常村煤矿安全防护体系设计方案2221008.doc

新型安全防护体系建设方案解说词 2009年12月潞安环保能源股份有限公司常村煤矿新型安全防护体系建设方案解说词我国是矿产资源比较丰富的国家，这些资源的开采，为国民经济建设提供了强有力的支持。但由于我国矿井生产技术水平的相对落后，在国内主要采取井工开采方法等多方面的原因，导致各类矿难事故时有发生，严重威胁着矿井的安全生产和社会的稳定、和谐，这已引起党中央及各级政府的高度重视。常村煤矿为国家重点煤矿，矿领导十分重视矿井的安全生产，每年对矿井的安全都投入大量的资金，自投产以来，未发生安全事故，但是随着矿井开采的深入，矿井的开采环境逐渐恶化，瓦斯涌出量变大，矿压升高，地质条件复杂，虽然矿井的安全设施以及安全监测监控已很完善，但在今后的生产中也极有可能发生事故，这就时刻考验着矿井的安全防护体系，目前矿井的安全防护体系还是采用传统的防护体系，在发生事故时很难保证矿工的生命安全。因此建设新型安全防护体系，用于被困人员的应急避难，保障职工的生命安全就显得尤为重要。在公司领导的高度重视下，潞安集团联合北京科技大学通过调研发现，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，将应急避难硐室和救生舱作为地下矿山应急救援工作的重要部分，并有了多次成功营救的经验。国外采矿业发达国家矿井安全生产具有较高的水平及完善的法律法规制度，为矿井的安全防护提供了极大的安全保障。为改善常村煤矿安全防护水平，提高矿井抗灾变能力，北京科技大学与潞安矿业集团、陕西重生矿业科技有限公司合作，先后开展了“矿用可移动式救生舱”、“矿用避难硐室”项目的研究。目前，潞安集团拟在常村煤矿N3采区配备首批矿用可移动式救生舱，并配合在建的永久避难硐室，组成井下大规模避难网络，为井下职工的生命安全提供了有力保障。 1 现有条件常村煤矿1995年9月26日投产，1997年达产，原设计生产能力400万吨， 2004年核定生产能力600万吨，目前生产能力为600万吨。常村井田含煤地层为下二迭系山西组及上石炭系太原组，含煤地层总厚163.36m，含煤1017层，煤层总厚11.25m，含煤系数为6.9%。地质构造本区地质构造以褶曲为主，地层走向近南北，向西倾斜，倾角36。东部以单斜为主，伴有近东西向波状起伏；西部为近南北向褶曲。（1）褶曲本区姬村以东，基本为一向西倾斜的单斜。姬村以西，则为近南北向的相互平行的背、向斜。（2）断层井田断层不发育，除北部文王山南断层和东南边界安昌、中华两断层及西南边界藕泽断层较大构成常村井田自然边界外，井田范围内尚发育有四条落差2030m和两条落差510m的小中型断层。由于断层不十分发育，在采掘过程中揭露3m以下断层17条。矿井开拓方式常村煤矿开拓方式为立井多水平盘区式开拓，分2个水平开采，第一水平（目前的生产水平）为+520m水平，主要运输大巷布置在3号煤层下约30m岩层中，开采3号煤层的浅部；第二水平为+470m水平，开采3号煤层的深部。首采区位于常村井田东中部，采区划分为向两翼扩展。现有S3-4、S5-2、N3-2、N3-8四个放顶煤综采工作面。水文地质状况常村井田内包含15个含水层，即中奥陶统马家沟组灰岩岩溶含水层、太原组K2、K3、K4、K5灰岩岩溶裂隙含水层、山西组K7砂岩裂隙含水层、3号煤层顶板砂岩裂隙含水层、下石盒子组K8砂岩裂隙含水层、上石盒子组基岩风化带裂隙含水层、第四系下更新统孔隙含水层、第四系中更新统孔隙潜水含水层等。本矿井在采掘过程先后揭露的断层落差均小于30m。目前矿井水主要为3号煤层顶板砂岩水，占总涌水量的95.4%；底板K2灰岩水约为5m3/h，占总涌水量的2.85%；陷落柱内的水3m3/h，占总涌水量的1.7%；无断层水。常村煤矿目前开采范围内，矿井正常涌水量为250m3/h，最大涌水量为550m3/h。