上有3个仪表盘，可以分别显示井下周围的湿度，瓦斯含量和温度，便于在自救时，更好地自我判断周围环境的危险程度。口鼻罩(图5)由螺旋形的输气管，带有头箍的呼吸罩组成。其中A-A面为排气单向阀，即用于排出口鼻罩中多余的空气和呼出的废气。当吸气时口鼻罩内气压急剧下降，排气单向阀迅速关闭从而防止有害气体进入口鼻罩内；当呼气时口鼻罩内气压迅速上升，排气单向阀迅速打开从而排出有害气体。口鼻罩的尺寸为140mm×140mm×85mm，材料由符合国家标准GB2626的材料制作而成。而螺旋形的输气管可保证采用新型压风自救装置的井下工人可以在更远的一定距离活动，且口鼻罩的设计也保证了采用新型压风自救装置的井下工人可以随时观察井下安全情况，使自救与安全避险的工作可以更好地进行。4.1新型压风自救系统的装设压风自救器可安装在矿井巷道内或硐室内，也可安装在工作面内或掘进头内，即是说凡在有井下工作人员工作的地点都可以进行装设。4.1.1.基本要求

（1）回采工作面回风巷在距安全出口以外25－40m范围内设置新型压风自救装置，回风巷有人固定作业地点安装一组新型压风自救装置；进风巷在安全出口以外50－100m范围内设置一组新型压风自救装置。

（2）煤巷掘进工作面自掘进面回风口开始，距迎头25－40m的距离设置新型压风自救装置，然后每500m设置一组新型压风自救装置；岩巷掘进工作面距迎头50－100m安装一组新型压风自救装置；迎头向外每隔500m和放炮警戒地点各安装一组新型压风自救装置。

（3）采区巷道每500米要安设一组新型压风自救装置，并安装一组新型压风自救装置。

（4）煤与瓦斯突出矿井和突出区域按“防治煤与瓦斯突出规定”设置新型压风自救装置。

（5）压风供应泵站必须设置在地面，新型压风自救装置安装在掘进工作面巷道和回采工作面巷道内压缩空气管道上，安装地点应在宽敞、支护良好、没有杂物堆放的人行道侧，人行道宽度应保持在0.8m以上，管路安装高度应距底板1.5m，便于现场人员自救应用。

4.1.2.技术要求

（1）新型压风自救装置应具有变径、减压、节流、消噪声、过滤和开关等功能。

（2）新型压风自救装置的外表面应光滑、无毛刺，表面涂、镀层应均匀、牢固，零、部件的连接要可靠，不得存在无风、漏风或自救袋破损长度超过5mm的现象。

（3）新型压风自救系统适用的压风管道供气压力为0.3～0.7MPa，在0.3MPa压力时，每台压风自救装置的供气量不少于100～150L／min范围内。

（4）新型压风自救系统工作时的噪声不得大于85dB(A)。

（5）新型压风自救系统的管路规格不小于：压风自救主管路（矿井一翼主压风管路）为φ150mm；压风自救分管路（采区主压风管路）及岩巷掘进工作面为φ75mm；煤巷掘进工作面、回采工作面5结论1）压风自救系统需要不断的研究新的技术，利用一些自动化的装置将压风自救装置做的更加智能化，将通信技术、自动化技术与煤矿井下环境相结合。2）新型压风自救装置，从压风自救装置的原理入手，解决了灾害发生时装置难找到、人员难活动、净化效果差及通讯等实际应用中常遇到的关键问题，弥补了现有压风自救装置的缺陷与不足。【参考文献】：[1]邱爱平．压风自救系统及装置在井下避灾中的应用与不足[