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1井下紧急避险系统知识主讲人：金龙哲教授/博导单位：北京科技大学信箱:lzjin@ustb.edu.cn微快车微信营销•TheMaintenanceofaSafeandBreathableAtmosphereinPermanentRefugeBaysandPortableRescueChambers!Havebecomeanintegralpartoftheescapeandrescuestrategiesinundergroundmines.Theprimaryfunctionofrefugebaysistosustainlifeintheeventofundergroundincidents,e.g.rockfalls,fires,water，explosionetc.bypreventingtheingressofnoxiousgasesandprovidingasourceofrespirableair.为永久性和便携式安全救生舱提供一个安全的和可以呼吸的环境！安全救生舱的基本功能是一旦井下发生岩崩、火灾、透水、爆炸等事件时，能够防止有毒气体的进入，并提供呼吸空气的来源，以保持生命。已经成为井工矿逃生和救援策略的一个必要的部分。1、矿山井下避难所的定义与基本功能4《煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定》4.煤矿井下紧急避险系统是指在煤矿井下发生紧急情况下，为遇险人员安全避险提供生命保障的设施、设备、措施组成的有机整体。紧急避险系统建设的内容包括为入井人员提供自救器、建设井下紧急避险设施、合理设置避灾路线、科学制定应急预案等。5.井下紧急避险设施是指在井下发生灾害事故时，为无法及时撤离的遇险人员提供生命保障的密闭空间。该设施对外能够抵御高温烟气，隔绝有毒有害气体，对内提供氧气、食物、水，去除有毒有害气体，创造生存基本条件，为应急救援创造条件、赢得时间。紧急避险设施主要包括永久避难硐室、临时避难硐室、可移动式救生舱。永久避难硐室是指设置在井底车场、水平大巷、采区（盘区）避灾路线上，具有紧急避险功能的井下专用巷道硐室，服务于整个矿井、水平或采区，服务年限一般不低于5年。临时避难硐室是指设置在采掘区域或采区避灾路线上，具有紧急避险功能的井下专用巷道硐室，主要服务于采掘工作面及其附近区域，服务年限一般不大于5年。可移动式救生舱是指可通过牵引、吊装等方式实现移动，适应井下采掘作业地点变化要求的避险设施。51、矿山井下避难所的定义与基本功能瓦斯爆炸过程后，矿井中氧气浓度下降，燃烧生成大量的CO2和H2O，不完全反应产生的CO浓度一般也达到1000ppm以上，成为井下人员伤亡的主要因素之一。灾后缺氧环境（16%）、有毒有害气体环境（CO、HCN、HF、H2S、HCl、NH3、SO2、Cl2、COCl2、NO2）、高温烟气（火焰锋面温度可达到2150~2650℃）、二次爆炸冲击（可达2MPa以上）等危害是造成人员伤亡的主要原因。正常矿井环境O2：20.85%CO2：0.03%CO:24ppmH2O:0.5%N2:78.62%灾变灾后矿井环境O2：15.3%CO2：3.6%CO:1000~4000ppmH2O:6.2%N2:74.9%据统计，在瓦斯煤尘爆炸事故中，死于CO中毒或窒息的人数占总死亡人数的80%以上。62、国内外矿山井下避难所建设情况通过调研发现，南非、加拿大、美国、澳大利亚等采矿业发达国家，对矿井事故的应急救援工作十分重视，将应急避难所和救生舱作为地下矿山应急救援工作的重要部分进行了大量的研究，并有了多次成功营救的经验。例如，2006年12月美国西弗吉尼亚发生矿难后（12人被困，11人死亡），各州政府即制定了相关标准与法规，要求井下必须装置救生舱或避难所，2008年12月31日美国联邦政府在“地下煤矿强制安全标准（修订版）”中专门制定了矿用救生舱的标准。