矿井瓦斯煤尘根据常村煤矿2009年瓦斯鉴定结果，矿井瓦斯绝对涌出量70.23m3/min，相对涌出量5.27m3/t；CO2绝对涌出量17.08m3/min，相对涌出量1.24m3/t。2006年经山西煤矿安全装备技术测试中心检验：3号煤层煤尘具有爆炸性，煤层自燃倾向性等级为类不易自燃。矿井通风系统常村煤矿井通风方式是中央主、副立井和西坡进风立井进风，中央回风立井和西坡回风立井回风的分区式通风。主扇工作方法均为机械抽出式。矿井生产现状常村煤矿目前共布置有3个综放工作面（2个主采面、1个配采面）、2个安装回撤工作面，9个综掘工作面、5个炮掘工作面，常村煤矿现为“两采一补”的高效集约化生产格局。三个采区组织生产，生产采区均采用三巷布置，分别是胶带巷、轨道巷和采区回风巷，通风、运输、提升、排水、供电、防尘等系统完善。全矿井设置综采一队、综采二队和综采预备队3个综采队，8个综掘队，1个综掘预备队、1个开拓队、5个炮掘队。根据煤矿事故统计和救援经验，在矿井发生事故第一现场因爆炸、坍塌等伤害立刻遇难的人员仅占事故总死亡人数的10%左右，绝大多数矿工的遇难是由于爆炸后其附近区域氧气耗尽、含有高浓度有毒有害气体、逃生路线被爆炸阻断而无法及时撤离到安全区域造成的。因此，在煤矿事故中，无法及时转移、长时间暴露于有毒有害的气体环境中导致窒息是造成人员伤亡的最直接原因。基于以上考虑，若矿井中存在密闭空间，此类密闭空间具有以下特点：足够坚固，能够抵御一定的外部危害因素的冲击。在欧美各工业发达国家，应急避难空间方面的研究已经比较广泛，并逐渐开始应用于采矿、危化品生产、加工、储存等行业，并且已经有过多次救援成功的案例。目前，矿井中使用的应急避难空间主要有以下三种形式：（1）矿用可移动式救身舱（2）临时避难硐室（3）永久避难硐室2 设计目标常村煤矿新型安全防护体系的设计构建，以提高矿井安全防护和应急救援水平，保护矿工的生命安全为最终目标。通过分析常村煤矿的安全生产条件，结合救生舱和避难硐室的技术特点，合理协调和组织防护体系的各个要素，构建起覆盖全矿井的安全防护网。（1）在常村煤矿N3采区建立以避难硐室及16台矿用可移动式救生舱为基本避难单元的采区安全防护网。全矿井设置避难硐室7个（其中包括避难能力为80100人的永久避难硐室2个，避难能力为40人左右的临时避难硐室6个），矿用可移动式救生舱62台，每台可移动式救生舱可容纳避难人员8人。整个安全防护网构建完成后，可容纳避难人数800人左右，覆盖井下各个作业地点，为井下职工营造一个安全的工作环境，实现矿井本质安全的宏伟目标。2.2 设计原则（1）多点布置根据各工作面人员分布情况，掘进头放置两台舱，每舱可容纳8人，共16人，采煤工作面每个顺槽放置两台舱，共四舱可容纳32人，以满足工作面人员的避难空间。临时避难硐室为其他未能进入可移动式救生舱的避灾人员提供避难空间，每三个工作面集中布置一个临时避难硐室，可容纳40人。永久避难硐室利用贯穿岩层到达地面的钻孔为避难硐室内持续地输送氧气、实现通讯。永久避难硐室为整个采区避灾人员提供避难空间，在一个采区布置一个，可容纳80100人。（2）一人一位本着“安全为天”的原则，通过设置可移动式救生舱、临时避难硐室和永久避难硐室保证井下每名矿工在灾害发生时都有自己的避难空间。确立井下工作人员与避难位置的一一对应关系。同时，在编制劳动定员标准时，要将人数落实到井下采、掘、机、运、通等各个环节、各个岗位，凡是能够计算和考核工作量的班组或工种岗位都要有科学合理的劳动定额，实行定额、定员管理，严禁两班交叉作业；优化劳动组织，合理安排队组编制，减少管理层次和工作环节；逐步推行井下人员管理监测系统，及时准确掌握入井人数和入井人员的工作区域；实行“限员挂牌”制，在井口、采区及采、掘工作面现场设牌板，真实标明核定的每班作业人数和实际每班作业人数。