基于美国CMC绳索技术的我国受限空间事故救援研究

杨杰 汤强

引言

美国消防协会对受限空间做了明确的界定：有足够空间人员可以进入并进行指定的工作；但进入和撤离空间时受到限制；并非用来进行长时间工作的空间[1]。受限空间事故多出现在深井、矿井、地震后、管道、下水道等地上或地下、部分封闭或全封闭的设施和场所，甚至满足条件的任何场所都可能发生受限空间事故。仅2017年第一季度国家安全生产监督管理总局公布的统计数据显示煤矿、塌陷等存在受限空间的事故占总特大事故的57%[2]，同时，事故发生后的人员伤害和死亡风险极高，我国的受限空间救援不当的事件多有发生，救援预案的执行度较低，二次事故发生率高[3]，而美国在此类事故的营救中应用了先进的装备，并形成了一套较为成熟的救援预案，在救援活动中卓有成效[4]。

2015年以来，中国人民武装警察部队学院消防指挥系引进美国CMC绳索救援技术和装备，在教学中取得了良好的效果[5]。同时，在受限空间营救中引入绳索救援策略，也是美国CMC给我国受限空间事故救援带来的新思路。文章希望利用国外先进的绳索救援理念，结合国内受限空间事故救援存在的问题，对我国受限空间救援策略进行研究并创新，以达到提高受限空间事故营救成功率，降低伤亡和损失的目的。

1 美国CMC绳索救援技术分析

绳索救援在我国抢险救灾中发挥了重要的作用，最早国内的绳索救援技术引进于日本的螺旋绳技术，但随着各类事故灾害的频发和多样性，绳索技术亟待更新。美国CMC公司的绳索救援技术给我国突发事件救援技、战术的发展带来了新能量。CMC绳索救援策略可应用于各种因素引发的突发事件救援，如在高层建筑、山岳水域、受限空间等典型事故救援场景下。美国CMC绳索技术不仅仅局限于安全绳、滑轮、支架等装备设施的测试与生产，在救援技术培训、倍力系统设计、救援计划的制定等方面也有系统的方案[6][7]。

1.1 CMC绳索救援新式装备

国内传统的绳索救援装备单一又简单，安全绳、安全钩、扁带、八字环是较为常见的工具，锚分配器、螺旋连接器、手持上升器、制动杆、紧绳器、带制动器的滑轮等较为先进的装备使用率不高。国内消防部门实施救援时的安全保护装置也多依赖进口，专用的手套、头盔、防滑鞋、防护服配备既不全面，又无规范标准[8]。CMC绳索技术打破传统的以安全绳为主的单一的技术，设计了整体性的、系统的救援装备。

1.1.1 MPD (MULTI-PURPOSE DEVICE,多用途设备)

MPD ，是目前国内较为少见的CMC专利设备。MPD是一种高效的滑轮系统，具有整体的抓绳结构，可以作为绳索系统的缓降装置，由滑轮、下降控制装置和保护装置组成（见图1）。其用途广泛，并在实战中不断发现了新的用途：（1）作为绳索救援系统的可变摩擦系数的缓降装置。（2）MPD结合滑轮和绳索锁定结构（棘轮）形成一个托运系统。（3）MPD的内置金属环，具有清洁绳索装置的作用，使滑轮更具效率。（4）使主绳索和保护绳索具有镜像作用或双倍张力。（5）可作为绳索下降的制动器，也具有使绳索上升的棘轮滑轮功能。（6）非常适合受限空间救援，MPD能迅速转换救援主绳为回收线。同时，MPD具有重量轻、组件少、组装快、转换迅速、使用简单、风险低等优点[9]，基于上述用途和优势，MPD十分适合当前复杂多变的救援环境，将会在消防绳索救援中发挥更多作用。

图1 MPD示意图

1.1.2 倍力系统

利用绳索、滑轮、安全钩、MPD等部件组合成倍力系统，可以用于绳索救援的升降、起止、支撑、横跨人或设备，还通过改变力的方向和大小，实现救援中省力和适应现场环境改变受力方向的作用，是一种科学、实用的系统装置。CMC提供了多种模式的省力系统，安全钩用于固定和连接，滑轮用于改变绳索方向和连接，MPD在多比例系统中起简化设备组成、优化功能的作用（见图2、图3）。倍力系统的制作不限于图2、图3所示，根据救援现场情况和设备情况可任意组合，以实现最佳的施救效果。