72、国内外矿山井下避难所建设情况目前，国外主要采煤国家使用的应急避难所主要有以下三种类型：永久性固定避难所（PermanentChamber）：在矿井巷道两侧地层中直接挖掘而成，主要布置在主巷或逃生路线上。利用贯穿到地面的钻孔，向避难所内持续提供输送新鲜空气，并实现与地面的通讯。临时性固定避难所（TemporaryChamber）：在矿井工作面附近的巷道或煤层中挖掘而成，依靠氧气瓶等设备为避难所提供一定时间的氧气。当该工作面停产后，临时性避难所即被废弃，避难所内密封门、氧气瓶、通讯、监测仪器等设备被转移到新的临时避难所中。可移动式救生舱（PortableChamber）：多数为舱体式结构，具有行进装置或者吊装、拖曳部件，能在巷道中移动，随工程进度不断改变位置。氧气瓶、通讯、监测仪器等设备均安装在舱体内。8Air,WaterandFoodAirTanksOxygenTanksPackedShelter软体式救生舱9机械结构：国外应急救生舱多数为整体式结构，舱体体积较大，欧洲某种型号可容纳15人的应急救生舱规格达到8m（L）×2.4m（W）×2.5m（H）；澳大利亚某公司的产品拥有可容纳4人、8人、12人、15人、20人、30人的6种规格。防护设计：国外应急救生舱多数只为隔绝有毒有害气体，舱体防护仅采用单层钢结构，隔温与防爆能力有限（如，美国救生舱承受的爆炸波压力为0.6MPa）。使用材料：国外大部分硬体救生舱的制造采用了钢质材料；软体舱多采用乙烯基等聚合材料或橡胶材料，在矿井灾变高温环境下，这些材料有可能分解生成某些有毒有害气体在救生舱内部扩散。（1）国外救生舱特点10移动方式：救生舱的移动方式主要有吊装、车轮、滑靴底拖、叉车托举等。氧气供应方式：国外应急救生舱中主要氧气供应方式一般是压缩空气和氧气钢瓶供氧。有毒有害气体处理：主要是处理二氧化碳，国外救生舱的标准要求将二氧化碳的浓度控制在0.5%以下，一般不允许超过0.8%。温、湿度控制：国外部分救生舱产品设计时主要考虑了平衡舱内人员的辐射热量，而没有考虑处理舱内二氧化碳吸收等必须的化学反应产生的热量；部分救生舱则通过舱体单层钢结构的自然热传导向外部环境传热来解决内部热量积累问题。（1）国外救生舱特点112.1国外救生舱特点具备基本功能，包括气密性、防护强度、隔热性、供氧等生存保障、有害气体去除、气体监测、通讯指示等，但具体指标不同防护时间：一般24~48h，虽MASH规定96h，但相关认证尚在进行中舱体强度：未见抗爆、抗冲击具体指标（MASH规定15psi）电源：美国、澳大利亚倾向无源（非煤有源）；南非采用铅酸蓄电池供氧：南非多采用化学氧；美国、澳大利亚、加拿大多用压缩氧空调：早期基本无空调，随着防护时间和环境适应性要求的提高，降温系统已成为必要组件。主要4种方式：电力空调、循环水降温、液态CO2汽化、通风降温舱内空气流动：具备促进舱内空气流动相关措施过渡仓结构：必要要求认证与实用：通过美国州政府许可或所在国相关部门许可，MSHA认证在进行中，加拿大RANA取得CE认证。各类产品均有实用12在巷道旁侧建立的避难硐室预留专用煤柱建立的避难硐室工作面之间建立的避难硐室2.2避难硐室的设置方式13国外救生舱开发情况南非：Survivair-RRC，硬体式美国：STRATA：硬体舱、软体舱、中继站ChemBio：主要为软体舱澳大利亚：MineARC：硬体舱加拿大：RANA：硬体舱、空气供给与废气处理设备德国：DREGER：硬体舱、快速充气站英国：Molecular：有害气体处理设备2.3国外井下避难所生产情况142.4国外对井下避难所的基本要求（1）南非避难所的设置。南非《矿山健康与安全规程》规定：长壁开采的工作面，距离工作面不超过750m的地点必须建立避难所；采用房柱式开采时，每1000m应设置避难所避难所的选址。