（3）就近避难1）距离可移动式救生舱最近的人员向移动救生舱内逃生（主要是工作面作业人员）2）距离临时避难硐室最近的人员向临时避难硐室内逃生（主要是巷道沿线及机头零散作业人员）3）距离永久避难硐室最近的人员向永久避难硐室内逃生（主要是采区零散作业人员），巷道内将各个避难点做出明确的标示，距离明确以便及时辨认。4）距离井筒最近的作业人员尽快升井向地面逃生。（4）入舱便捷为方便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位置进行了明显的标注。为了帮助矿工在昏暗光线环境下进入救生舱，采用发声定位、视觉定位以及移动定位等三种方法，或者将三种方法融合。发声定位是一个装在救生舱入口的警报器；视觉定位是在救生舱的入口处有个闪光灯；移动定位是指在巷道中布置一些可观察的运输带、绳子、网线、塑料板等，矿工们遇到这些移动标志，即可循其指引顺利到达救生地点。3 新型安全防护体系构建常村煤矿新型安全防护体系的构建是一个逐步完善的过程。目前，主要以N3采区为示范基地，分阶段完善S3、S5、S6等采区防护体系的建设的工程，并逐渐建立覆盖全矿井的安全防护网。3.1安全防护体系的构成要素常村煤矿N3采区构建的新型安全防护体系是我国矿山事故预防和救援领域的一次巨大探索，结合我国矿山安全管理的现状，形成适合我国矿井条件，并且符合矿山安全生产法律法规的安全防护体系。该体系由一系列的设备和设施构成，各构成要素按一定的组织形式和结构方式相互衔接构成一个整体，同时根据其特点和运行的方式编制矿山安全培训规程，通过对矿工的培训教育从根本上提高矿山的安全防护水平。 安全防护设备和设施是该系统的核心组成部分，在应对矿井灾害和保证矿工生命安全中具有十分重要的作用。主要的设备和设施有：隔绝式化学氧自救器、矿用可移动式救生舱和应急避难硐室。矿井安全生产系统是指目前整个矿井的供风、供电、信息传输、通风、通讯、中央控制和其它辅助系统，避难空间内的各个系统只有和矿井现有系统合理的对接，纳入矿井现有系统中才能充分的发挥作用。3.2安全防护设备和设施3.2.1煤矿用自救器目前常村煤矿均采用ZH30隔绝式化学氧自救器，该自救器主要在矿井或其它环境空气发生有毒气体污染及缺氧窒息性灾害时，现场人员及时佩戴，保护人员正常呼吸并逃离灾区。根据常村煤矿灾变演练试验，该自救器正常工作时间能保持30min，是目前矿山企业普遍采用的自救器材。1、ZH30隔绝式化学氧自救器适用环境（1）不受使用环境中窒息性气体和氧的浓度的限制；（2）使用环境温度040 ；（3）供煤矿井下作业人员在发生火灾、瓦斯爆炸或瓦斯突出等自然灾害时，救护队员在呼吸器发生故障时，安全撤出灾区使用；（4）供其它环境在有毒有害气体或缺氧环境中使用。 2、ZH30隔绝式化学氧自救器特点 （1）初期生氧起动装置采用氯酸盐氧烛，生氧快，安全可靠； （2）采用KO2片生氧剂，生氧均匀充足，粉尘少。性能稳定，吸气温度低，呼吸阻力小；（3）采用玻璃纤维复合尘垫，阻尘效果好，佩戴舒服；（4）成本低廉，操作简单，方便携带；（5）实用性强，隔绝性强，不受外界环境影响。3.2.2矿用可移动式救生舱国家安监总局副局长杨元元在矿用可移动式救身舱验收现场会讲话中对“矿用可移动式救生舱”的科研成果给予了高度评价。他说；当前，国家对煤炭安全生产非常重视，中央领导多次就该方面工作作出重要批示，把煤矿安全生产提到了党的执政能力的高度。我国是世界第一煤炭生产大国，生产和安全技术装备也应该是世界一流的1、救生舱的性能、参数陕西重生科技有限公司首批J MAH-96/8 A型矿用可移动式救生舱为组装式钢结构，长6.3m，宽1.4m，高1.8m，全重10.5t。额定救援人数8人，能在外部动力供应中断时救援支持时间96h。舱体能阻隔外部有毒有害气体，气密性符合要求。同时舱体结构能抵抗2.3MPa以下的爆炸波冲击力。