煤矿井下避难砸室与救生舱关键技术研究煤矿井下紧急避险系统包括自救器、避难侗室或救生舱、避灾路 线及指示、应急预案等。其中，自救器是最重要、最有效、最经 济的紧急避险装备。当煤矿井下发生灾变时，遇险人员应使用自 救器或自救器接力尽快安全撤至地面，因为地面最安全。当巷道 被顶板冒落物等堵塞，遇险人员无法安全撤至地面时，应进入避 难丽室（或救生舱）躲避，等待救援。1、避难酮室和救生舱建设原则自救器的装备，避难砸室和救生舱的建设，应急预案和避灾路线 的制定，均应将遇险人员使用自救器或自救器接力尽快安全撤至 地面作为首选。避难酮室和救生舱，是为无法安全撤至地面的遇 险人员提供基本生存条件的紧急避险设施。因此，避难丽室和救 生舱，首先要防止外部co等有毒有害气体进入室内（或舱内）， 造成室内（或舱内）避险人员伤亡;为途经这里需要更换自救器的 逃生人员提供足够数量的压缩氧自救器;为避险人员提供氧气（或 新鲜空气）、水、食物、通信、照明等;具有温度、湿度调节功能, 为避险人员提供适宜避险的温度和湿度环境;具有空气净化功 能，及时处理室内（或舱内）CO、CO2、H2S、CH4等有毒有害气 体等。用于煤矿井下紧急避险的避难碉室和救生舱，应满足无大功率和 大容量电源、无安全隐患、不影响矿井通风和安全生产、便于快 速紧急避险、免维护或易维护、经济实用等要求。1.1无大功率和大容量电源当瓦斯浓度超过规定的断电浓度时，煤矿井下非本质安全型电气 设备必须断电，防止电火花和危险温度以及机械摩擦撞击火花和 危险温度等引起瓦斯爆炸本质安全型防爆电路和电气设备是通 过限制功率和能量，使其在正常工作和规定的故障状态下，所产 生的电火花能量和温度足够的低，不足以点燃周围环境中的可燃 性气体。因此，大功率电气设备及电源无法做成本质安全型防爆 电气设备。这就要求，避难丽室和救生舱的制冷和空气净化等系 统及装备不能使用大功率和大容量电源，这包括使用煤矿井下电 网电源和大容量蓄电池。避难碉室和救生舱若使用煤矿井下电网电源，当瓦斯浓度超过断 电浓度时，将会停止供电。避难丽室和救生舱若使用大容量蓄电 池，由于其不能做成本质安全型防爆电气设备，当瓦斯浓度超过 断电浓度时，也必须停止供电和工作。避难砸室和救生舱若使用 蓄电池，也难以保证96 h紧急避险期间电源的供给，这是由蓄 电池充放电要求和蓄电池本身特点所决定。蓄电池若采用“充电 放电（使用或维护）一充电”工作方式，当事故发生在放电即 将完成、充电还未开始，或充电刚开始时，由于蓄电池储存的电 能较少，则难以保证长时间供电的要求。蓄电池若采用浮充方式, 蓄电池容量下降很快，长期使用，不能保证长时间供电的要求。 进而造成采用蓄电池供电的降温、除湿和空气净化等系统无法工 作，避难碉室和救生舱内温度、湿度和有害气体浓度升高，无法 满足紧急避险的要求。1. 2无安全隐患避难侗室和救生舱是煤矿井下紧急避险设施，因此，无论是平时, 还是紧急避险时，都必须做到无安全隐患:无引爆瓦斯和煤尘 的火源和危险温度;无危及避险人员和煤矿井下作业人员的有 毒有害气体等物质。避难碉室和救生舱除应无大功率和大容量电 源外，还应无其他引爆瓦斯和煤尘的火源和危险温度。如严禁化 学制氧药剂和装备自燃等。用于制氧、吸收有毒有害气体和除湿 的化学药剂和装备，应不产生对人体有毒有害的气体。用于降温 的制冷剂，应不产生对人体有毒有害的气体。个别企业为便于运 输和安装等，将救生舱的生存舱与设备舱分离，采用软体连接。 这种救生舱受到爆炸冲击波冲击时，连接管线很容易受到破坏， 难以保证救生舱的正常使用。1. 3不影响矿井通风和安全生产、便于快速紧急避险不影响矿井通风和安全生产、便于快速紧急避险避难丽室和救生 舱的建设应不影响矿井通风和安全生产、便于快速紧急避险。因 此，救生舱不宜设置在巷道中，以免增加通风阻力、影响矿井通 风和安全生产。救生舱不设置在巷道中，也可减少爆炸冲击波对 救生舱的破坏。