《井下緊急避險(xiǎn)系統(tǒng)》PPT課件

1、1,井下緊急避險(xiǎn)系統(tǒng)知識(shí) 主講人：金龍哲 教授/博導(dǎo) 單 位：北京科技大學(xué) 信 箱: ,2,礦山井下避難所的定義與基本功能,國內(nèi)外礦山井下避難所建設(shè)情況,礦井可移動(dòng)式救生艙的構(gòu)成,1,2,3,礦井避難峒室及避險(xiǎn)系統(tǒng)的應(yīng)用,4,主講內(nèi)容,3,The Maintenance of a Safe and Breathable Atmosphere in Permanent Refuge Bays and Portable Rescue Chambers!Have become an integral part of the escape and rescue strategies in underg

2、round mines.The primary function of refuge bays is to sustain life in the event of underground incidents, e.g. rock falls, fires, water，explosion etc. by preventing the ingress of noxious gases and providing a source of respirable air.為永久性和便攜式安全救生艙提供一個(gè)安全的和可以呼吸的環(huán)境！安全救生艙的基本功能是一旦井下發(fā)生巖崩、火災(zāi)、透水、爆炸等事件時(shí)，能夠防

3、止有毒氣體的進(jìn)入，并提供呼吸空氣的來源，以保持生命。已經(jīng)成為井工礦逃生和救援策略的一個(gè)必要的部分。,1、礦山井下避難所的定義與基本功能,4,煤礦井下緊急避險(xiǎn)系統(tǒng)建設(shè)管理暫行規(guī)定,4.煤礦井下緊急避險(xiǎn)系統(tǒng)是指在煤礦井下發(fā)生緊急情況下，為遇險(xiǎn)人員安全避險(xiǎn)提供生命保障的設(shè)施、設(shè)備、措施組成的有機(jī)整體。緊急避險(xiǎn)系統(tǒng)建設(shè)的內(nèi)容包括為入井人員提供自救器、建設(shè)井下緊急避險(xiǎn)設(shè)施、合理設(shè)置避災(zāi)路線、科學(xué)制定應(yīng)急預(yù)案等。 5.井下緊急避險(xiǎn)設(shè)施是指在井下發(fā)生災(zāi)害事故時(shí)，為無法及時(shí)撤離的遇險(xiǎn)人員提供生命保障的密閉空間。該設(shè)施對(duì)外能夠抵御高溫?zé)煔猓艚^有毒有害氣體，對(duì)內(nèi)提供氧氣、食物、水，去除有毒有害氣體，創(chuàng)造生存基本

4、條件，為應(yīng)急救援創(chuàng)造條件、贏得時(shí)間。緊急避險(xiǎn)設(shè)施主要包括永久避難硐室、臨時(shí)避難硐室、可移動(dòng)式救生艙。 永久避難硐室是指設(shè)置在井底車場(chǎng)、水平大巷、采區(qū)（盤區(qū)）避災(zāi)路線上，具有緊急避險(xiǎn)功能的井下專用巷道硐室，服務(wù)于整個(gè)礦井、水平或采區(qū)，服務(wù)年限一般不低于5年。 臨時(shí)避難硐室是指設(shè)置在采掘區(qū)域或采區(qū)避災(zāi)路線上，具有緊急避險(xiǎn)功能的井下專用巷道硐室，主要服務(wù)于采掘工作面及其附近區(qū)域，服務(wù)年限一般不大于5年。 可移動(dòng)式救生艙是指可通過牽引、吊裝等方式實(shí)現(xiàn)移動(dòng)，適應(yīng)井下采掘作業(yè)地點(diǎn)變化要求的避險(xiǎn)設(shè)施。,5,1、礦山井下避難所的定義與基本功能,瓦斯爆炸過程后，礦井中氧氣濃度下降，燃燒生成大量的CO2和H2O，

5、不完全反應(yīng)產(chǎn)生的CO濃度一般也達(dá)到1000ppm以上，成為井下人員傷亡的主要因素之一。 災(zāi)后缺氧環(huán)境（ 16%）、有毒有害氣體環(huán)境（CO、HCN、HF、H2S、HCl、NH3、SO2、Cl2、COCl2、NO2 ）、高溫?zé)煔猓ɑ鹧驿h面溫度可達(dá)到21502650）、二次爆炸沖擊（可達(dá)2MPa以上）等危害是造成人員傷亡的主要原因。,正常礦井環(huán)境 O2：20.85% CO2：0.03% CO: 24ppm H2O: 0.5% N2: 78.62%,災(zāi)變,災(zāi)后礦井環(huán)境 O2：15.3% CO2：3.6% CO: 10004000ppm H2O:6.2% N2: 74.9%,據(jù)統(tǒng)計(jì)，在瓦斯煤塵爆炸事故中

6、，死于CO中毒或窒息的人數(shù)占總死亡人數(shù)的80%以上。,6,2、國內(nèi)外礦山井下避難所建設(shè)情況,通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，南非、加拿大、美國、澳大利亞等采礦業(yè)發(fā)達(dá)國家，對(duì)礦井事故的應(yīng)急救援工作十分重視，將應(yīng)急避難所和救生艙作為地下礦山應(yīng)急救援工作的重要部分進(jìn)行了大量的研究，并有了多次成功營救的經(jīng)驗(yàn)。 例如，2006年12月美國西弗吉尼亞發(fā)生礦難后（12人被困，11人死亡），各州政府即制定了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與法規(guī)，要求井下必須裝置救生艙或避難所，2008年12月31日美國聯(lián)邦政府在“地下煤礦強(qiáng)制安全標(biāo)準(zhǔn)（修訂版） ”中 專門制定了礦用救生艙的標(biāo)準(zhǔn)。,7,2、國內(nèi)外礦山井下避難所建設(shè)情況,目前，國外主要采煤國家使用的應(yīng)急

