井下避难硐室系统在煤矿应用

中煤科工集团天地（常州）自动化股份有限公司 张 建

一、系统介绍

当事故发生后，矿工自救而设置避难硐室是十分必要的。由于自救器有效时间较短，当佩戴自救器后，在其有效作用时间内不能到达安全地点；撤退路线无法通过；若有自救器而有害气体含量又较高时，避难硐室可以发挥作用。

避难硐室有两种：一种是预先设置的永久避难硐室；一种是当多故出现后因地制宜地构筑临时性的避难硐室。

1.永久避难硐室

设置于交通路线附近。如中央避难硐室，可设在井底车场附近，与井下保健站硐室结合在一起。采区避难硐室.用设于采区安全出口的路线上，距离人员集中工作地点不超过500米。其容积应能容纳一个工作班的采区全体人员。在有煤与瓦斯突出危险的矿井的掘进工作面附近应该设难避难硐室，各硐室中应装备有一定数量的自救器。避难硐室必须构筑严密，以免有害气体侵入，使避难人员受害。永久避难硐室有过滤和制氧装置，有的能造成封闭式小循环.以及必要的救护器材。

2.临时避难硐室

是利用工作地点的临时巷道，硐室或两道风门之间的巷道，在事故发生后临时修建的。临时避难硐室机动灵活，修筑方便，正确地选择修建临时避难硐室的地点，往往能对受难人员发挥很好的救护作用。

在进入临时避难硐室前，应在硐室外留有衣物、矿灯等明显标志，以便救护队发现。待避时，应保持安静，避免不必要的体力消耗和空气消耗，借以延长避灾时间。硐室内除留有一盏灯照明外，其余矿灯应全部关闭。在硐室内可间断地敲打铁器、岩石等，发出呼救信号。全体避难人员要坚定信心，相信在各级领导和职工的努力下，一定会安全脱险。

3.硐室系统组 成部分

硐室结构系统、环境监测与生命保障系统、人员定位系统、照明系统、通讯联络系统、电力保障系统及地表钻孔等。

（1）硐室结构防护系统

采用锚喷、砌碹等方式支护，支护材料应阻燃、抗静电、耐高温、耐腐蚀，顶板和墙壁的颜色宜为浅色。

采用向外开启的两道门结构，外侧第一道防爆门既能抵挡一定强度的冲击波，也可低档有毒有害气体，第二道密闭门能阻挡有毒有害气体；防护门上设有观察窗，采用手动操作方式，通过快锁机构实现快速开门/关门动作，达到密闭门的气密性要求，过渡室与外部之间气密门可抗0.3MPa冲击且同时具备耐瞬间高温能力。

（2）压缩氧供氧系统

压缩氧供氧系统能在自动控制系统的控制或手动开启进行补充供氧，维持硐室内氧气含量始终在适合避险人员呼吸范围内，保证人均供氧量不小于0.5L/min.人，且氧气浓度为18.5%～23%。

（3）空气净化装置

空气净化装置利用气动马达造成循环风量促进硐室内部CO、CO2气体的处理。装置利用压风系统驱动气动风机促进硐室内空气依次通过CO催化药剂、CO2吸收药剂，装置能可靠控制硐室内CO浓度≤24ppm，CO2浓度≤1%，且各种药剂使用时产生的粉尘不大于2%。并在硐室内配备额定数量的干燥剂，有效控制硐室内空气质量达到标准要求。

（4）气幕喷淋装置

喷淋装置喷射的气体扫除准备进入生存室内的人员身上的有毒有害物质，利用气幕装置喷射的气幕墙隔绝外部有害气体进入过渡室；喷射的气体使过渡室内气压升高后，利用正压维持系统的单向排气阀实现自动泄压，维持硐室内压力保持在+100Pa～+500Pa之间。

（5）监测监控系统

系统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、差压，设备室（舱）内的二氧化碳、温度和避险设施外的氧气、甲烷、二氧化碳、一氧化碳进行实时检测或监测。

（6）动力及照明保障

避难硐室有工业用电时，硐室内交流用电设备工作；当无工业用电时，蓄电池供应直流用电设备工作。煤矿井下避难所的照明灾变时采用应急照明一体化矿灯。监测监控通讯类产品通过后备电源进行供电。后备电源可保障系统的96小时应用。

（7）通讯联络系统

通讯系统用于避难硐室内与地面的通讯，在发生矿难时也是最容易被损坏的设备，通讯系统必须进行冗余设计才能保证其可靠性。生存室布置矿用防爆电话1部，本安电话接入至现有矿井调度通讯网络；第二种通讯方式将矿方的WIFI无线通讯系统的基站引入至避难硐室中，实现避难硐室中的冗余通信。