可移动式救生舱主要技术指标：整体外形尺寸：长 6300mm 宽 1400mm 高 1800mm；舱门尺寸： 高 850mm 宽 600mm；紧急逃生门尺寸：600mm；紧急逃生门离地高度：900mm；舱门离地距离：300mm；整体重量：10.5103 kg；动力供应： 380V或220V；隔离环境：密封；防护等级：矿用防爆；保护标准：空气气体密封隔离；防护环境：非强腐蚀性气体或液体；救生舱舱体抗爆炸冲击波能力：不超过2.3MPa；标准防护温度：瞬时温度1200，260下持续12h，舱内温度30以下；最大拆装尺寸m；拖动方式：轨道车轮或滑靴拖动；供氧方式：压缩空气、高压氧瓶、化学氧；通讯联络：井下电话、主动或无线呼叫系统；食物储存量：舱内备有足够最大承载人数天数的食物和水；舱内装备最大功率：60W。2、救生舱的系统组成矿用可移动式救生舱研究目的在于适应中国复杂的煤矿作业环境，具备抗爆、防水、防毒、防火、耐高温等多种功能，足以满足我国大部分煤矿中可能存在的多种灾害的防护要求。同时，由于煤矿开采属于危险程度较高的行业，使得可移动式救生舱也能够满足金属矿山、危化品生产、储存企业、公共场所应急避难等大多数救援场所的危险防护指标。（1）舱体结构1） 机械结构：矿用可移动式救生舱舱体创新性的采用了分体组装式设计，整舱采用统一规格的舱体单元连接组合而成。在整体尺寸上，可移动式救生舱充分考虑了煤矿矿井的复杂条件，整舱可拆卸成基本单元后进入煤矿井下，也能够采用单轨吊运输，最后在煤矿巷道中现场组装，并能满足舱体的密封性要求。2） 防护设计：矿用可移动式救生舱不仅在气密性上满足了隔绝矿井有毒有害气体环境的要求，还充分考虑了煤矿矿井常见的瓦斯、煤尘爆炸、火灾等严重事故。经过巷道模拟爆炸试验的检测，救生舱舱体外部钢结构有足够的强度抵御瓦斯甚至煤尘爆炸的直接冲击。对于可能出现的高温环境，救生舱内填充了高性能的隔温材料，并且在整舱内外连接上，采用了特殊的设计，完全阻断了金属热桥，避免了热量直接通过金属等热传导性优良的介质传入而导致舱内升温过快，能有效阻隔外部高温环境对舱内人员的直接伤害。3） 使用材料：救生舱内部尽量地避免了使用可能分解产生有害物质的有机材料，将舱内可能出现微量污染物的材料种类降到了最低点，既能减少舱内未知污染源的种类，也能减轻有毒有害气体去除设备的负荷。4） 移动方式：矿用可移动式救生舱具备多种移动机构。整舱、舱体单元均可通过顶部吊装孔吊装，也能采用叉车运输；整体救生舱底部可根据使用现场要求选装滚轮或者滑靴中的一种行进机构，能有效地适应不同的矿井巷道条件。（2）氧气供应矿用可移动式救生舱采用供氧多级防护的设计，包括矿用压风管路、压缩氧气钢瓶、化学氧、压缩氧自救器四级防护，保证舱内可靠供氧。（3）有毒有害气体处理矿用可移动式救生舱中空气净化器的净化性能经检验，能有效地将舱内二氧化碳、一氧化碳及其它微量污染物含量控制在标准容许范围内。（4）舱内温湿度控制可移动式救生舱中采用专门设计的蓄冷空调控制舱内温湿度，依靠舱内冷量储存有效地解决了舱外持续高温环境下的舱内制冷除湿问题。（5）动力供应救生舱主要的动力供应系统是专用隔爆电源箱，内部采用镍氢蓄电池组。平时依靠矿内电源充电维持，在外部电力供应突然中断的情况下，满足救援时间内救生舱的电力消耗，且在使用过程中，能够向外传输电池工作状况，使矿井监测部门或救援部门能实时掌握救生舱内电源工作状态。（6）监测系统 采用救生舱专用传感器对舱内、外总气压、氧分压、二氧化碳分压、温度和湿度等舱内大气环境的主要特征参数进行实时监测，为舱内人员提供生命维持设备操作指导依据，并能通过矿井监测分站将舱内、外环境特征参数传输地面中央调度平台。（7）通讯系统救生舱内的通讯系统采用有线通讯和无线通讯两种方式。救生舱预留了有线电话线路安装孔位，可在下井后根据具体的矿井设置有线电话。同时设置无线通讯方式，采用超低频透地通信系统，以大地为传播媒介，通过无线电波透过大地来实现地面与井下通信的一种方式。