矿难营救设施的设计与研究

矿难营救设施的设计与研究

张冉随着采矿业的发展矿难事故频发，矿工的人身安全令人堪忧。矿难问题的出现给我国经济发展和矿工安全带来不良影响。因此，如何设计出科学安全的矿难营救设施已成为当代设计师面临的重点及难点。矿难事件频发既造成巨大的经济损失又造成人员伤亡，给原本幸福的家庭带来灾难，所以矿难问题引起了国家和社会各界的高度关注。在灾难与悲剧面前如何保证被困人员的人身安全尤其重要，若矿难问题得不到遏制就会成为构建中国和谐社会和可持续发展道路上的绊脚石。因此，研究矿难营救系统成为本项工作的重点及难点。矿难研究的背景煤炭是我国主要能源之一并且占有非常重要的地位。我国煤炭产量居世界领先水平，随着我国工业发展约65%以上的能源都来源于煤炭。在我国矿难事故频发，据统计，我国每开采百万吨煤矿矿工死亡人数为3.86，印度0.41，俄罗斯0.32，南非0.12，中国煤矿的死亡率居世界首位。矿工是采矿业发展的推助器，矿工的生命安全保障是社會关注的焦点，在我国矿工的人身安全一直处于让人堪忧的地位。因此，矿难营救设施的设计在保障矿工安全营造矿藏开采方面起到非常重要的作用。矿难发生分为主客观因素客观因素矿难主要由瓦斯爆炸、煤尘爆炸、矿井火灾引起的。瓦斯爆炸形成原因是瓦斯与空气接触混合后位于矿井下的机械设备运作时产生摩擦使得被摩擦机械周围的空间温度升高，达到一定高温后空气与瓦斯混合气体发生氧化并产生冲击波导致矿井坍塌或人员伤亡。因此，瓦斯爆炸是所有安全隐患中高发事故，这一问题已不单是某个国家面临的问题也是全球各国面临的严峻难题。据研究表明，在矿井下最高事故率发生基本都体现在采挖工作环节方面，引起爆炸的原因是由于采挖工作时引起的电火花导致。矿井水灾：矿井水灾的概率不是很高，这是由于矿井水灾由于环境地理位置达到一定条件后诱发所致。当地下水灌满整个矿井而地表水层、断层、旧巷或是采空区积水崛到河流断层时容易造成此类事故发生。河水突然灌入井巷这是引发矿井水灾的直接原因。主观因素监管不到位：管理人员对矿井内的环境监管不到位造成安全隐患。由于监管人员的疏忽没有做好相应的监督造成矿井顶板掉落，监管人员未能及时查出顶板松动或不牢固的安全隐患使得顶板最终掉落导致人员伤亡。矿工自身专业素质低：矿工既缺乏煤矿安全知识，又缺乏专业指导与统一管理经验。矿井操作人员通过考试取得资格证，虽然掌握相关基本知识，但对煤矿安全缺乏全面培训，对煤炭安全事故的原因也是一知半解。另外，采矿企业缺乏系统管理的法律法规，领导人责任心不强也是诱因之一。腐败问题：由于贪污腐败导致偷工减料、设备损坏以及采用陈旧的技术手段进行施工等原因，也会造成不同程度煤炭事故发生。施工人员心理问题：由于贪污腐败现象引起的同工不同酬造成矿工情绪消极，采矿过程中没有合理的安排造成矿工超负荷工作导致矿工心理素质和情绪变化造成施工人员操作中的失误。矿难营救设施设计矿难的发生是由多种因素造成的，必须在事故发生以前做好相应的措施和准备才是减少矿难事故发生的根本。根据相关人员的走访和调查：矿工在事故发生时基本处于工作面并与外界失去联系，被困人员一小时或更短时间内由于各种连锁事故反应，如溺水、中毒和缺氧等原因无法得到及时救援而死亡的现象约占矿难死亡比例的70～85%。因此，关键施救的半小时或一个小时决定了矿工的生命安危。因此，在这生死关头之前所做的防护准备及自救互救措施就成为唯一的生存机会。矿难自助工具研究设计个体矿工防护小工具是为每个矿工人员配备的基本防护工具和急救防护工具。其中基本防护工具包括：头部防护、呼吸面罩、耳塞、防护服、手部防护、腿部和脚步防护；急救防护工具包括：呼吸防护、过滤式防尘口罩（如图1）、复式防尘口罩、过滤式自救器、隔离式自救器等。头部防护：矿灯是工作人员下井后必须携带的主要照明工具。这是因为矿井地下形式复杂，在事故发生时电源供应被切断后矿灯的照明起到非常重要的作用。