必须考虑：从工作地点到避难所行走难易程度，如巷道高度、倾角、设备设施布置、人员方向迷失的可能性等；逃入避难所所需时间；随身佩戴自救器维持时间15（1）南非避难所容积。应能够容纳该服务区域内可能出现的所有人员，且每人占有容积不小于0.6m3（《强制执行的职业守则》规定为1.0~1.5m2）。避难所结构。两道风门结构，以便形成风障，防止有毒有害气体侵入。避难所设施。必须有供氧、通讯、报警设备及自救器、饮用水等，有效防护时间8～24h。2.4国外对井下避难所的基本要求16（1）南非避难所的指示。为了帮助矿工在低可视的环境下进入避难所，一般应采用三种指示声指示：在避难所入口设置警报器光指示：在避难所入口处设立报警灯物理指示：从工作地点到避难所设置生命绳（LIFELINE）避难所的维护。《矿产法》24.20.2.3规定：避难所和其他安全设施需要定期检查，检查的时间间隔由矿主咨询矿井督察后决定，或者由矿主指定专人调查后上交的报告决定；《矿山安全与健康法》16.1（1）规定：矿主须指定称职的专人定期检查避难所等安全设施，从而保证井下作业人员在发生爆炸、火灾或水灾时，有足够的逃生机会其他方面。包括员工培训、使用须知和方法、急救设备等方面的规定。17钻孔压风机避难所内设置的急救用品避难所内张贴的使用程序携带式卫生洁具18（2）美国2006年，西弗吉尼亚州政府率先对避难所做出规定，并对救生舱产品实施州政府批准，规定防护时间不得少于48h2008年12月，MSHA发布救生舱条例，规定2009年12月前所有美国煤矿井下必须配备避难所，保证所有入井人员都有灾变时期的避险位置，防护时间提高到96h。条例中对救生舱等避难所的设置提出了具体要求避难所设置要求：1）矿工在30min或更短时间内能够到达地面的矿山不需要布置2）足以容纳所有工作人员，包括经理、供应商、检测员及联邦监察员3）必须能够容纳邻近区域工作的最大矿工人数，包括轮班替换人员4）设置位置距离最近工作面不超过300m5）在距离工作面较远区域，两个避难所间隔不超过矿工1h的行进距离，即矿工距离任一避难所或安全出口的行进时间不超过30min2.4国外对井下避难所的基本要求19（2）美国救生舱的设置与管理要求1）救生舱摆放处的顶板及支护应在顶板管理平面图中明确说明2）矿井通风系统图中应准确标注逃生通道和救生舱的位置3）应对救生舱加以保护使其在运输、安装及存放中免受损伤4）如果检查显示救生舱受到的损坏已影响其正常功能，应停止使用救生舱停止使用时，应将该救生舱所服务区域的全体人员撤离，《矿山法》§104(c)所指的作业人员除外。停用的救生舱组件应根据生产商规定的技术指标进行更换、维修，以便重新使用5）放置救生舱的地点及周边区域在任何时候都不得放置影响救生舱组装或使用的机械设备、材料及障碍物等6）救生舱均应有醒目的标识或标记，包括救生舱上粘贴的由反光材料制成的救生舱标识和由反光材料制成、指向救生舱放置地点的方向标识20（2）美国救生舱的功能要求1）至少为每人提供15ft2（约1.4m2）的地面空间和30~60ft3（约0.85~1.70m3）的立体空间。如果废物在救生舱外处理，则气密室的空间与容积可计入在内2）可吸入气体应由压缩空气瓶、压缩氧气瓶、或地面安装了排风扇或空压机的矿井提供，并保证气体未被污染3）为每人提供的可吸入气体可维持96h，O2在18.5~23%之间，CO2平均浓度不高于1%且最大浓度不高于2.5%4）在使用期间，应对救生舱内的大气进行监测5）具有有害气体清除措施，有效清除CO、CO2、CH4等有毒有害气体6）当用户依照生产商的操作说明及定义的极限使用时，救生舱在全部满员情况下的体感温度不得超过95℉（35℃）7）应配备一套双向通信设施、照明、人体排泄物处理方法、急救物品、维修工具、符合要求的灭火器8）存储组件或给养的容器应密封、防水及防啃，醒目标注到期日期及使用说明21（3）加拿大加拿大采矿安全规程、其它安全规程或指南规定，每个