煤礦移動式避難艙標(biāo)準(zhǔn)的研究

1、煤礦移動式避難艙標(biāo)準(zhǔn)的研究摘 要：通過對國外關(guān)于礦山用避難艙標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)研分析及國內(nèi)外避難艙發(fā)展?fàn)顩r，總結(jié)提出我國煤礦用移動式避難艙應(yīng)具備哪些功能及特點(diǎn)，并對我國煤礦移動式避難艙的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)提出了比較具體的要求。關(guān)鍵詞：避難艙；煤礦；標(biāo)準(zhǔn)一、研究背景由于礦井事故存在破壞力大、事故原因復(fù)雜和易引起繼發(fā)性事故等特點(diǎn)，使得礦難發(fā)生后外界無法及時(shí)展開救援。而井下由于事故所帶來的中毒、窒息、溺水等構(gòu)成了“頭號殺手”，許多人員傷亡都是由于遇險(xiǎn)礦工不能及時(shí)找到安全的避難場所造成的。2006年，美國西弗尼亞州的薩戈煤礦發(fā)生瓦斯爆炸事故，13名礦工被困井下兩天，最終導(dǎo)致12人死亡。這次礦難的發(fā)生促使煤礦公司和美國政府

2、重新對安全標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評估。2009年2月22日我國山西焦煤集團(tuán)屯蘭礦發(fā)生了特大瓦斯爆炸事故，導(dǎo)致74人死亡，其中很多遇難者都是由于爆炸后，井下聚集了大量的一氧化碳，中毒而亡。許多生還的礦工都是在自救器的幫助下才走出長長的巷道，逃離死神的魔爪。因此應(yīng)將遇險(xiǎn)礦工的“被動待援”轉(zhuǎn)化為“主動自救和外部救援相結(jié)合”，在礦山井下作業(yè)面放置具備抗壓、防毒、隔熱、防水并能提供必要生存條件的礦用應(yīng)急避難艙成為必然。當(dāng)?shù)V難發(fā)生時(shí)，井下遇險(xiǎn)人員應(yīng)迅速撤進(jìn)應(yīng)急避難艙避難。目前，在采礦發(fā)達(dá)國家，移動時(shí)避難艙的應(yīng)用已經(jīng)非常普遍，采用可移動式避難艙已經(jīng)成為加拿大金屬礦安全的基本要求。澳大利亞使用避難艙最為頻繁，在澳大利亞，政

3、府強(qiáng)制要求所有的井工礦井必須使用避難艙。美國的相關(guān)法律也要求井工礦井使用避難艙。而在我國，由于還沒有制定相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，對避難艙的生產(chǎn)、檢驗(yàn)尚無規(guī)范性文件，致使該項(xiàng)應(yīng)急救援裝備落后于國外，因此制定該裝備的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)是非常必要的。該標(biāo)準(zhǔn)的制定對于保護(hù)礦工的安全，降低死亡率具有重要意義。二、避難艙的發(fā)展自從1928 年的Hollinger 礦山火災(zāi)（造成39 人死亡）后，加拿大就出現(xiàn)了初級的避難艙，利用壓縮空氣，通過面具提供呼吸氧氣。20 世紀(jì)70年代初南非某金礦的工人在一次礦井火災(zāi)中碰巧逃到一個(gè)有壓縮空氣的盲巷里，首次建立了簡單的避難艙，因而全部獲救。后來，出現(xiàn)了空氣過濾系統(tǒng)，用來清除空氣中的一氧化碳

4、和二氧化碳，降低了這兩者的危害。2006年美國Battelle公司提出了充氣膨脹式避難艙的設(shè)想。充氣式避難艙用柔性的材料作為避難艙的塑料墻，塑料墻起到隔熱、隔絕有毒氣體的作用，從而有效的保護(hù)入員。但充氣式避難艙由于抗沖擊性比較弱，在生產(chǎn)中很少被采用。目前國際上廣泛應(yīng)用的是以高強(qiáng)度鋼為材料制造的移動式避難艙，這種避難艙可耐高溫，抗沖擊能力強(qiáng)。三、國際標(biāo)準(zhǔn)情況早在2005年，澳大利亞就制定了金屬礦山用避難艙標(biāo)準(zhǔn)，很多國家如西班牙、法國等都采用此標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用金屬礦山用避難倉。2007年南非制定了煤礦用避難倉的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并開始在全國井工礦推廣使用避難艙。2008年美國MSHA制定了目前世界上最嚴(yán)格的避難艙