7、避難所主要有以下三種類型： 永久性固定避難所（Permanent Chamber）：在礦井巷道兩側(cè)地層中直接挖掘而成，主要布置在主巷或逃生路線上。利用貫穿到地面的鉆孔，向避難所內(nèi)持續(xù)提供輸送新鮮空氣，并實(shí)現(xiàn)與地面的通訊。 臨時(shí)性固定避難所（Temporary Chamber）：在礦井工作面附近的巷道或煤層中挖掘而成，依靠氧氣瓶等設(shè)備為避難所提供一定時(shí)間的氧氣。當(dāng)該工作面停產(chǎn)后，臨時(shí)性避難所即被廢棄，避難所內(nèi)密封門、氧氣瓶、通訊、監(jiān)測(cè)儀器等設(shè)備被轉(zhuǎn)移到新的臨時(shí)避難所中。 可移動(dòng)式救生艙（Portable Chamber）：多數(shù)為艙體式結(jié)構(gòu)，具有行進(jìn)裝置或者吊裝、拖曳部件，能在巷道中移動(dòng)，隨工程進(jìn)

8、度不斷改變位置。氧氣瓶、通訊、監(jiān)測(cè)儀器等設(shè)備均安裝在艙體內(nèi)。,8,Air, Water and Food,Air Tanks,Oxygen Tanks,Packed Shelter,軟體式救生艙,9,機(jī)械結(jié)構(gòu)：國外應(yīng)急救生艙多數(shù)為整體式結(jié)構(gòu)，艙體體積較大，歐洲某種型號(hào)可容納15人的應(yīng)急救生艙規(guī)格達(dá)到8m（L）2.4m（W）2.5m（H）；澳大利亞某公司的產(chǎn)品擁有可容納4人、8人、12人、15人、20人、30人的6種規(guī)格。 防護(hù)設(shè)計(jì)：國外應(yīng)急救生艙多數(shù)只為隔絕有毒有害氣體，艙體防護(hù)僅采用單層鋼結(jié)構(gòu)，隔溫與防爆能力有限（如，美國救生艙承受的爆炸波壓力為0.6MPa）。 使用材料：國外大部分硬體救生

9、艙的制造采用了鋼質(zhì)材料；軟體艙多采用乙烯基等聚合材料或橡膠材料，在礦井災(zāi)變高溫環(huán)境下，這些材料有可能分解生成某些有毒有害氣體在救生艙內(nèi)部擴(kuò)散。,（1）國外救生艙特點(diǎn),10,移動(dòng)方式：救生艙的移動(dòng)方式主要有吊裝、車輪、滑靴底拖、叉車托舉等。 氧氣供應(yīng)方式：國外應(yīng)急救生艙中主要氧氣供應(yīng)方式一般是壓縮空氣和氧氣鋼瓶供氧。 有毒有害氣體處理：主要是處理二氧化碳，國外救生艙的標(biāo)準(zhǔn)要求將二氧化碳的濃度控制在0.5%以下，一般不允許超過0.8%。 溫、濕度控制：國外部分救生艙產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮了平衡艙內(nèi)人員的輻射熱量，而沒有考慮處理艙內(nèi)二氧化碳吸收等必須的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的熱量；部分救生艙則通過艙體單層鋼結(jié)構(gòu)的

10、自然熱傳導(dǎo)向外部環(huán)境傳熱來解決內(nèi)部熱量積累問題。,（1）國外救生艙特點(diǎn),11,2.1 國外救生艙特點(diǎn),具備基本功能，包括氣密性、防護(hù)強(qiáng)度、隔熱性、供氧等生存保障、有害氣體去除、氣體監(jiān)測(cè) 、通訊指示等，但具體指標(biāo)不同 防護(hù)時(shí)間：一般2448h，雖MASH規(guī)定96h，但相關(guān)認(rèn)證尚在進(jìn)行中 艙體強(qiáng)度：未見抗爆、抗沖擊具體指標(biāo)（MASH規(guī)定15psi） 電源：美國、澳大利亞傾向無源（非煤有源）；南非采用鉛酸蓄電池 供氧：南非多采用化學(xué)氧；美國、澳大利亞、加拿大多用壓縮氧 空調(diào)：早期基本無空調(diào)，隨著防護(hù)時(shí)間和環(huán)境適應(yīng)性要求的提高，降溫系統(tǒng)已成為必要組件。主要4種方式：電力空調(diào)、循環(huán)水降溫、液態(tài)CO2汽化

11、、通風(fēng)降溫 艙內(nèi)空氣流動(dòng)：具備促進(jìn)艙內(nèi)空氣流動(dòng)相關(guān)措施 過渡倉結(jié)構(gòu)：必要要求 認(rèn)證與實(shí)用：通過美國州政府許可或所在國相關(guān)部門許可，MSHA認(rèn)證在進(jìn)行中，加拿大RANA取得CE認(rèn)證。各類產(chǎn)品均有實(shí)用,12,在巷道旁側(cè)建立的避難硐室,預(yù)留專用煤柱建立的避難硐室,工作面之間建立的避難硐室,2.2 避難硐室的 設(shè)置方式,13,國外救生艙開發(fā)情況 南非： Survivair-RRC，硬體式 美國： STRATA：硬體艙、軟體艙、中繼站 ChemBio：主要為軟體艙 澳大利亞：MineARC：硬體艙 加拿大： RANA：硬體艙、空氣供給與廢氣處理設(shè)備 德國： DREGER：硬體艙、快速充氣站 英國： Mo

12、lecular：有害氣體處理設(shè)備,2.3 國外井下避難所生產(chǎn)情況,14,2.4 國外對(duì)井下避難所的基本要求,（1）南非 避難所的設(shè)置。南非礦山健康與安全規(guī)程規(guī)定：長壁開采的工作面，距離工作面不超過750m的地點(diǎn)必須建立避難所；采用房柱式開采時(shí)，每1000m應(yīng)設(shè)置避難所 避難所的選址。必須考慮：從工作地點(diǎn)到避難所行走難易程度，如巷道高度、傾角、設(shè)備設(shè)施布置、人員方向迷失的可能性等；逃入避難所所需時(shí)間；隨身佩戴自救器維持時(shí)間,15,（1）南非 避難所容積。應(yīng)能夠容納該服務(wù)區(qū)域內(nèi)可能出現(xiàn)的所有人員，且每人占有容積不小于0.6m3（強(qiáng)制執(zhí)行的職業(yè)守則規(guī)定為1.01.5 m2 ）。 避難所結(jié)構(gòu)。兩道風(fēng)門