图2 部分倍力系统制作示意图

图3 部分基于MPD的倍力系统与普通倍力系统对比图

1.1.3 救援支架

国内救援技术中制作锚点一般会就地取材，利用拉梯或杆制成三角架，不仅固定度差，而且效率较低。早期，国内也出现过三角救援支架，大多体型大、材质笨重，仅能实现等边支撑，适用环境局限，运输和使用比较费时费力，见图4（a）（b）[10]。CMC救援支架解决了以上问题，多功能受限空间支架和便携式吊架，均坚持简约、方便的原则，目的是制作更高锚点或更多锚点，扩大绳索救援范围，搭配适当的倍力系统，达到牵引、提升、下降移动人或物的效果。救援支架可折叠、可拆卸，材质轻、强度高，支架支撑角度可调节。搭配倍力系统可改变绳索受力方向，实现省力目的，提高了救援效率和效果，见图4（c）（d）。

图4 传统支架与CMC救援支架对比图

1.1.4 个人防护装置

实施救援必须重视施救人员的安全防护，这是防止二次伤害的基本保障，CMC提供的个人防护装置，相对于目前国内的防护装置安全性能更高，防护功能更全。有针对气体危害设计的三种呼吸器：自给式呼吸器（SCBA）、空气呼吸器（SAR）、空气净化呼吸器（APR），可用于不同危害程度的气体环境，以及危害气体检测装置、通风设备。有用于照明和定位的便携式头灯、化学灯棒、手电筒、个人声音定位器（PAL）；有用于耐腐蚀的防护服、耐化学品的靴子和手套等。全面的防护装置给救援人员提供了切实的保障，在各类救援任务中必不可少。

1.1.5 其他装备

除上述较为新型的装备以外，CMC绳索救援的其他装备也更具安全性、轻便、强度大等优势。较为常用的如锚板，其重量更轻，能使连接在救援系统上的设备更紧凑，警醒的颜色也使救援硬件系统更容易看到，安全性更强；再如CSR2滑轮系统，其独特的锁定装置使滑轮更容易释放负载，铝合金的材质可以避免系统两端可能发生的绳索缠绕事故，此滑轮系统在受限空间中的救援效率更高；另有组合式半身救生吊带，可以用作垂直或水平吊运，方便在受限空间中吊运伤者，同时担架后方的钢板设计可以为伤者提供脊柱的保护。

1.2 CMC绳索救援策略

从人员任务划分、行动通信、风险评估、救援行动、伤员陪伴五个方面入手，CMC救援行动有规范的策略设置，借鉴CMC的救援规范，在国内的各类灾害事故救援中无论是否利用绳索技术，均可借鉴执行（见表1）。

表1 CMC绳索救援策略

2 受限空间危险因素的CMC处理方法

在进入受限空间作业或者实施事故救援之前务必确认危险因素的状态，这是安全作业和实施救援的前提。CMC对各类危害均有相应的救援保障体系和处理方法。

2.1 气体危害处理方法

受限空间往往是一种密闭状态，通风差，空间内气体状态复杂，出现氧气水平偏低（见表2），存在灰尘等可燃性物质（CH4等），存在有毒气体（CO、CO2、H2S、SO2、Cl2、NH4等）等方面的危害（见表3）[11]。CMC处理气体危害分为两个步骤：(1)受限空间气体环境评估。对气体环境的评估是进入受限空间的前提。CMC提供了一种气体检测设备，利用不同的传感器，深入受限空间中进行检测，评估受限空间中的氧气含量、是否存在爆炸风险以及有害气体的种类，判断是否要进行通风处理和进入空间救援后的注意事项。(2)受限空间通风。CMC建议使用小型通道通风机，该设备可实现正负压通风，目的将外界空气强制推送或负压吸出危害气体，达到净化危害气体的作用。根据空间内危害气体的密度、空间形态、空间开口的状态，在进行救援前进行通风。图5示意了不同情况的通风方法：(a)一端开口的横向长空间；（b）危害气体比空气密度大的空间；（c）危害气体比空气密度小的空间；（d）两端开口的横向长空间；（e）一端开口的竖向空间；（f）竖向较深的受限空间。可在救援的紧急情况下，快速高效地处理受限空间中的有害气体，平衡氧气浓度。通风过程需要做好安全防护，防止排出气体中毒和可燃气体引燃。另外，CMC的自给式呼吸器（SCBA）、空气呼吸器（SAR）、空气净化呼吸器（APR）三种空气呼吸器为进入受限空间后防止气体危害提供了进一步保障。

2.2 环境危害处理方法

空间塌陷、机械故障、气体腐蚀、生物危害、辐射危险、极端温度等均属于进入受限空间救援前必须评估的环境危害[12]。CMC对以上危害的处理策略，以评估预防为主，杜绝进入后发生二次伤害。存在塌陷危险的受限空间，CMC建议救援者减少站在倾斜的空间表面的时间，利用绳索支撑身体，充分利用绳索和倍力系统是在有塌陷危险的受限空间中进行救援的有效方法。在进入存在气体腐蚀危害和存在腐败有机物危害的受限空间时，绳索、个人防护装置必须使用耐腐蚀的材料。存在寒冷状态的空间预先要使用暖风机进行加温；存在高温的空间CMC提供了一种冷却背心，并及时进行通风，及时降温。综上，通风是解决受限空间各类环境危害的必须和首要手段。