（8）附属设备包括舱内和舱外两部分。舱内附属包括食物、水、便携式气体检测仪、垃圾桶、急救箱、工具箱、使用说明书、自救指南、用于缓解压力的读物；舱外包括救生舱附近区域的荧光标识、导向绳、灭火器、状态指示灯等。4 可移动式救生舱的应用（1）救生舱的工作状态救生舱布置在矿井巷道中，其工作状态分为以下两种：1）待机状态在矿井巷道内，救生舱绝大部分时间处于等待紧急使用的状态，称为待机状态。在待机状态下，救生舱内蓄电池组充电器与矿井供电系统连接，持续充电，在保持舱内总电量储备的同时维持救生舱内外监测仪表和通讯设备工作，检测舱内外环境参数，并通过接入矿井通讯网络的舱内通讯设备向井上传输。2）救援状态救援状态指矿井发生事故后，无法及时撤离的作业人员进入邻近的救生舱，依靠救生舱提供的生命维持系统生存。救生舱在救援状态下可能存在以下两种情况：事故发生后，矿井压风、供电网络未受损坏或仅局部故障，在救生舱内避难的人员还能够依靠矿用压风管路供应氧气，矿井电源仍然对舱内蓄电池保持电力供应。当矿井事故较为严重时，与救生舱对接的矿井压风、供电系统完全中断，救生舱在为被困矿工提供避难空间时，无法获取外部能源供应，只能依靠自身储备独立维持舱内人员的生存。独立维持状态是救生舱实施救援任务的极限状态，舱内空气环境、热环境水平低于有外部动力供应的情况，只能维持8名避难人员96小时的生存时间。（2）救生舱在救援工作中的应用1）矿井发生事故时，井下矿工必须服从指挥部命令响应应急预案，对所发生事故的状况、自身所处环境等信息作出判断，确定下一步行动，优先考虑迅速升井或者撤离到其它安全区域；在不具备升井条件时，沿避灾路线进入避难空间。2）井下人员经过对所掌握信息的判断，及时沿着指定避灾路线向最近的避难空间转移（转移过程中必须佩戴隔绝式氧气自救器）。3）矿工到达救生舱位置后，迅速打开舱门，若舱门被障碍物阻挡或因其它原因无法开启时可打开舱尾应急门，进入救生舱后关闭舱门。4）进入救生舱后，不得随意摘除自救器。在20分钟内，舱内人员开启环境监测仪表，对舱内氧气、二氧化碳、一氧化碳、硫化氢浓度以及温湿度进行检测，同时开启压风供氧装置开始向舱内提供压缩空气。若压缩空气管路出现故障无法供气或供气量不足，应立即开启舱内压缩氧气供应系统。当舱内仪表均语音提示气体浓度正常后，舱内人员方可摘除隔绝式氧气自救器。5）避难人员在舱内所有活动必须遵照救生舱操作指南。在舱内仪器语音提示及救生舱救援手册指导下，完成更换药剂、调节氧气供应流量、开启或关闭空调风道等操作，并通过舱内通讯设备与井上指挥中心取得联系，反馈信息，引导救援；其余大部分时间保持静坐状态，按规定摄入食物和饮用水，减少身体消耗，降低水分及热量散失。4.1.1避难硐室避难硐室具有容纳人数多、节省巷道空间及救援系统齐全等特点。常村煤矿是国内首家建立应急避难硐室及其相关救援体系的煤矿单位。根据避难硐室的救生系统布置及容纳人数等方面的不同，将其分为永久避难硐室和临时避难硐室。1、永久避难硐室永久避难硐室的设计总体分为：功能设计、结构设计和系统设计。（1）永久避难硐室功能设计避难硐室建立的目的是防止井下作业人员在事故中受到伤害。因此，避难硐室功能的确定应该以矿井可能发生的事故为依据。矿井常见事故包括：煤与瓦斯突出、瓦斯、煤尘爆炸、火灾、冒顶片帮和水灾等。因此矿井永久避难所具备坚固、防火、防爆、密闭、独立供氧等功能。避难硐室更好的结合了矿山煤层开采工艺的技术特点，满足了一次救援人数多、安全性能高、造价更合理的矿山安全救援要求。避难硐室通过多重支护设计保证了硐室的强度与密闭性能，内部构建有生存环境保障系统，环境监控、通讯系统，生命保障系统，为避难人员等待救援提供了时间保障。（2）永久避难硐室结构设计综合考虑选址、规模、整体尺寸、支护、内部布置等方面因素，。