13、結(jié)構(gòu)，以便形成風(fēng)障，防止有毒有害氣體侵入。 避難所設(shè)施。必須有供氧、通訊、報(bào)警設(shè)備及自救器、飲用水等，有效防護(hù)時(shí)間824h。,2.4 國外對(duì)井下避難所的基本要求,16,（1）南非,避難所的指示。為了幫助礦工在低可視的環(huán)境下進(jìn)入避難所，一般應(yīng)采用三種指示 聲指示：在避難所入口設(shè)置警報(bào)器 光指示：在避難所入口處設(shè)立報(bào)警燈 物理指示：從工作地點(diǎn)到避難所設(shè)置生命繩（LIFE LINE）避難所的維護(hù)。 礦產(chǎn)法24.20.2.3 規(guī)定：避難所和其他安全設(shè)施需要定期檢查，檢查的時(shí)間間隔由礦主咨詢礦井督察后決定，或者由礦主指定專人調(diào)查后上交的報(bào)告決定； 礦山安全與健康法16.1（1） 規(guī)定：礦主須指定稱職的專

14、人定期檢查避難所等安全設(shè)施，從而保證井下作業(yè)人員在發(fā)生爆炸、火災(zāi)或水災(zāi)時(shí)，有足夠的逃生機(jī)會(huì)其他方面。包括員工培訓(xùn)、使用須知和方法、急救設(shè)備等方面的規(guī)定。,17,鉆孔壓風(fēng)機(jī),避難所內(nèi)設(shè)置的急救用品,避難所內(nèi)張貼的使用程序,攜帶式衛(wèi)生潔具,18,（2）美國,2006年，西弗吉尼亞州政府率先對(duì)避難所做出規(guī)定，并對(duì)救生艙產(chǎn)品實(shí)施州政府批準(zhǔn)，規(guī)定防護(hù)時(shí)間不得少于48h 2008年12月，MSHA發(fā)布救生艙條例，規(guī)定2009年12月前所有美國煤礦井下必須配備避難所，保證所有入井人員都有災(zāi)變時(shí)期的避險(xiǎn)位置，防護(hù)時(shí)間提高到96h。條例中對(duì)救生艙等避難所的設(shè)置提出了具體要求 避難所設(shè)置要求： 1）礦工在30mi

15、n或更短時(shí)間內(nèi)能夠到達(dá)地面的礦山不需要布置 2）足以容納所有工作人員，包括經(jīng)理、供應(yīng)商、檢測(cè)員及聯(lián)邦監(jiān)察員 3）必須能夠容納鄰近區(qū)域工作的最大礦工人數(shù)，包括輪班替換人員 4）設(shè)置位置距離最近工作面不超過300m 5）在距離工作面較遠(yuǎn)區(qū)域，兩個(gè)避難所間隔不超過礦工1h的行進(jìn)距 離，即礦工距離任一避難所或安全出口的行進(jìn)時(shí)間不超過30min,2.4 國外對(duì)井下避難所的基本要求,19,（2）美國,救生艙的設(shè)置與管理要求 1）救生艙擺放處的頂板及支護(hù)應(yīng)在頂板管理平面圖中明確說明 2）礦井通風(fēng)系統(tǒng)圖中應(yīng)準(zhǔn)確標(biāo)注逃生通道和救生艙的位置 3）應(yīng)對(duì)救生艙加以保護(hù)使其在運(yùn)輸、安裝及存放中免受損傷 4）如果檢查顯示

16、救生艙受到的損壞已影響其正常功能，應(yīng)停止使用救生艙停止使用時(shí)，應(yīng)將該救生艙所服務(wù)區(qū)域的全體人員撤離，礦山法104(c)所指的作業(yè)人員除外。停用的救生艙組件應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)商規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行更換、維修，以便重新使用 5）放置救生艙的地點(diǎn)及周邊區(qū)域在任何時(shí)候都不得放置影響救生艙組裝或使用的機(jī)械設(shè)備、材料及障礙物等 6）救生艙均應(yīng)有醒目的標(biāo)識(shí)或標(biāo)記，包括救生艙上粘貼的由反光材料制成的救生艙標(biāo)識(shí)和由反光材料制成、指向救生艙放置地點(diǎn)的方向標(biāo)識(shí),20,（2）美國,救生艙的功能要求 1）至少為每人提供15ft2（約1.4m2）的地面空間和3060ft3（約0.851.70m3）的立體空間。如果廢物在救生艙外處理

17、，則氣密室的空間與容積可計(jì)入在內(nèi) 2）可吸入氣體應(yīng)由壓縮空氣瓶、壓縮氧氣瓶、或地面安裝了排風(fēng)扇或空壓機(jī)的礦井提供，并保證氣體未被污染 3）為每人提供的可吸入氣體可維持96h，O2在18.523%之間，CO2平均濃度不高于1%且最大濃度不高于2.5% 4）在使用期間，應(yīng)對(duì)救生艙內(nèi)的大氣進(jìn)行監(jiān)測(cè) 5）具有有害氣體清除措施，有效清除CO、CO2、CH4等有毒有害氣體 6）當(dāng)用戶依照生產(chǎn)商的操作說明及定義的極限使用時(shí)，救生艙在全部滿員情況下的體感溫度不得超過95（35） 7）應(yīng)配備一套雙向通信設(shè)施、照明、人體排泄物處理方法、急救物品、維修工具、符合要求的滅火器 8）存儲(chǔ)組件或給養(yǎng)的容器應(yīng)密封、防水及防