（8）生存保障系统

生存保障系统包括座椅、储物箱、担架、急救包、食品、饮水、人体排泄物收集袋、指示标志牌等。

座椅：不锈钢材质，下部设置储物箱。

担架：用于救治和运送伤员，选用折叠担架。

急救包：用于伤员的紧急救治和避难人员常备药物的储备。急救包中的药品可根据具体情况自行选配。

食品：配备不少于5000kJ/人·天，质保期3年。

饮水：配备不少于1.5L/人·天，质保期1年。

工具箱：放置必备的工具，用于避难所仪器设备的维修，装有工具和维修用的配件。（工具箱包含：担架、隔绝式正压氧气呼吸器、自动苏生器、铜锤、铜锹、铜镐、拐棍、扳子、钳子、螺丝钉等）。

矿灯：每个避难硐室配备120套一体式矿灯。

打包座便器：便于对避险人员人体排泄物进行收集处理。

灭火器：用于扑救避难硐室内因电源短路等引起的火灾，本次提供的灭火器为干粉灭火器。

（9）其他系统接口

1）供水施救系统

提供供水施救系统与避难硐室相连相关接口，由井下供水施救系统实现紧急救援，也可通过供水管路引入水源或者营养液等，以供救灾需要。井下供水施救系统管路从生存室、过渡室门墙上设置的供水口引入避难硐室，与存储的矿泉水互为备用。

在生存室、过渡室门墙底部安装单向排水管，排水管上加装手动阀门，室内有积水时打开手动阀门将水排出，阀门的气密性足以保证硐室内外之间的正压差需求。

2）人员定位系统接口

提供矿方现有人员定位系统与避难硐室的相关接口，在硐室内安装矿方已经建设的人员定位系统分站，与井下人员定位系统联接。能保证将避难硐室中的相关信息传输到矿方现有的人员定位系统中。

3）压风自救系统接口

提供压风自救系统与避难硐室的相关接口，压风自救系统具有减压、节流、降噪、过滤和开关等设施，保证压风供气速率不低于每人0.3m³/min，连续噪声不高于70dB（A），出口压力在0.1～0.3MPa之间，过滤装置具有油水分离功能。

4）安全监测系统接口

提供安全监测系统与避难硐室内部监测系统的数据传输接口，能保证将避难硐室中的相关信息传输到矿方现有的瓦斯监测系统中。

二、系统主要技术指标

额定人数：100人为标准；

额定防护时间（h）：96，且有1.2倍安全系数；

额定抗冲击力（MPa）：0.3；

气密：压风系统关闭，过渡室和生存室在+500±20Pa压力下，泄压速率不大于350±20Pa/h；

生存室有效面积：≥1.0㎡/人；

过渡室有效面积：≥3㎡；

接口：外界电源、压风系统、供水系统、单向排气接口、外界通讯接口、人员定位、监测监控接口；

压风供氧：供风量≥0.3m3/min·人；

压缩氧供氧：≥0.5L/min·人；氧气浓度：18.5%～23%；二氧化碳浓度：≤1%；一氧化碳浓度：≤24ppm；硐室环境压力：≥+100Pa；

检测：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、温湿度、差压；硐室外的氧气、二氧化碳、一氧化碳、甲烷；

防爆：配套用电器设备均应符合GB3836中相关要求；

照明：一体化矿灯；

通讯：实现和外界的数据传输、有线通话；

食物：食物不少于5000KJ/（人.天）；

饮用水：不少于1.5L/（人.天）；

医疗急救：绷带、纱布、速效救心丸、云南白药、剪刀、血压计、注射器等。

三、硐室施工步骤及注意事项

1.土建施工

（1）根据硐室规格确定硐室的长宽高，防爆门、密闭门安装位置，具体可参考各地方标准。注：防爆门墙厚650mm、密闭门墙后600mm，每堵门墙掏槽深度不小于200mm

（2）硐室内地面高度需高于巷道底板不小于200mm，硐室内地面在做水平时需要有千分之三的斜坡，便于排水；硐室两侧可沿巷道壁留300mm*200mm的暗沟，用于线缆和管道敷设。

（3）为增强硐室内美观性，硐室内壁可用水泥抹平，若条件不具备，也需在离硐室内地面高1500mm往下用水泥抹平，再喷上浅色涂料。

（4）土建施工同时，需确认好压风管路和供水管路接口位置，且从防爆门墙往管路接口（风管和水管）方向不小于20米处开始往硐室内挖400mm*400mm的管路预埋沟，根据鲁班山南矿施工经验，建议在巷道两侧均需要挖沟，其中一条沟挖至进入生存室约1米处，用于预埋压风管路（DN100）和供水管路（DN25），另一条沟挖至进入过渡室约1米处，用于预埋弱电保护管（DN50）和强电保护管（DN50）。