参考国外避难硐室的设计并结合常村煤矿采掘现状，避难硐室的结构设计如下：1）选 址目前永久避难硐室的位置确定在正在回采的N3采区距离N翼辅助进风巷50m处的轨道上山与皮带上山之间。在该处设置永久避难硐室主要是为N3采区附近的瓦斯监测人员、充电硐室人员、维修人员等零散作业人员以及在发生事故时能够从采区就近逃出等作业人员提供避难场所。 2）规 模永久避难硐室的容纳规模在80100人之间。考虑到常村煤矿N3采区的人员分布情况，本避难硐室确定最终的容纳规模为80人。3）整体尺寸避难硐室设置在N3轨道上山与皮带上山之间。避难硐室两端各留出5m距离作为自身防护距离。因此避难硐室尺寸设计为长39m、宽3.5m、高3.05m，避难硐室的下部留有底拱防止在应力作用下发生变形。4）支 护一次支护采用让压锚杆锚索+双钢筋托梁+金属网片+喷射混凝土联合支护；二次支护采用单层钢筋混凝土；三次支护采用钢筋混凝土壁后充填，起到密闭和缓冲的作用。5）布 置永久避难硐室的内部分为缓冲区、避难区、救护区和卫生区。缓冲区是为去除逃生人员进入避难区时所带入的有毒有害气体而设立的；避难区是逃生人员进入避难硐室后的主要活动空间；救护区是对在逃生过程中受伤人员进行紧急救助的区域，此区域备有常用的救护器材和药品；卫生区的设立是为了满足逃生人员在避难硐室内部生存的需求。（3）永久避难硐室系统设计永久避难硐室的系统组成包括防爆密闭门、防爆密闭墙、空气循环系统、空气幕系统及其附属系统。1）防爆密闭门防爆密闭门的设计遵循灵活、快捷、手动、密闭性良好等原则。门体要求能够抵御瞬时1000高温、1.5MPa的爆炸冲击波、有毒有害气体对人体的伤害。门体的结构设计采用绕流和分流技术。2）防爆密闭墙防爆密闭墙同样要求能够抵抗瞬时1000高温和1.5MPa的爆炸冲击波。通过采用C40强度的混凝土并配筋来实现要求。为了加强其抗冲击波能力，墙体设计施工成楔形。3）空气循环系统永久避难硐室内部的空气循环是通过与地面贯通的钻孔实现的。进风系统将压风管路从地面钻孔中直接送入到永久避难硐室内。在避难硐室内部布置成弥撒式和防护罩式相结合的布气系统，最后通过回风管路实现避难硐室内的空气循环。整个避难硐室内始终保持300400Pa的正压，防止毒害气体的渗入。4）空气幕系统空气幕系统安装在两端防爆密闭门处，目的是阻隔逃生人员进入避难硐室时有毒有害气体的进入。空气幕系统的动力采用高压空气，系统的启动与硐室密闭门相连动，使得在密闭门打开后，在门口形成了气幕门。5）附属系统附属系统包括通讯系统、电力系统、监控系统、医疗系统、照明系统等。这些附属系统能保证避难硐室内部人员在救援队伍赶来之前，保持良好状态的。2、 临时避难硐室临时避难硐室采用引入矿井下的压风管路实现空气的供给和置换。同时，为了保证在压风系统中断的情况下，避难硐室内部的避难人员能继续生存，临时避难硐室内部放置了空气净化一体机，吸收避难人员呼出的二氧化碳同时释放出氧气。（1）临时避难硐室功能设计临时避难硐室的防护功能与永久避难硐室相似，主要是针对瓦斯突出或瓦斯涌出、煤尘火灾、爆炸等事故。在事故发生时，能够在有限的时间内为避难人员提供生存空间。（2）临时避难硐室结构设计临时避难硐室的结构设计包括避难硐室的选址、规模、整体尺寸、支护、内部布置等方面的内容。1）选 址基于临时避难硐室容纳的人数较少，且其没有钻孔与地面直接相通，所以临时避难硐室的布置是尽量选在两个工作面或三个工作面之间的合理位置。目前N3采区有多个工作面，N3采区的临时避难硐室设置于N3-7和N3-8两个工作面之间，主要用于服务这两个工作面间的瓦斯监测人员、充电硐室人员、维修人员等零散作业人员。2）规 模由于临时避难硐室主要服务于某两工作面或三个工作面之间，所以其设计规模只需要满足工作面作业人员以外的人数要求。目前，N3-7掘进工作面和N3-8综采工作面临散作业人员数在同一时段最多可达30人，因此该处临时避难硐室的规模设置为40人。