18、啃，醒目標(biāo)注到期日期及使用說明,21,（3）加拿大,加拿大采礦安全規(guī)程、其它安全規(guī)程或指南規(guī)定，每個(gè)礦井必須設(shè)置固定式避難硐室或者移動(dòng)式救生艙，并且必須考慮以下4方面因素：避難所的設(shè)置位置、容量、安全防護(hù)時(shí)間，O2和CO2的控制指標(biāo) 避難所的設(shè)置位置應(yīng)考慮以下因素： 1）工作地點(diǎn)的特征。下列地點(diǎn)必須考慮設(shè)置避難所：礦難發(fā)生時(shí)遇險(xiǎn)人員難于按正常避災(zāi)路線逃出的地方；采掘工作面離安全出口較遠(yuǎn)的地方；新開拓水平；新建礦井或者老礦重新開采 2） 遇險(xiǎn)人員抵達(dá)的難易程度。 必須設(shè)置在正常避災(zāi)路線上；必須遠(yuǎn)離可能存在危險(xiǎn)的地點(diǎn)并保證有足夠的安全距離，如距離火藥庫至少60m，離5kV變電站至少15m，遠(yuǎn)離修理

19、庫或者燃料庫， 遠(yuǎn)離爆破作業(yè)區(qū)以及其它危險(xiǎn)場(chǎng)地；必須是救護(hù)隊(duì)員容易到達(dá)的地點(diǎn)；設(shè)置地點(diǎn)巖體安全，支護(hù)良好 3）遇險(xiǎn)人員到達(dá)避難所的時(shí)間。避難所盡可能靠近采掘工作區(qū)域；遇險(xiǎn)人員步行到達(dá)避難所的時(shí)間不超過1530min,22,（3）加拿大,避難所的容量 礦難發(fā)生時(shí)需要使用避難所的人員數(shù)量就是其容量，必須根據(jù)當(dāng)班工作的人數(shù)，并考慮其他人員 避難所的安全防護(hù)時(shí)間 應(yīng)根據(jù)礦難發(fā)生后，礦山救護(hù)隊(duì)能夠到達(dá)的時(shí)間確定。有些重要因素影響救護(hù)隊(duì)員的抵達(dá)時(shí)間，如避難所離安全出口的距離，救援過程中需避開潛在危險(xiǎn)區(qū)域的路線距離等。 O2和CO2的控制指標(biāo) O2 ：19.5%20.9% CO2: 0.5% Manitob

20、a、BC、Alberta、Saskatchewan等4省建立本省避難所安全要求,23,加拿大Saskatchewan省避難所安全要求,應(yīng)開挖在堅(jiān)固的巖體中或者用鋼材建造，與鄰近的工作區(qū)域由防火門或采場(chǎng)隔離，阻止有毒氣體進(jìn)入避難所的建造材料能夠抵抗火災(zāi)至少1h 建造在新鮮風(fēng)流的巷道中，距離任何油料、爆炸材料儲(chǔ)存點(diǎn)或者其它有火災(zāi)發(fā)生可能的地點(diǎn)至少100m；有準(zhǔn)確的地圖 能夠容納足夠的人員，有足夠的座位 有清晰的標(biāo)志、容易到達(dá)；進(jìn)口不得堆放任何易燃材料 至少能夠運(yùn)行36h 提供足量的飲用水、食物、燈光、急救用品、衛(wèi)生處理設(shè)施、滅火設(shè)施及與地面的有效通信 必須每月由專人負(fù)責(zé)檢查，作好記錄并報(bào)告業(yè)主，有

21、問題要說明原因及處理措施,24,（4)澳大利亞,2005年西澳州礦山安全和檢查規(guī)章4.36 1995 規(guī)定：地下礦井中必須有明確的緊急情況預(yù)防措施，為遇險(xiǎn)人員提避難室和新鮮空氣 避難所距離工作地點(diǎn)最大距離確定原則：人以合適身體狀態(tài)、使用50%自救器防護(hù)時(shí)間、中等行進(jìn)速度可以走出的最遠(yuǎn)距離 避難所覆蓋所有工作人員，包括管理人員，推薦避難所容量應(yīng)該是本地作業(yè)人員數(shù)量的2倍以上 避難所建設(shè)位置，應(yīng)遠(yuǎn)離潛在巖崩、淹井、火災(zāi)、爆炸等危險(xiǎn)的區(qū)域（如變電站、炸藥庫、燃料存貯設(shè)施或停車場(chǎng)等），巖層穩(wěn)定、支護(hù)良好 避難所存在三種工作方式：備用方式、外部支持和獨(dú)立方式。獨(dú)立方式應(yīng)維持36h 具備通訊、內(nèi)部裝備，并

22、應(yīng)考慮避險(xiǎn)人員心理問題（照明） 避難所在井下首次安裝時(shí)應(yīng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試，包括真空測(cè)試 、電源支持測(cè)試，以后一個(gè)合理周期（6或12月）也應(yīng)檢測(cè) 按照制造商要求對(duì)避難所進(jìn)行檢查和維護(hù)，并作為日常工作的重點(diǎn),25,建立井下避難所是各主要采煤國的法律規(guī)定、通行做法、煤礦安全生產(chǎn)的客觀需求，已經(jīng)并正在發(fā)揮重要作用 避難所是煤礦井下安全避險(xiǎn)系統(tǒng)的有機(jī)組成部分，必須從礦井整體安全角度考慮避難所的布局、建設(shè)和管理 避難所應(yīng)實(shí)現(xiàn)對(duì)礦井的全覆蓋，所有井下人員應(yīng)有避難空間 避難所設(shè)置應(yīng)考慮：所服務(wù)區(qū)域的特點(diǎn)（空間結(jié)構(gòu)、危險(xiǎn)源分布、作業(yè)類型等），災(zāi)變時(shí)期人員抵達(dá)難易程度、所需時(shí)間，隨身佩戴自救器的防護(hù)時(shí)間，巖體穩(wěn)定性和