5、標(biāo)準(zhǔn)。 四、主要研究基礎(chǔ)我們分析了美國、南非、澳大利亞等國關(guān)于避難艙的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)調(diào)查研究了全球6個(gè)國家共15個(gè)避難艙生產(chǎn)商的產(chǎn)品，總結(jié)我院多年關(guān)于應(yīng)急救援產(chǎn)品的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)在撫順國家煤礦防爆安全產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心的多年應(yīng)急救援產(chǎn)品檢驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，總結(jié)分析出我國煤礦用移動式避難艙需具備以下主要功能：當(dāng)避難艙的外部服務(wù)（如井下電力、壓風(fēng)和可飲用水等）被切斷，避難艙就必須獨(dú)立地運(yùn)行，來確保內(nèi)部避險(xiǎn)人員的生存，此時(shí)其處于單機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。在危險(xiǎn)情況下，避難艙被完全斷絕外部供應(yīng)的情況是存在的。此時(shí)避難艙必須為避難艙中的人員提供全面的，獨(dú)立的生存支持。這其中包括：（1） 供給可呼吸的空氣。可呼吸空氣可通

6、過避難艙內(nèi)的氧氣瓶來提供，瓶裝醫(yī)用氧氣可以維持在艙內(nèi)人員呼吸96h，每人每分鐘提供0.5L的氧氣。使用氧氣燭也是很好的一種供氧方式，它是一種容易貯存和使用方便的固體氧源。它蓄氧量高，類似于液氧的密度，大約是同體積壓縮氧的3倍。氧燭比較穩(wěn)定，不會產(chǎn)生泄露現(xiàn)象，并且具有產(chǎn)氧迅速快、產(chǎn)氧量大、設(shè)備體積小、重量輕和貯存期長等優(yōu)點(diǎn)，可作為避難艙應(yīng)急用的氧源。（2） 維持避難艙的電源。一些避難艙中的空氣監(jiān)測、空氣凈化、照明和電子控制系統(tǒng)都需要電源。在正常情況下，可利用礦井下電力系統(tǒng)供電。在特殊情況下，當(dāng)?shù)V井電力系統(tǒng)被破壞，可采用專門的外置電池供電，通常外置電池可以利用井下電源重復(fù)充電，以備緊急情況下使用。

7、（3）具備空氣調(diào)節(jié)和過濾功能氣體傳感器用來實(shí)時(shí)監(jiān)測避難艙內(nèi)空氣成分的變化，以便啟動相應(yīng)的儀器，調(diào)節(jié)空氣中各種氣體的比例。因?yàn)槿藛T要在避難艙內(nèi)生存，首先要維持避難艙內(nèi)空氣中的氧氣濃度在18.5%至23%；其次，避難艙內(nèi)的二氧化碳的濃度不應(yīng)高于1%。高溫和高濕度不僅能引起最危險(xiǎn)的中暑，還會形成一種緊張的環(huán)境。顯然，避難艙內(nèi)有不少電力設(shè)備、照明設(shè)備，外界傳入避難艙的熱量都可能引起避難艙內(nèi)溫度升高。人體每天產(chǎn)生 7281456kJ的熱量也會促使避難艙內(nèi)溫度升高。因此避難艙必須具備溫度調(diào)節(jié)功能，控制艙內(nèi)溫度在35以內(nèi)。當(dāng)人員與外界隔絕時(shí)，由于蛋白質(zhì)的分解會不斷散發(fā)出硫化氫、氮和各類酸類等氣體。這些有害氣

8、體不僅妨礙呼吸，還會影響神經(jīng)中樞，引起人頭痛、惡心和嘔吐。因此避難艙必須具備臭氣處理凈化功能，從而消除避難艙內(nèi)的臭味、異味。（4）避難艙的密封避難艙里面處于正壓狀態(tài)，負(fù)壓是不合適的，因?yàn)楣と瞬皇且淮芜M(jìn)入避難艙的，這就要求避難艙的門不停地打開和關(guān)閉，因?yàn)樘幱谡龎?，這就防止了一些有害的氣體迸入。另外，如果避難艙封閉不嚴(yán)的話，正壓也可防止有害氣體進(jìn)人。國外學(xué)者的研究發(fā)現(xiàn)，密封性不好的避難艙所造成的不利，影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于避難艙的門開關(guān)數(shù)十次所帶來的不利影響。（5）其它功能另外飲用水、急救箱、廁所等在避難艙中也是必不可少的。飲用水可預(yù)先儲備，以備緊急情況下使用。在避難艙內(nèi)，廁所一般為輕型可移動的廁所。另外滅