因此一定要保证矿灯制作的质量和矿灯电池的使用寿命（加图2）。安全帽是矿工工作人员最基本的头部防护工具，主要预防头部上方各种突发事故；眼睛是矿工自救互救最重要的部分，护目镜作为矿工眼睛的重要保护工具。因此，护目镜要注重材质的选择和造型的设计；矿工在矿井下作业机械的噪音会损害耳膜影响矿工听力，因此必须对耳朵进行防护；耳塞是防止噪音和隔绝噪音的重要工具；防护服主要起到隔离粉尘保温以及防止静电的作用；防护手套，主要是工作中操作各种工具防止手部受伤；腿部防护安全靴，主要防护腿部受伤以及保持脚步温度防止在工作中滑倒起到隔绝潮湿的作用。呼吸防护工具是用来防护粉尘避免吸入有毒气体防止呼吸道感染的工具。呼吸防护工具主要有三类：一是自吸式口罩：这种扩口口罩的使用原理是通过人体的呼吸使空气经过口罩的过滤后进入人体肺部，此自吸式口罩又分为简易过滤口罩和换气式口罩，它们都安装了吸气阀以及呼气活瓣，这样口罩既实用又方便佩戴。第二种是动力式口罩：它的原理是通过口罩中的微小风机起到净化空气粉尘，并将过滤的新鲜空气通过头盔或呼吸罩送入口罩内部的作用。第三类是压风呼吸器：主要用于岩巷和其他巷道，它不仅可以防止粉尘进入呼吸道，而且能够避免烟炮及其他有害气体侵入身体，保证供给矿工在无氧环境中呼吸一定量的新鲜氧气。自救器包括：过滤式自救器（如图3）和隔离式自救器（如图4）。自救器是在发生矿难过程中最重要的自救互救设施，当发生瓦斯或煤尘爆炸、火灾等一些列问题时自救器能够供氧，属于小型的防毒面具。自救器的工作原理是利用自救器中的药品将空气中有毒的一氧化碳进行转化形成无毒的二氧化碳。隔离式自救器的工作原理是利用自救器的化学药剂产生氧气供氧并隔绝外界空气。矿难等待营救设施的设计矿难营救设施是在发生矿难事故时矿工未能及时逃难而设立的临时保障避难设施。它是救护、医疗、通信、补给一体的救助系统，具有一定的组合与移动功能，它具有移动性、组合性、并行性、封闭性等特点。移动性指的是利用电机车将某个组合单元进行牵引移动，将救助车或救助人员迁移入矿井；组合性指的是将这些功能进行配装组合；并行性指的是在一定的范围内实现救助资源的共享，方便外部对于内部环境情况的监控与调整，支持子系统的协调配合，实现各资源的优化配置；封闭性指的是在爆炸灾害发生时及时有效的阻止外部有害气体粉尘的进入。生保移动组合应遵循以下原则：系统原则，体现整体与局部之间的关系，在设计时应遵循整体功能大于部分功能之和；高效适应原则，便于组合、装配与维修并且要与特殊操作环境相适应，适应生产发展需求符合现有技术及生产条件；人性化、和谐性原則，易于矿工操作，满足矿工需求，营造良好、安全、舒适的工作环境。制定合理的用工管理制度，提高矿工自救能力及心理素质为矿工制定科学合理的用工管理制度实行同工同酬，适当减少煤矿工人的工作量，减轻他们身体和心理压力，避免他们在工作中因心理原因导致工作失误，这是减少事故发生率的一个重要措施。建立健全矿工管理机制。监管人员依照法律法规对煤矿安全实行监察管理，对划定特殊区域的煤矿安全实施情况进行重点检查，对查处的违反煤矿安全行为提出现场处罚意见并参与煤矿建设的安全设计以及竣工验收。煤矿安全检查人员要随时进入煤矿区进行检查，调阅相关资料，参加煤矿安全生产会议，或向有关单位人员了解情况。在进行现场检查时发现事故隐患有权要求停止作业或下达从危险区域撤出作业人员的命令告知煤矿安全机构予以处理；当发现煤矿现场瓦斯、粉尘或有害气体浓度超标或者擅自开采时，有权责令停止；发现主管人员违章指挥工人或者强令进行违章、冒险作业的立即责令停止作业；发现煤矿使用的设施设备不符合国家安全标准的有权责令停止使用，需要查封或者扣押的及时汇报给安全监督部门进行依法处理。提高矿工安全意识要从以下几个方面人手：“预防为主，安全第一”。预防是指控制、防治，在煤炭事故前要主动控制防止事故发生；“统筹、管理、培训”。对矿工进行安全知识的培训，每个矿工都要坚持：培训、考试、合格、持证、上岗