为便于避险人员快速进入避难碉室和救生舱，并相互备用，在一 定的区域内分布设置多个中小型避难铜室或救生舱，要优于设置 一个大型避难丽室和救生舱。若在一定的区域内，只设置一个大型避难丽室或救生舱，由于出 入通道的限制，遇险人员不能快速进入室内（或舱内避险;当爆炸 冲击波造成该避难铜室或救生舱损坏时，该区域的遇险人员将没 有可用的紧急避险设施。若在一定的区域内，分布设置多个中小型避难砸室或救生舱，除 便于遇险人员快速进入室内（或舱内）紧急避险外，也具有相互备 用的作用。分布设置多个中小型避难丽室或救生舱，当其中部分 避难丽室或救生舱由于爆炸冲击波造成损坏时，避险人员可进入 未被破坏的避难砸室或救生舱避险，虽然每个避难铜室或救生舱 中避险人数可能会超过额定人数，但总比没有可用的避险设施要 好。避灾路线指示应采用无源反光材料，设置在巷道两侧，严禁 吊挂在巷道中0若避灾路线指示吊挂在巷道中，会增加通风阻力, 影响矿井通风;发生灾变时，会被爆炸冲击波破坏，并造成人员 伤亡。1.4免维护或易维护、经济实用无论是避难丽室还是救生舱，都应免维护或易维护、平时待机消 耗少、维护工作量少，经济实用。免维护避难确室和救生舱，不 会因为维护工作不到位，而影响灾变时避难砸室和救生舱的使 用。特别是，不会因维护避难碉室和救生舱，而增加井下作业人 员。减少井下作业人员是避免或减少煤矿重特大事故发生的重要 措施。免维护是建设避难砸室和救生舱的理想目标，但至少要做 到易维护、维护工作量小、平时待机消耗少。2、降温与除湿为防止外部CO等有毒有害气体进入避难酮室和救生舱内，避 难侗室和救生舱通常采用气密和正压结构。当遇险人员进入气密 的避难丽室和救生舱后，避难碉室和救生舱内的温度和湿度会逐 渐上升。因此，必须对避难砸室和救生舱内进行降温和除湿，以 满足温度不大于35 C、湿度不大于85%的要求。常用的制冷方法有:蓄冰制冷、电动制冷机制冷和高压气体膨胀 制冷等。蓄冰制冷首先要将水制成冰，平时要维持冰的结冰状态。因此， 平时需要给电动制冷机供电，维护费用高，特别当瓦斯超过断电 浓度时，必须切断制冷机的电源。不难看出，蓄冰制冷不符合无 大功率电源、无安全隐患、免维护、经济实用等要求。因此，避 难铜室和救生舱不宜采用蓄冰制冷方法。电动制冷机制冷需要大 容量蓄电池或外接大功率电源。当煤矿井下发生灾变时，外接大 功率电源将会停电o非本质安全防爆的大容量蓄电池和制冷机电 机，在瓦斯超限时不允许工作。不难看出，电动制冷机制冷不符 合无大功率电源、无安全隐患等要求。因此，避难碉室和救生舱 不宜米用电动制冷机制冷方法。高压气体膨胀制冷是通过高压气体膨胀吸热制冷。高压气体膨胀 制冷具有无电源、维护量小、维护费用低等优点。高压气体膨胀 制冷常用的制冷剂有液氨、氟利昂、二氧化碳等。液氨具有储藏 设备体积小、蓄冷量大等优点，但要求储用设备防腐蚀等，液氨 一旦泄漏将会对人体造成化学烧伤和中毒，氨气也会对人体造成 伤害，废气需要处理，因此，液氨不宜用于避难确室和救生舱。 氟利昂具有不燃烧、不爆炸、几乎无毒、易储存等优点，但对臭 氧层有破坏作用，储藏设备体积较大，遇明火和高温会分解出对 人体有害气体等，因此，氟利昂不宜用于避难铜室和救生舱。二 氧化碳具有安全稳定、无毒等优点，但储藏设备体积较大、储存 温度低，当其储存温度大于31. 1 C时，液态C02气化的制冷 效果大大降低，因此，二氧化碳可用于避难确室和救生舱。通过 上面的分析，不难看出，煤矿井下避难确室和救生舱不宜采用蓄 冰制冷和电动制冷机制冷;可米用iWj压气体膨胀制冷，制冷剂宜 采用二氧化碳，不宜采用液氨和氟利昂。除湿的方法较多，利用 制冷系统的热交换器表面凝水除湿，是一种简单有效的方法。3、供氧与有害气体去除3. 1供氧煤矿井下避难铜室和救生舱除要与压风自救系统连接外，还应具 备自备供氧系统。自备供氧方法主要有:压缩氧供氧、过氧化物 供氧、氧烛供氧、碱性电解液电解水供氧等。