2.设备安装

（1）管路预埋

按照土建施工已挖的管路预埋沟，安装现场实际情况敷设压风管路，供水管路，强电保护管和弱电保护管。其中，压风管路和供水管路敷设连接是需保证其气密性，强电保护管和弱电保护管在预埋之前需先穿好钢丝，便于穿线缆

（2）门墙浇筑

先安装密闭门后安装防爆门，先固定好密闭门，门框下沿离地面约200mm，可根据现场情况用轱辘将门吊挂固定好之后开始浇筑门墙，每堵门墙上需在硐室内暗沟中两侧各预埋两根DN50-700镀锌钢管，用于穿线缆和管道，在其中一侧需预埋一个DN25的排水管，排水管需预埋在靠近洗脸池那一侧，从生存室内洗脸池处直到硐室外；另在每堵门墙上离硐室内地面200mm处按照要求预埋单向排气管路，用于安装单向泄压阀

（3）监测监控、人员定位、调度通信等系统安装

管路预埋及门墙浇筑结束后可先清理硐室，同时开始敷设线缆、设备下井，先在硐室内安装照明系统和调度通信系统便于施工。线路敷设尽量走暗沟，对于不可避免的明线需固定好，传感器等设备固定，可先在硐室内两端固定花锁，拉紧油绳，讲传感器等设备挂在上面，线缆也可沿油绳固定。

（4）汇流排

1）气体钢瓶运输下井需采用矿用平板车，加以木楔防滑，并用钢绳捆紧，医用氧气钢瓶口严禁沾油。

2）钢瓶下井按每组4*9摆放好，医用氧气瓶和液态二氧化碳钢瓶尽量不放在同一过渡室，压缩空气瓶是供气幕喷淋。钢瓶固定办法有如下三种：

A.采用槽钢加螺杆固定：在每组钢瓶两侧用螺杆打进巷道壁加紧钢瓶，再把槽钢用螺帽固定在螺杆上；

B.采用绷带固定，在每组钢瓶两侧巷道壁上打进弯钩膨胀螺丝，采用卡车上固定货物的绷带个紧绳器固定，需在上下各固定一套；采用该方法需注意绷带须为纯棉或是阻燃材料；

C.采用油绳和花锁固定，方法同绷带；采用该方法需根据现场情况在钢瓶间缝隙较大的地方加上木楔夹紧；

3）钢瓶固定好之后开始安装汇流排，建议汇流排管道必须采用金属软管，现场方便安装，医用氧气瓶必须先减压后汇流，压缩空气瓶和液态二氧化碳钢瓶可先汇流后加压。

①医用氧气瓶减压至0.3Mpa汇流后静金属软管连接到氧气流量控制盒

②液态二氧化碳钢瓶汇流减压至0.6Mpa后连接到空气净化一体机

③压缩空气瓶汇流减压至0.3Mpa连接至气幕喷淋

4）三级过滤器

接到生存室的压风管路需在硐室外接口处加总阀门，接入硐室后按照现场情况转换管道大小，DN80以上钢管连接需采用法兰连接，DN80一下可采用丝扣连接，压风管路经阀门后接进三级过滤装置，减压至0.3Mpa在通过DN50镀锌钢管延伸至硐室另一侧，DN50管道每隔5米左右连接处安装一消音器，三级过滤装置可采用支架固定，底部离地高度不小于500mm，DN50单向供气管高度不小于1600mm。

若需考虑将压风接入空气净化一体机和气幕喷淋，需在三级过滤器后增加一非标转接三通。

5）其他各类设备、药剂、座椅等下井摆放。

3.系统调试

（1）气体钢瓶汇流排调试

A.汇流排安装完成后可使用肥皂水来测试其气密性，以一组医用氧气瓶为例，具体测试方法如下：

关闭这组医用氧气瓶总阀门，打开其中一个医用氧气瓶阀门约3秒左右，将肥皂水依次少量倒在钢瓶汇流排连接处，若有气泡，则证明该处为拧紧，存在漏气现象。

B.医用氧气瓶调压：关闭总阀门，打开需调试的医用氧气钢瓶慢慢转动减压器直至压力显示为0.3Mpa。

（2）硐室整体气密性

将原先预留穿线缆、管道的管道及硐室内各个与硐室外密封性不好的地方，采用防火堵泥堵上。

四、结语

古叙煤田开发股份有限公司鲁班山南矿、北矿避难硐室建成以来，经过多次真人实验，并通过四川省安监局验收，该避难硐室具有抗爆炸冲击、耐压、耐高温、防巷道有害气体渗入等功能，同时具备氧气供应、硐室内外环境监测及控制、有害气体去除、人员生活保障等功能，完全符合国家相关文件要求。

[1]赵利安，王铁力.国外井工矿避灾硐室的应用及启示[J].煤矿安全，2008，02.

[2]张恩强，王丽，刘名阳，陈强强.探讨井下避难硐室在矿井中的应用[J].煤矿安全，2009，07.