23、支護(hù)有效性 避難所類型應(yīng)考慮：服務(wù)區(qū)域的特點(diǎn)及可能發(fā)生的主要災(zāi)害類型 避難所能夠?qū)ν獾钟鶠?zāi)區(qū)危險(xiǎn)有害因素毒害，對(duì)內(nèi)創(chuàng)造人員生存條件，并為礦井應(yīng)急救援創(chuàng)造條件 避難所有效防護(hù)時(shí)間不低于3696h，應(yīng)充分考慮礦井救援所需時(shí)間 建立規(guī)章、專人管理，始終完好、時(shí)刻能用 將避難所安全使用作為培訓(xùn)和應(yīng)急演練重要內(nèi)容，人皆會(huì)用,（4)澳大利亞,26,各類礦難事故已引起黨中央及各級(jí)政府的高度重視，2008年8月，溫家寶總理、張德江副總理做出批示，要求學(xué)習(xí)南非等國的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)一步提高我國應(yīng)急救援水平，減少因礦難事故造成的損失；張德江副總理及國家安監(jiān)局領(lǐng)導(dǎo)多次考察并指導(dǎo)救生艙等應(yīng)急裝備的研發(fā)工作。 礦井所特有的災(zāi)

24、變環(huán)境，使得礦用救生艙的設(shè)計(jì)有別于太空艙、潛艇艙等艙室的設(shè)計(jì)。 2006年科技部批準(zhǔn)立項(xiàng)的國家“十一五”科技支撐計(jì)劃專題“遇險(xiǎn)人員快速救護(hù)關(guān)鍵技術(shù)與裝備的研究”（編號(hào)：2006BAK25B00-4）子專題“可移動(dòng)式救生艙研究”項(xiàng)目由北京科技大學(xué)和潞安礦業(yè)集團(tuán)公司共同承擔(dān)，已于2009年3月通過技術(shù)鑒定；2010年3月通過科技部的驗(yàn)收。 目前，已有數(shù)十家企業(yè)參與到救生艙制作工作，有望形成一個(gè)新興安全產(chǎn)業(yè)。,2.5 國內(nèi)礦山井下避難所建設(shè)情況,27,十一五指南要求： 容納人數(shù)：額定8人；生存天數(shù)：不小于4天；艙體結(jié)構(gòu)：分段式；抗沖擊力：5MPa；隔熱：瞬時(shí)1200 持續(xù)260下12h，艙內(nèi)溫度：3

25、0以下,28,我國煤礦避險(xiǎn)系統(tǒng)建設(shè)階段,2010年5月19日，“全國煤礦堅(jiān)決遏制重特大事故”現(xiàn)場(chǎng)會(huì)在潞安集團(tuán)舉行，趙鐵錘局長表示，到2012年，國有重點(diǎn)煤礦建立將建立“監(jiān)測(cè)監(jiān)控”、“人員定位”、“緊急避險(xiǎn)”、“壓風(fēng)自救”、“供水施救”和“通信聯(lián)絡(luò)”等安全避險(xiǎn)六大系統(tǒng)；到2015年中國所有煤礦必須都建設(shè)完成。 國務(wù)院23號(hào)文明確：將緊急避險(xiǎn)系統(tǒng)的研發(fā)與制造作為安全產(chǎn)業(yè)加以培育，納入國家振興裝備制造業(yè)的政策支持范疇，并要求2013年前建設(shè)六大系統(tǒng)。 2010年10月14日，智利礦難成功救出33名礦工后，在接受媒體采訪時(shí)趙鐵錘表示“礦井救生艙是重中之重”。 2010年11月12日，國家局召開的推進(jìn)煤

26、礦井下安全避險(xiǎn)“六大系統(tǒng)”建設(shè)專題會(huì)（電話會(huì)）上，王樹鶴副局長重申了實(shí)施安全避險(xiǎn)系統(tǒng)的時(shí)間表。,29,具備較高起點(diǎn)。在充分借鑒發(fā)達(dá)國家成功經(jīng)驗(yàn)和做法的基礎(chǔ)上，將潛艇、船舶、高樓逃生等領(lǐng)域的一些高新技術(shù)用于井下避難所研發(fā) 相關(guān)領(lǐng)域的單位參與。除傳統(tǒng)礦用產(chǎn)品研發(fā)領(lǐng)域的單位開展研發(fā)外，相關(guān)領(lǐng)域的機(jī)構(gòu)參與救生艙研究，推動(dòng)整體水平的提高 設(shè)備需要實(shí)踐檢驗(yàn)和優(yōu)化完善。救生艙等避難所是生命工程，要求高技術(shù)含量和高可靠性。相關(guān)技術(shù)裝備的引進(jìn)和相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)的采用應(yīng)根據(jù)中國煤礦的特點(diǎn)，在設(shè)備研發(fā)過程中雖經(jīng)大量試驗(yàn)，也需通過實(shí)用不斷優(yōu)化調(diào)整，以最大限度保證避險(xiǎn)人員的生命安全 需要通過試點(diǎn)建設(shè)工作完善相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。在充分

27、借鑒國內(nèi)外成功經(jīng)驗(yàn)和廣泛征求意見的基礎(chǔ)上，近兩年來國家煤礦安監(jiān)局先后發(fā)布了煤礦井下避難所（救生艙）基本要求（試行）、煤礦井下安全避險(xiǎn)“六大系統(tǒng)”建設(shè)完善基本要求及檢查驗(yàn)收暫行辦法 、煤礦井下緊急避險(xiǎn)系統(tǒng)建設(shè)管理暫行規(guī)定 。礦用可移動(dòng)式救生艙通用要求（AQ標(biāo)準(zhǔn)）也已經(jīng)過多輪修改，尚需通過試點(diǎn)建設(shè)工作加以完善 需要完善相關(guān)試驗(yàn)設(shè)施和驗(yàn)證手段,2.5 國內(nèi)礦山井下避難所建設(shè)情況,30,3、礦井可移動(dòng)式救生艙基本構(gòu)成,3.1 密閉空間人體生存參數(shù)研究,為了得到人體對(duì)密閉空間各類氣體成分、溫度、濕度等相關(guān)參數(shù)的影響及其邊界條件，為礦用救生艙的設(shè)計(jì)提供依據(jù)，課題組在北科大建造了實(shí)驗(yàn)?zāi)M艙。 實(shí)驗(yàn)?zāi)M艙外形

