鹤煤三矿紧急避险系统的设计与研究.doc

鹤煤三矿紧急避险系统的设计与研究摘要 煤矿井下紧急避险系统是在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。紧急避险系统是煤矿井下安全避险“六大系统”的核心部分。鹤煤三矿现有的安全避险“五大系统”已进行改造，系统相对比较完善，而紧急避险系统特别是紧急避险设施建设起步较晚，矿井现有避难硐室不符合要求，因此对三矿的紧急避险系统进行研究与设计，制定了符合要求的紧急避险系统，提高了鹤煤三矿的防灾抗灾的能力。关键词 紧急避险；避险设施；六大系统；研究设计；设计方案1 矿井基本情况三矿隶属河南煤化集团鹤煤公司，始建于1956年，设计生产能力60万t/a，矿井2007年核定生产能力为135万t/a。本矿井开采二1煤，采用立井暗斜井多水平上下山开拓，分四个开采水平：一水平已采完；二水平主要为上山开采，开采基本完成；三水平目前主要开采区域；四水平为矿井主要开拓区域各水平均有完善的通风、供电、排水等系统。鹤煤三矿现有的安全避险“五大系统”（监测监控系统、井下人员定位系统、压风自救系统、供水施救系统和通信联络系统）已由矿方进行改造，系统相对比较完善，而紧急避险系统特别是紧急避险设施建设起步较晚，目前矿井现有避难硐室不符合要求。2 紧急避险系统的设计方案2.1 紧急避险系统的概念煤矿井下紧急避险系统是在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。紧急避险系统是煤矿井下安全避险“六大系统”的核心部分。2.2 设计原则矿井可根据自身的特点以满足矿井灾变条件下矿工避难需要为原则，其设计原则具体如下：1）合理布置。救生舱或避难硐室的部署位置主要考虑如下因素：避难空间及其保护的人员可能面临的事故；矿工工作地点与避难空间的距离；避难空间外部维持设施（压风、供电、供水等系统）与避难空间的连接；矿井发生事故时避难空间邻近区域的状况。2）满足所有人员。煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定中规定：井下有人工作的地点均应有避难所为其服务，避难所距工作地点的距离，以矿工在瓦斯煤尘爆炸、煤与瓦斯突出或矿井火灾等灾害事故应急避险情况下，佩戴随身携带的自救器能够安全到达为确定原则，井下避难设施的设置要与矿井避灾路线相结合，紧急避险系统应随井下采掘系统的变化及时调整和补充完善。3）最短时间内找到紧急避险设施。为保持人员在最短的时间内进入避难空间，考虑人员分布状况不同，依据以下原则进行设计：距离救生舱最近的人员向移生舱内逃生；距离自供氧式避难硐室最近的人员向临时避难硐室内逃；离地面钻孔避难硐室最近的人员向永久避难硐室内逃生；距离井筒最近的作业人员尽快升井向地面逃生；在救生撤离路线上设置清楚明晰的指路标识，让每个矿工都能通过指示路标找到最近的避难场所。4）方便避难人员快速进入。为有利于避灾人员方便快捷进入避难空间，在紧急出口处、避灾路线等地点都对救生舱或避难硐室位置进行了明显的标注，指引避难人员尽快到达避难所设置地点。2.3 自救器的选择三矿于2010年12月被鉴定为突出矿井。全部采用zh-30型化学氧自救器，额定防护时间不低于30分钟。主要技术特征如下：防护时间：中等劳动强度30min；静坐120 min；吸气中的氧气浓度：21%；呼气中的二氧化碳浓度：3%；吸气温度55；通气阻力：245 pa；产品重量：携带2.3 kg；佩戴1.8 kg；产品尺寸：16886162 mm；产品有效期：携带3年，库存5年。2.4 井下紧急避险设施的设计方案三矿采用立井暗斜井多水平上下山开拓，目前共有四个采区，分别为31采区、41采区、42采区、32采区。31采区为生产采区，41采区、42采区、32采区正在开拓。根据矿井开拓布置和国家安全监管总局、国家煤矿安监局关于印发煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定的通知（安监总煤装201115号），设计共布置三个永久避难硐室、一个临时避难硐室，暂不考虑可移动救生舱。其永久避难硐室分别位于41采区上车场附近、42采区上车场附近和32采区下车场附近，设计容纳人员80人，保护范围为所在采区及附近巷道等500 m以内的区域；临时避难硐室位于31采区的下部巷道内，设计容纳人员30人，保护范围为31采区500 m以内区域。永久避难硐室：长度60 m，硐室均为直墙半圆拱型，硐室净宽为4.0 m，净高为3.3 m，净面积为11.5 m2。硐室内设自救器储存硐室和蓄电池硐室各一座，均为直墙半圆拱型，硐室净宽为3.2 m，净高为2.8 m，净面积为7.9 m2，长4.5 m。硐室通道主要考虑设备运输的需要，呈直墙半圆拱断面，净宽净高=3.2 m3.0 m，净断面8.5 m2。临时避难硐室：长度28m，硐室均为直墙半圆拱型，硐室净宽为4.0 m，净高为3.3 m，净面积为11.5 m2。