3 基于CMC绳索救援的我国受限空间事故救援研究

通过上文对CMC绳索救援的分析，为国内的受限空间事故救援策略带来了新思路。我国受限空间事故救援依托于消防部队，结合消防部队实际，总结出国内受限空间事故救援的五个步骤：技术训练—风险评估—进入准备—实施救援—救援结束[13]。

表2 受限空间内不同氧气浓度危害和结局

表3 受限空间内有害气体危害和结局

图5 通风方法示意图

3.1 受限空间事故救援训练

消防部队进行日常绳索救援训练是事故发生后能迅速进入救援状态的保障，实战化的救援训练工作是开展救援工作的前提。建议救援部门专门组建绳索救援队，配备专业的绳索救援装备，并进行每月不少于9次的实战化训练，选取真实的各类受限空间区域，架设绳索救援装备，开展绳索救援训练。训练要素包括：安全防护、通风技术、绳索技术、伤员救助技术、受限空间进出技术等。实战化训练旨在融合前文所提的各类技术和装备，模拟实际救援场景，开展团队训练，切实提高训练效率。目前，国内的受限空间救援训练多以竖向为主，然而随着事故多样化，还应总结受限空间事故存在的共性，收集典型案例，探讨解决受限空间事故特点和风险的方法，从实际着手，随机应变。

3.2 受限空间事故救援风险评估

接警到达现场前，首先要建立受限空间救援指挥系统，需要对救援指挥系统的人员配置进行详细安排（见图6）。实施救援前各人员确认自己的工作任务，清点人数并签字，各类人员各司其职，保障救援行动人员充足，内外接应顺畅，安全有序。

迅速进行风险评估，主要包括以下方面：被困人员基本情况（人数、性别、年龄、被困时间、被困位置、当前状态）；受限空间基本情况（空间类型、内部结构、进出口位置数量、空间用途）；受限空间危险因素分析（气体状态、塌陷、故障、触电、坠落、温度等）。对以上风险的评估均会做详细记录，并对事故风险快速制定处理方案（见表3），做到及时有效的降低风险，为进入空间做准备。

图6 救援指挥系统示意图

表3 受限空间事故风险等级及处理

3.3 受限空间事故救援进入准备阶段

事故现场风险降低后，计划组根据现场环境制定救援方案；进入成员1、2迅速佩戴个人防护装备，根据受限空间环境选择携带担架、通信照明系统，完成空间内部气体环境监测和通风；后备成员在事故现场建立锚点，架设三脚架，选择适当的倍力系统，绑定绳索和滑轮；指挥员随时监控现场安全状况，做好防护和记录；后勤组对进入空间的救援人员空气呼吸器进行实时监控，保障气源供应；通风应在整个救援过程中持续进行。

3.4 受限空间事故救援实施

无论是横向还是竖向的受限空间，进入成员尽量携带担架，如果空间狭小可选择CMC半身担架。发现被困者后，对其进行身体检查，简要急救后，采取合适的体位，使用担架救出。对于竖向的空间救援，前期搭设的三脚架和倍力系统可以起到很好的吊升作用，既可省力又可改变拽拉方向。对于横向的空间救援，必须系安全绳，可用于拽拉被困人员，也可起导向作用。被困人员救出后，医疗组负责送急救处理。

3.5 受限空间救援任务结束

救援任务结束后，还需要进行清点和排查工作，CMC绳索救援列出了具体的排查要点：(1)被困人员和进入人员清点；(2)进入人员身体状况检查；(3)事故空间内是否还有人员；(4)事故空间是否还存在安全隐患；(5)被困人员和进入人员心理疏导；(6)绳索救援装备回收、包装、养护。(7)收队、总结。

4 结语

通过分析CMC的救援理念可以发现：建立良好的指挥系统是提高救援成功率的保障，救援人员按岗位职能分配，专职负责好自己的岗位，人员配置数量较大，每人各守其位置是保障受限空间救援的关键。另外，消防部队针对受限空间的绳索救援技术强调以下训练要点：安全防护、通风技术、绳索技术、伤员救助技术、受限空间进出技术等。

国内的救援装备亟待更新，相应的救援技术装备研发机构缺乏，救援装备和技术大多需要从国外引进，前期，国内以欧洲IRATA系统和北美NFPA 的绳索救援技术为主，器材和指挥都可以相互借鉴补充，取得了一定效果。近几年，美国CMC绳索救援技术的引进进一步提高了救援的效率，尤其是前文提及的各类新式设备和绳索配套装备，更值得我国消防部队学习和借鉴。因此，引进CMC技术，为受限空间事故的绳索救援提供了新思路，并通过对其救援策略的研究，将有利于绳索技术在受限空间事故中发挥积极作用。