28、尺寸：50013001800mm；內(nèi)部結(jié)構(gòu)：設(shè)兩道門，分為門艙和乘員艙；空間總?cè)莘e為8.6m3；門艙尺寸：83511801680mm，容積1.7m3；乘員艙尺寸：347011801680，容積為6.9m3（依據(jù)：人體生存所需最小空間為1 m3）。,31,環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)-硬件,32,環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)-軟件,33,空氣凈化系統(tǒng),34,3.1 密閉空間人體生存參數(shù)研究,4人3h艙內(nèi)CO2濃度變化,35,3.1 密閉空間人體生存參數(shù)研究,4人10h艙內(nèi)CO濃度隨時(shí)間的變化,實(shí)驗(yàn)進(jìn)行到360min（6h），艙內(nèi)檢測(cè)出CO。 初步確定為艙內(nèi)人員產(chǎn)生的。艙內(nèi)出現(xiàn)CO后，至艙內(nèi)4人實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，測(cè)定值為1610-6。

29、,36,空氣凈化系統(tǒng),通訊系統(tǒng),艙門空氣幕 聯(lián)動(dòng)系統(tǒng),排泄物 處理系統(tǒng),內(nèi)外環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng),動(dòng)力系統(tǒng),供氧系統(tǒng),空氣 調(diào)節(jié)系統(tǒng),救 生 艙 構(gòu) 成,3.3救生艙的系統(tǒng)構(gòu)成,37,救生艙內(nèi)部分為空氣阻隔艙和生存艙。,3.3 救生艙的系統(tǒng)構(gòu)成,38,礦用可移動(dòng)式救生艙環(huán)境要求,艙內(nèi)環(huán)境指標(biāo) 大氣壓力： （101.335）kPa 氧氣濃度： 18.5%22% 二氧化碳濃度：0.3%0.8% 大氣溫度： 2030 大氣相對(duì)濕度：30%80% 大氣流動(dòng)速度：（0.10.4）m/s 微量氣體濃度：不超過規(guī)定值,39,實(shí)驗(yàn)?zāi)康模耗M礦井災(zāi)變環(huán)境，測(cè)試救生艙的綜合生存保障能力，考察救生艙內(nèi)外儀器設(shè)備的性能、指標(biāo)

30、，系統(tǒng)地掌握密閉空間人員長時(shí)間生存的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。 實(shí)驗(yàn)條件：救生艙工業(yè)性試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)大氣條件為溫度2025，相對(duì)濕度60%85%。試驗(yàn)過程中在試驗(yàn)控制室內(nèi)通過標(biāo)準(zhǔn)氣體鋼瓶向巷道空間內(nèi)注入一定濃度有毒有害氣體，改變救生艙外氣體成分，模擬礦井災(zāi)變環(huán)境。本次試驗(yàn)外部巷道實(shí)際氣體環(huán)境及濃度為：CO（140010-6）、CH4（2%）、CO2（3.7%）、N2（84%）。,3.4 救生艙樣艙現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),40,實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),試驗(yàn)人員進(jìn)艙前在醫(yī)院進(jìn)行了體檢。 艙內(nèi)定期體檢項(xiàng)目：測(cè)量心跳、血壓、脈搏等基本生理數(shù)據(jù)并作記錄。,41,42,3.5 樣艙模擬實(shí)驗(yàn)主要結(jié)論,本次實(shí)驗(yàn)的救生艙各系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)良好，具備了在礦井災(zāi)變

31、環(huán)境下，8人四天的生存條件； 所得每人耗氧量取平均值為0.31L/min，狀態(tài)為較安靜狀態(tài)；從實(shí)驗(yàn)曲線直接觀察得，供氧量為（流量）60 L/min，O2濃度基本不變或者稍有上升，換算為每人耗氧量為：0.32L/min； CO2濃度上升時(shí)間：人體呼出CO2，使?jié)舛葟?.3%-0.8%，上升0.5%，正常需要時(shí)間2737min；處于休息狀態(tài)下，濃度上升需要4055min； 空氣凈化系統(tǒng)吸收時(shí)間：空氣凈化系統(tǒng)（12w，0.4A）吸收CO2，使CO2濃度從0.8%下降至0.3%，需要時(shí)間2035min，一組JS-1藥劑完全吸收平均吸收效率為1.56L/min，如果超過35min； 在密閉空間內(nèi)，人體排

32、放的CO可以導(dǎo)致窒息事故發(fā)生，因此，必須加以嚴(yán)格的控制！ 盡管各類氣體監(jiān)測(cè)、檢測(cè)儀表均進(jìn)行了權(quán)威檢定，但存在一定的誤差：尤其是CO檢測(cè)儀表（便攜式與在線監(jiān)測(cè)儀表存在一定差異）。,43,3.6 救生艙外部防護(hù)檢驗(yàn),科技部“十一五”科技支撐計(jì)劃在關(guān)于“可移動(dòng)式救生艙關(guān)鍵技術(shù)”的技術(shù)指標(biāo)中對(duì)救生艙艙體明確提出了隔熱和抗沖擊兩項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)： 隔熱性能：瞬時(shí)1200；260下持續(xù)12h，艙內(nèi)溫度30以下 抗沖擊力：5MPa 因此，為了檢驗(yàn)救生艙的外部防護(hù)水平 ，研究救生艙的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，有必要設(shè)計(jì)高溫及爆炸試驗(yàn)，按照上述指標(biāo)對(duì)救生艙測(cè)試。,44,3.6.1 救生艙隔溫檢驗(yàn),外部環(huán)境260救生艙內(nèi)溫度12h不超

33、過30,45,3.6.2 救生艙隔爆檢驗(yàn),瓦斯煤塵爆炸試驗(yàn)： 進(jìn)行200m3瓦斯+煤塵爆炸試驗(yàn)，救生艙安裝位置距爆源為120m。該位置進(jìn)行了4次試驗(yàn)。 瓦斯+煤塵爆炸試驗(yàn)程序基本相同，只是在封閉瓦斯氣體以前，采用煤粉架，在平巷中距離爆源35130m處吊掛和平鋪均勻布置180220kg煤粉，煤粉粒度150200目，煤揮發(fā)分為35%40%，之后再用塑料薄膜封閉巷道，充入瓦斯。試驗(yàn)中電火花引爆瓦斯與空氣的混合性爆炸氣體后，進(jìn)而引起煤塵爆炸。 數(shù)據(jù)測(cè)試和試驗(yàn)觀察： 進(jìn)行抗爆試驗(yàn)時(shí)，在救生艙正對(duì)爆源面布置一個(gè)壓力傳感器，測(cè)定救生艙受到的正面爆炸壓力情況；在救生艙前后巷道右側(cè)壁龕上布置兩個(gè)壓力傳感器，測(cè)定