硐室内设自救器储存硐室和蓄电池硐室各一座，均为直墙半圆拱型，硐室净宽为3.2 m，净高为2.8 m，净面积为7.9 m2，长4 m。硐室通道主要考虑设备运输的需要，呈直墙半圆拱断面，净宽净高=3.2 m3.0 m，净断面8.5 m2。2.5 避难硐室的支护方式根据煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定，避难硐室应采用锚喷、砌碹等方式支护，支护材料应阻燃、抗静电、耐高温、耐腐蚀，顶板和墙壁的颜色宜为浅色。三矿避难硐室均布置在煤层底板砂质泥岩、泥岩及灰岩中，采用锚网喷加混凝土砌碹进行二次支护，喷射砼厚度为100 mm，砌碹砼厚度为300 mm，实际施工过程中，可根据围岩情况适当调整支护方式。2.6 避难硐室的系统组成为了保证避难硐室内人员的生存和设备的正常运行，共设置了七大系统，分别为密闭空间系统、供氧系统、环境控制系统、监测监控系统、人员定位系统、通讯系统和附属系统。1）密闭空间系统。避难硐室的密闭空间系统包括防护密闭门和防护密闭墙、密闭门和密闭墙，分别设置在避难硐室的两端，防护密闭门抗冲击压力不低于0.3 mpa。防护密闭门上设观察窗，门墙设单向排水管和单向排气管并加装手动阀门。过渡室内设压缩空气幕和压气喷淋装置。2）氧气供给保障系统。永久避难硐室内按规定配备隔绝式自救器96台，自救器型号为：zyx-45，有效防护时间不低于45分钟。三矿新增井下压风及自救管路：41采区永久避难硐室（80人）敷设1084 mm无缝钢管100 m；42采区永久避难硐室（80人）敷设1084 mm无缝钢管100 m；32采区永久避难硐室（80人）敷设1084 mm无缝钢管100 m；31采区临时避难硐室（30人）敷设893.5 mm无缝钢管50 m。当压风系统故障时，可通过自备的瓶装氧气向避难硐室供氧，设计按照供氧量不低于0.5升/分钟人、防护时间不低于96小时计算，永久硐室配备20支wga267-60-15型高压氧气钢质无缝气瓶，并配套有减压器、流量计、消声器等，以保证安全使用。3）环境控制系统。环境控制系统主要分为温度控制系统、湿度控制系统和空气净化系统。当灾害发生后，若矿井供电系统没有发生故障，可以通过空气净化一体机、空气调节系统来控制硐室内部环境；若矿井供电系统发生故障，可通过蓄冰空调调节温度，通过循环风和吸附剂控制湿度，通过化学吸附剂进行空气净化。环境控制系统处理能力必须达到煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定要求。4）安全监测监控系统。利用矿井现有的安全监测监控系统（kj101n），在各避难硐室设置监测监控系统分站，并设置相应的传感器，对避难硐室过渡室内的氧气、一氧化碳，生存室内的氧气、甲烷、二氧化碳、一氧化碳、温度、湿度和避难硐室外的氧气、甲烷、二氧化碳、一氧化碳进行检测或监测。并且把监测的情况及时上传至矿井地面调度室，为煤矿井下发生紧急情况时的抢险救灾提供参考。安全监测监控系统进入避难硐室前20 m的信号传输线应采取保护措施。5）井下人员定位系统。利用矿井现有的kj133型井下人员定位系统，在各避难硐室设置人员定位系统基站，在避难硐室入、出口处设置人员定位分站。并且把监测到的人员进出紧急避险设施的情况及时上传至矿井地面调度室。人员定位系统进入避难硐室前20 m的信号传输线应采取保护措施。6）通信联络系统。利用矿井现有的调度电话通信系统，在各避难硐室分别安设直通矿调度室的直通电话2部；在各避难硐室设置无线通信系统基站，设无线移动电话2部，以保证事故状态下与调度室保持联系。通信线路进入避难硐室前20 m应采取保护措施。7）附属系统。附属系统应能够保证救援人员到来之前，维持硐室内避难人员的基本生活需求，包括食物、供水系统、供电照明系统、卫生设备、标志标识、救护物品、灭火器和工具等。食物：配备的食品发热量不少于5000千焦/天人。供水系统：分为自备饮用水和供水管路供水两种，饮用水不少于1.5升/天人；主要通过井下消防、洒水管路完成，在避难硐室内设置石英砂及活性炭过滤器对原水做进一步处理，以达到饮用水标准。供电照明系统：避难硐室的供电照明电源引自就近的变电所，照明电压为127 v，照明变压器为zbz-4.0/m，660/127v矿用隔爆型照明信号综合保护装置，照明灯具为dgs20/127y型隔爆型荧光灯，照明电缆为myq-500煤矿用阻燃移动橡套软电缆。要求使用专用供电线路，线路上不得分接任何其他负荷。硐室内部设有蓄电池，正常情况下由变电所对蓄电池充电，事故情况蓄电池作为应急电源。硐室内配备有逃生用的矿灯，备用系数不低于1.2。卫生设备：备有机械打包式马桶，可对人体排泄物打包密封。标志标识：硐室内部设有清晰可见的标志，各设备张贴使用说明，指导避难人员进行自救。救护物品：急救箱内配有体温计、包扎带、止痛药等，可对伤员进行简单的救护。此外，硐室还配备红外摄像仪、工具箱和灭火器等辅助设施。3 结束