9、火器、觀察孔，通訊系統(tǒng)，儲藏室（儲藏水、食品、衣物和救援物品等）也應(yīng)該配備。五、避難艙標(biāo)準(zhǔn)基本要求5.1避難艙和部件：(1) 暴露在礦井大氣中的電氣元件應(yīng)該符合官方認(rèn)定的本安標(biāo)準(zhǔn)；安放在避難艙內(nèi)部的電氣元件必須符合本安標(biāo)準(zhǔn)。(2) 在艙體內(nèi)部的持續(xù)噪音水平不得超過75分貝的。(3) 在艙體內(nèi)部或者過渡艙內(nèi)不得釋放有害或者刺激性的氣體。(4) 避難艙應(yīng)該設(shè)計(jì)成能夠用移動的設(shè)備，如可用拖車安全的移動到其他位置。(5) 避難艙結(jié)構(gòu)應(yīng)該設(shè)計(jì)成能夠承受運(yùn)輸或操作過程產(chǎn)生的碰撞沖擊。5.2 艙內(nèi)溫度應(yīng)該符合以下要求：(1) 要依照制造商的指示和說明的局限性使用，避難艙滿員時(shí)的艙內(nèi)溫度不得超過35。(2)在

10、避難艙達(dá)到最大入住率，配置需要部件的條件下，測定艙內(nèi)溫度，同時(shí)應(yīng)該報(bào)告包括計(jì)算結(jié)果在內(nèi)的試驗(yàn)結(jié)果。5.3 避難艙應(yīng)該包括：(1) 雙向通訊設(shè)施，礦井通信系統(tǒng)的一部分，可以在避難艙內(nèi)被使用；它要與額外通信系統(tǒng)相融合，同時(shí)也要滿足通信運(yùn)營商的認(rèn)可的“應(yīng)急計(jì)劃”中通訊協(xié)議的所要求的必要條件。 （2）確保避險(xiǎn)人員的充足照明。 （3）有效地處理人體廢物并具有減少令人反感氣味的措施。 （4）急救用品。 （5）修理部件的材料，零件和工具。 （6）滅火器：(i) 符合煤礦井下使用要求的手提式滅火器；(ii) 正確使用滅火涉及如何使用化學(xué)品清除有害氣體；(iii) 在部署的時(shí)候，使用不產(chǎn)生有害副產(chǎn)品的低毒性滅火

11、劑。4.4 用來存放避難艙、部件和供給品的容器必須是：(1) 密封、防水和防鼠啃咬的；(2) 不使用工具也能輕易打開關(guān)閉； (3) 顯著地標(biāo)記出到期日期和使用說明。六、主要檢測項(xiàng)目及試驗(yàn)裝置6.1 主要檢測項(xiàng)目1、結(jié)構(gòu)檢測包括空間檢測、過渡艙檢測、抗壓檢測、阻燃檢測、密封性檢測、有害氣體釋放檢測。2、可吸入空氣檢測空氣可維持時(shí)間檢測、氧氣濃度檢測、供氣流速檢測、正壓力檢測。3、環(huán)境監(jiān)測 艙內(nèi)外O2、CO、CO2、CH4等氣體檢測，環(huán)境溫度檢測。4、有害氣體過濾檢測主要過濾CH4、CO及其它有毒有害氣體。5、本安防爆檢測在需要配接其它電氣設(shè)備情況下，其它電氣設(shè)備如監(jiān)測儀表、燈、通訊設(shè)備、電源等必

12、須具有煤安認(rèn)證。6.2 主要試驗(yàn)裝置試驗(yàn)裝置主要由人工呼吸機(jī)、加溫增濕器、溫度計(jì)、流量計(jì)、氣泵、壓力傳感器、溫度傳感器、二氧化碳紅外分析儀、氧氣分析儀、一氧化碳分析儀等組成。試驗(yàn)裝置示意圖如下：七、總結(jié)在我國，每年的礦井事故（尤其是煤礦）都造成大量的人員傷亡，其中絕大多數(shù)都是由于災(zāi)難所形成的有毒煙氣隨風(fēng)流蔓延，導(dǎo)致井下人員中毒、室息而死亡。而從國外應(yīng)用避難艙營救被困人員的成功案例來看，在井工礦設(shè)立避難艙具有重要意義，的確大大提高了災(zāi)難情況下人員的生存機(jī)會。在我國由于沒有制定避難艙的安全生產(chǎn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，煤礦還無法使用井下用避難艙，因此該中國煤礦避難倉安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)一旦被實(shí)施，應(yīng)急避難艙在我國煤礦的應(yīng)用范圍將會越來越廣，這必將大大促進(jìn)我國礦井