34、受到側(cè)面爆炸壓力的變化情況；在救生艙前后巷道右側(cè)壁龕上布置四個(gè)火焰?zhèn)鞲衅鳎脕頊y(cè)定救生艙附近火焰的傳播速度。,46,3.6.2 救生艙隔爆檢驗(yàn),47,3.6.3 救生艙使用功能,可移動(dòng)式礦用救生艙主要適用于煤礦或非煤礦山井下發(fā)生的各類爆炸，煤與瓦斯突出、冒頂、外因火災(zāi)等事故現(xiàn)場(chǎng)的人員避難，也可作為日常的礦井氣體監(jiān)控設(shè)施、礦難時(shí)井下臨時(shí)指揮與調(diào)度場(chǎng)所使用。 救生艙是礦山救援系統(tǒng)的重要組成部分，在設(shè)計(jì)上配備了巷道內(nèi)氣體、溫度、壓力等參數(shù)的檢測(cè)系統(tǒng)，可獨(dú)立工作的動(dòng)力系統(tǒng)，生命維持系統(tǒng)、環(huán)境控制系統(tǒng)以及必要的保護(hù)結(jié)構(gòu)。 救生艙在設(shè)計(jì)上充分考慮了使用現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的復(fù)雜性和惡劣性。采用了堅(jiān)固的鋼制外殼，防火、

35、防銹、防腐的專用涂層。艙體設(shè)有獨(dú)立的生命維持系統(tǒng)，在沒有外界動(dòng)力條件下可提供8人4天的生存環(huán)境。在設(shè)計(jì)上強(qiáng)化了通訊系統(tǒng)，支持目前廣泛應(yīng)用的井下電話通訊系統(tǒng)，并設(shè)有無線電通訊設(shè)備和艙外警示裝置。 針對(duì)特殊情況設(shè)計(jì)了觀察窗和緊急逃生裝置。裝備了較為舒適的內(nèi)部裝飾，可緩解在緊急情況下避難人員的緊張情緒。,48,三防一隔： “防毒、防火、防震、隔爆”,四基地： 一、礦工生命的救生基地 二、救護(hù)人員的中轉(zhuǎn)基地 三、救災(zāi)人員的指揮基地 四、與井上進(jìn)行通訊的聯(lián)絡(luò)基地,3.6.3 救生艙使用功能,49,把礦用可移動(dòng)式救生艙生命保障技術(shù)進(jìn)行放大拓展延伸，形成和開發(fā)避難硐室成套技術(shù)裝備。 避難硐室具有救生艙的一切

36、防護(hù)功能，而且具有更大的維生空間，可以滿足一定區(qū)域內(nèi)所有礦工的避險(xiǎn)維生需求，實(shí)現(xiàn)井下避險(xiǎn)全員覆蓋。,4、礦井避難峒室及避險(xiǎn)系統(tǒng)的應(yīng)用,50,生存室的寬度不得小于2.0米，長度根據(jù)設(shè)計(jì)的額定避險(xiǎn)人數(shù)以及內(nèi)配裝備情況確定。生存室內(nèi)設(shè)置不少于兩趟單向排氣管和一趟單向排水管，排水管和排氣管應(yīng)加裝手動(dòng)閥門。 永久避難硐室生存室的凈高不低于2.0米，每人應(yīng)有不低于1.0米2的有效使用面積，設(shè)計(jì)額定避險(xiǎn)人數(shù)不少于20人，宜不多于100人。 臨時(shí)避難硐室生存室的凈高不低于1.85米，每人應(yīng)有不低于0.9米2的有效使用面積，設(shè)計(jì)額定避險(xiǎn)人數(shù)不少于10人，不多于40人。,51,井下避難硐室分為永久避難硐室和臨時(shí)避

37、難硐室。避難硐室由以下各系統(tǒng)組成：,4.1 避難硐室的系統(tǒng)組成,52,供氧系統(tǒng)：,通訊系統(tǒng)：,4.1 避難硐室的系統(tǒng)組成,53,環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)：,環(huán)境控制系統(tǒng)：,4.1 避難硐室的系統(tǒng)組成,54,支護(hù),（1）煤體性質(zhì),（2）支護(hù)荷載,（3）斷面尺寸,（4）支護(hù)形式,（1）支護(hù)形式,（5）支護(hù)材料,4.2 硐室內(nèi)部支護(hù)方式圖,55,（1）煤體性質(zhì)（實(shí)驗(yàn)測(cè)定） （2）支護(hù)荷載,56,（3）避難所斷面尺寸：凈寬3.5m、凈高3m半圓拱、帶底拱； （4）支護(hù)形式：錨噴、錨桿、錨索、錨網(wǎng)、砌碹、金屬支架、 聯(lián)合支護(hù)等； （5）支護(hù)材料：鋼筋混凝土、充填、密閉材料等。,斷面尺寸圖,避難硐室支護(hù)施工圖,57,

38、4.3 避難硐室分類及其系統(tǒng)構(gòu)成,58,2020/8/12,58,（1）防火防爆系統(tǒng),防爆密閉門和墻,59,（2）密閉系統(tǒng),該系統(tǒng)將避難所與外部空間隔離，防止關(guān)門后有毒有害氣體的滲入，具有阻燃、密閉、緩沖功能,避難硐室密閉充填層,60,（3）阻隔系統(tǒng),將伴隨人員進(jìn)入的有毒有害氣體阻隔在避難所外，從而避免避難所內(nèi)部空間被毒害氣體侵入。,阻隔氣幕,61,（4）供氣系統(tǒng)為保證空間所需氧氣含量，提出“三級(jí)供氧系統(tǒng)”的概念；,62,一級(jí)供氧地面鉆孔壓風(fēng)供氧 通過地面鉆孔的方式，將壓風(fēng)管路、通訊管路和其他相關(guān)管路輸送到避難硐室內(nèi)與散氣管路連接，實(shí)現(xiàn)硐室內(nèi)部與地面的連通。,地面鉆孔壓風(fēng)示意圖,避難硐室內(nèi)鉆孔