3）整体尺寸根据临时避难硐室容纳的人数和设备要求，尺寸设计为：宽5000mm、直墙高1300mm、半圆拱高2500mm、仰拱深500mm，进深为了防止盲巷设计成5500mm。 4）支 护临时硐室的支护采用锚杆-锚索-喷射混凝土相结合的支护方式。基于成本和临时避难硐室的服务年限得考虑，临时避难硐室没有设置密闭缓冲层。5）内部布置临时避难硐室主要分为缓冲区、避难区和卫生区。食品、医疗药品等生存必需品被安置在避难区内，有效利用内部空间。（3）临时避难硐室系统设计永久避难硐室的系统组成包括防爆密闭门、防爆密闭墙、空气循环系统、空气幕系统及其附属系统。1）防爆密闭门临时避难硐室防爆密闭门能够抵御瞬时1000高温、1.0MPa的爆炸冲击波、有毒有害气体对人体的伤害。2）防爆密闭墙防爆密闭墙能够抵御瞬时1000高温和1.5MPa的爆炸冲击波。墙体材料的设计同永久避难硐室。3）空气循环系统临时避难硐室内部供氧方式分为两种：压风供氧方式，高压氧气瓶供氧方式。4）附属系统临时避难硐室的附属系统包括通讯系统、监控系统、医疗系统、照明系统等，能够为避难人员等待救援人员到来赢得时间。4.2矿井安全生产系统4.2.1矿井信息平台1、KJ95N型监测监控系统（1）主要功能KJ95N型监测监控系统是对矿井瓦斯、风速、CO、烟雾、温度、风门开关、各种机电设备开停等参数及运行情况进行监测。系统传输速率为1200/2400bps、传输方式为RS485、最大传输距离20km、模拟量传感器信号制式2001000Hz、开关量传感器信号0.5mA，无源接点。计算机网络不得低于10/100M，集线器8口。（3）系统分布 线缆悬挂在所有巷道规定地点；工作面、巷道回风口、皮带机头、测风站、进风井口、回风井口等地都安装有相应的环境传感器；各采区变电所对应的掘进及回采工作面都安有断电及馈电传感器；分站大都安装在进风大巷轨道上下山，顺槽进风巷；电源取自各采区变电所；主机设置在202监控室。2、人员定位系统 KJ251终端以浏览器/服务器（B/S）结构进行搭建，接口是网络交换机，两个以太网光口，波长1310nm单摸光纤，速率10Mbps/100bps，发射功率-13dBm，接受灵敏度-25 dBm，采用RS485数据传输。3、环网平台系统 KJJ58环网交换机是数据交换传送设备，为具备以太网或RS485接口的设备提供传输通道，具备以太网余功能（恢复时间500ms），有14个RS485或RS232通讯接口，单摸光纤发射功率-16dBm，接受灵敏度-31 dBm，光缆衰减小于0.4dB/km，传输距离最大为20km，双绞线最大传输距离100m，RS485通讯介质采用矿用阻燃屏蔽电缆，最大传输距离6km，功耗不大于100W。4.2.2生产系统1、供电系统现有矿井供电现状：工作面移变为6000/1400/660V。应急救援安全防护体系供电现状为：受电电源为交流220V（主要用于电磁阀等控制）和交流380V两种电压，受电设备单台功率为3kW。基供电原理流程如下：工作面移变（6000/1400/660V）工作面400A馈电开关（660V）10KVA照明综合保护开关（输出380V、220V）救生舱（避难硐室）。2、压风和静压供水系统目前，常村煤矿水平大巷采用5寸喷塑管，各交叉点安装一个三通向各采区供风、供水；采用4寸喷塑管向采掘工作面供风、供水；每隔50m预留一个三通与13-25000mm高压胶管连接，作为消防、防尘设施；工作面水压大于等于1.2MPa，风压大于等于0.8 MPa。本设计所需的用风、用水地点均可以与矿井原风、水管路对接，不需要重新敷设管路，满足风水供应要求。4.3各个系统的对接与安全防护体系的构建安全防护体系是由各个要素按照一定的组织形式和结构方式形成的有机整体，只有合理的组织救生舱、避难硐室、信息处理平台等各个要素的对接才能使系统安全高效的运行。