压缩氧供氧具有安 全可靠、操作简单、使用方便、易维护、费用低等优点，但设备 体积较大。煤矿井下避难碉室和救生舱可采用压缩氧供氧方法。 过氧化钠等过氧化物供氧具有体积小、在制氧的同时可消耗空气 中的二氧化碳等优点，但在制氧的化学反应过程中会产生大量的 热量。据文献介绍，化学氧自救器发生过多起自燃事故。因此， 煤矿井下避难铜室和救生舱若采用过氧化物供氧，要解决自燃问 题。氧烛供氧具有体积小、使用方便等优点，但氧烛点燃后反应速度 难以控制，难以实现连续稳定供氧，氧烛燃烧除产生氧气外，还 有C12、CO、CO2等有毒有害气体。因此，煤矿井下避难砸室 和救生舱不宜采用氧烛供氧。碱性电解液电解水供氧，在制备氧气的同时也有氢气产生，还需 要用于电解的电源，不符合无大功率电源、无安全隐患的要求。 因此，煤矿井下避难丽室和救生舱不宜采用碱性电解液电解水供 氧。3. 2有害气体去除为去除避险人员代谢产生的CO、CO2、H2S等有毒有害气体， 以及避险人员进入避难丽室和救生舱时从外部带入的CO、CH4 等有毒有害气体，避难碉室和救生舱应具有有毒有害气体去除设 施。去除有害气体的方法较多，但应满足无大功率电源、无安全 隐患、免维护或易维护、经济实用等要求。4、风机、照明、安全监控、人员位置监测与通信去除有毒有害气体等，需要风机，加强空气流动。风机不宜采用 电动风机，而应采用气动风机，以满足无大功率电源、无安全隐 患等要求。避难酮室和救生舱内的照明宜配置一定数量的矿灯， 不宜使用蓄电池或外接电源供电照明，以满足无大功率电源、无 安全隐患等要求。避难碉室和救生舱内宜配备便携式02、CO、C02、CH4、温度、 湿度等检测仪。为便于本质安全防爆，并接入用户已有系统，避 难铜室和救生舱内设置的02、CO、C02、CH4、压差、温度、 湿度等传感器及其分站、人员位置监测分站、调度电话等，应选 用用户已有系统的配套设备。避难侗室和救生舱内留出上述设备 设置位置，由用户安装。5、其他关键技术避难碉室和救生舱除应设置上述设施和系统外，还应配备饮用 水、食品、人体排泄物收集处理装置、急救箱、工具箱、灭火器 等。这些设施也应满足无大功率电源、无安全隐患、免维护或易 维护、经济实用等要求。避难丽室和救生舱应与压风自救、供水施救、安全监控、人员位 置监测、通信等其他安全避险系统相连。为便于钻孔救援，相关 矿图及应急救援预案应准确标注避难铜室的三维坐标。设置在离 地表较浅适宜地面钻孔的避难铜室，应有直通地面的钻孔和直通 地面的压风、供水（供养）、通信等系统，提高抗灾变能力。救生舱的排气孔、连接压风自救、供水施救、安全监控、人员位 置监测和通信等系统的管线，应分两侧布置，以便置入扩帮空间, 而不影响与上述系统的连接。救生舱分为硬体救生舱和软体救生舱。软体救生舱具有成本低、 平时占用空间小等优点，但当井下发生灾变时，遇险人员不能快 速进入舱内避险。因此，不宜在煤矿井下使用。本文所述救生舱 是指硬体救生舱。为防止顶板冒落堵塞巷道，使遇险人员无法安全撤至地面，除掘 进工作面和临时作业场所外，煤矿井下其他巷道和作业地点均应 有不少于2条步行安全撤至地面的通道;每个生产矿井必须有 不少于2个步行通往地面的安全出口，各个出口间的距离不得 小于30 m;井下每一水平到上一水平和各个采区都必须有不少于 2条步行安全通道，并与通往地面的步行安全出口相连。6、结论当煤矿井下发生灾变时，遇险人员应使用自救器或自救器接力尽 快安全撤至地面，因为地面最安全。为防止顶板冒落堵塞巷道， 使遇险人员无法安全撤至地面，除掘进工作面和临时作业场所 外，煤矿井下其他巷道和作业地点均应有不少于2条步行安全 撤至地面的通道。当巷道被顶板冒落物等堵塞，遇险人员无法安 全撤至地面时，应进入避难铜室（或救生舱）躲避，等待救援。为 便于避险人员快速进入避难俩室和救生舱，并相互备用，在一定 的区域内宜分