39、實(shí)景,63,二級(jí)供氧井下壓風(fēng)供氧,通過引入井下壓風(fēng)管路，實(shí)現(xiàn)避難硐室內(nèi)部的氧氣供給。,井下壓風(fēng)管路供氧示意圖,64,64,壓風(fēng)供氧系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn),風(fēng) 管 參 數(shù) 的 確 定,壓 風(fēng) 控 制 柜,避難 硐室內(nèi) 散氣方式,壓 風(fēng) 量 確 定,65,避難硐室內(nèi)壓風(fēng)量的確定,管路的設(shè)計(jì)及布置,避難硐室風(fēng)管影響因素實(shí)驗(yàn),66,壓風(fēng)的控制,啟閉閥、減壓閥,出氣壓力0.10.3MPa,進(jìn)氣壓力0.30.7MPa,壓風(fēng)控制柜,礦井壓風(fēng)自救系統(tǒng)應(yīng)能為緊急避險(xiǎn)設(shè)施供給足量氧氣，接入的礦井壓風(fēng)管路應(yīng)設(shè)減壓、消音、過濾裝置和控制閥，壓風(fēng)出口壓力在0.10.3兆帕之間，供風(fēng)量不低于0.3米3/分鐘人，連續(xù)噪聲不大于70分貝

40、。,67,三級(jí)供氧生氧凈化器供氧生氧凈化器裝置能夠去除空氣中多余二氧化碳，混合氧氣并釋放到避難硐室內(nèi)，當(dāng)氧氣瓶用盡時(shí)還可提供化學(xué)氧。,氧氣匯 流 架,氧氣控 制 箱,生氧凈 化 器,68,（5）通訊系統(tǒng) 硐室內(nèi)的有線電話，實(shí)現(xiàn)與地面的連通，降低搜救工作的難度； （6）監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng) 硐室內(nèi)人員根據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供的CO、CH4、CO2、O2 、H2S等含量，調(diào)整相應(yīng)系統(tǒng)。地面指揮人員根據(jù)監(jiān)控和檢測(cè)系統(tǒng)提供的信號(hào)，組織救援； （7）其他系統(tǒng) 醫(yī)療系統(tǒng)、食品、水、衛(wèi)生系統(tǒng)和自救器等。,避難硐室內(nèi)通訊及監(jiān)測(cè)系統(tǒng),避難硐室電力系統(tǒng),69,具備自備氧供氧系統(tǒng)和有害氣體去除設(shè)施。供氧量不低于0.5升/分鐘人，處

41、理二氧化碳的能力不低于0.5升/分鐘人，處理一氧化碳的能力應(yīng)能保證在20分鐘內(nèi)將一氧化碳濃度由0.04%降到0.0024%以下。在整個(gè)額定防護(hù)時(shí)間內(nèi)，緊急避險(xiǎn)設(shè)施內(nèi)部環(huán)境中氧氣含量應(yīng)在18.5%23.0%之間，二氧化碳濃度不大于1.0%，甲烷濃度不大于1.0%，一氧化碳濃度不大于0.0024%，溫度不高于35攝氏度，濕度不大于85%，并保證緊急避險(xiǎn)設(shè)施內(nèi)始終處于不低于100帕的正壓狀態(tài)。采用高壓氣瓶供氣系統(tǒng)的應(yīng)有減壓措施，以保證安全使用。,70,（3）按額定避險(xiǎn)人數(shù)配備食品、飲用水、自救器、人體排泄物收集處理裝置及急救箱、照明設(shè)施、工具箱、滅火器等輔助設(shè)施。配備的食品發(fā)熱量不少于5000千焦/

42、天人，飲用水不少于1.5升/天人。配備的自救器應(yīng)為隔絕式，有效防護(hù)時(shí)間應(yīng)不低于45分鐘。,71,第三步,在整個(gè)潞安集團(tuán)推廣“新型安全避險(xiǎn)系統(tǒng)”，提高煤礦安全生產(chǎn)水平,4.4.1 建設(shè)目標(biāo)(三步走),4.4 潞安集團(tuán)常村煤礦避險(xiǎn)系統(tǒng)建設(shè)實(shí)例,72,足夠堅(jiān)固，能夠抵御外部如頂板冒落、瓦斯煤塵爆 炸沖擊,能夠?qū)⑼獠坑泻Φ臍怏w環(huán)境、高溫?zé)岘h(huán)境隔 絕,能夠監(jiān)測(cè)空間內(nèi)外環(huán)境狀況，并能依靠通訊設(shè)備向外主動(dòng)傳遞井下信息,能在一定的時(shí)間內(nèi)提供維持生命所必需的氧氣、水、食物等,艙體 設(shè)計(jì),氣密 隔熱,內(nèi)部 設(shè)備,內(nèi)部 空間,4.4.2 緊急避險(xiǎn)體系的功能定位,73,4.4.3 潞安常村礦避險(xiǎn)體系設(shè)置原則,1.全面對(duì)接,互聯(lián)互通,各個(gè)避難空間（尤其救生艙和永久避難硐室之間）實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通，形成防護(hù)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化，每一個(gè)固定避難硐室都能在災(zāi)變條件下成為井下的臨時(shí)救援指揮中心。,74,2.多級(jí)防護(hù)，獨(dú)立運(yùn)行,當(dāng)?shù)V井各固有系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)因?yàn)?zāi)害、事故崩潰時(shí)，所有避難空間內(nèi)都能形成獨(dú)立運(yùn)行、完整有效的維生系統(tǒng)，保證避險(xiǎn)人員的生命安全。,4.4.3 潞安常村礦避