4.3.1救生舱和避难硐室布置1、救生舱布置原则根据国外的经验数据，矿工距离避难空间的最大距离不能超过1000 m，这个距离是自救器正常使用50%时间段内人员正常行走的经验数值。因此不同区域的避灾人员应该在自救器使用时间范围内就近进入避难空间。救生舱避灾人员逃生的最大距离要基于人员在合理的状态下采用合理的装备以合适的行走方式在自救器持续时间限度内行走的距离。采用自救器持续时间的50%内能行走的距离，原因如下：1）危险环境中的人员的不安、焦虑会对自救器的持续时间产生不利影响；2）当行走时，可能会碰到各种难以预料的困难；3）井下的浓烟可能浓度极大，从而只可能采用爬行的方式移动。为准确了解巷道内人员的行走速度，科研人员进行了井下现场实验，测试数据如表2所示。现在的测试数据是在人员未佩戴自救器情况下得到的，考虑佩戴自救器后，呼吸会受到影响，同时不同地点的行进速度也会有很大差异，因此考虑最大安全系数0.5，逃生人员的速度按照58.6m/min来进行计算。常村煤矿现在的自救器使用时间为30min，考虑安全系数即采用自救器持续时间的50%，其中包含调度响应时间，按照行走速度58.6m/min计算，逃生最大距离为879m。救生舱的数量取决于所部署区域内的作业人数。救生舱的总容量必须能够容纳该区域所有作业人员，并且留有10%15%的安全系数，供特殊情况下可能出现的本区域超额人员避难。2、避难硐室布置原则避难硐室在各类巷道有不同的分布特点。井下避难系统是由一系列分布合理的多种避难空间相结合的有机整体。避难硐室布置在矿井的各种巷道中，且应设在采区避灾路线上。井下工作人员分布密度不同、煤尘瓦斯爆炸冲击波在不同结构巷道的传播特点及巷道功能各异，决定了避难硐室种类和分布状况各有不同。在采区平巷、距采掘工作地点较近的硐室或两道风门之间的巷道中一般设置临时性的避难硐室。一般可以容纳3040人，其容量大小应根据工作地点的平均人数进行合理的选择。避难硐室不宜设置在变电所、火药库、燃油存贮设施或者停车点，因为它们存在火灾隐患。避难硐室还应该远离各种地质构造区域，如断层、岩层断裂破碎带、岩脉，不受地震活动或者其他扰动的影响。大的地下位移如地震可能破坏避难硐室及其内部设备。要选择在足够强度的煤层或者岩层中，并且要有足够的非可燃物保护厚度。避难硐室的位置还要考虑不能设置在井下容易积水的地点，避免水患。3、矿井救生舱和避难硐室的分布情况救生舱和避难硐室的布置是整个防护体系构建的核心部分，具体的分布情况严格的遵循一人一位的原则，确保矿井灾变事故发生后每位井下工作人员都有避难空间。井下的工作区域分为综掘、综采、安装回撤和零散作业区域，各个区域作业人员包括工作面、巷道口和巡回检修人员等。根据就近避难的原则，工作面作业人员避难以附近的救生舱为主；巷道口、巡回及零散作业人员的避难以采区临时避难硐室和永久避难硐室为主；根据各个工作区域的最大工作人员数量设置救生舱和避难硐室。表3表5为常村煤矿各类工作面的人员分布。4.3.2救生舱和避难硐室的安装1、救生舱和避难硐室安装环境救生舱和避难硐室在矿井下的安装应选择合理的位置，一般来讲，安装环境选择主要考虑以下因素：（1）煤岩性质：包括名称、煤岩坚固系数、煤岩容重、内摩擦角、煤岩侧向压缩系数、煤岩基底压缩系数、岩层与衬砌间摩擦系数、岩石层理、节理、裂隙、破碎、煤岩风化情况、煤岩遇水后情况等；（2）煤岩赋存与埋藏情况：岩层埋藏深度、风化层厚度、岩层走向、倾角、层厚、岩层所在位置向斜、背斜、断层破碎带情况；（3）水文地质情况：水量、水的来源、季节变化、静水压、涌水量、渗水量；（4）气象地震资料：地震等级、雨季降水量、最低和最高平均温度、冰冻线；（5）救生舱和避难硐室设计服务年限：跟采区服务年限有关。常村煤矿辅助运输系统由地面运输、副井运输和井下运输组成。地面运输系统采用蓄电池式电机车进行运输，运输高度和宽度不受外界因素影响，可以满足矿井大型设备运输。副井运输系统为罐笼运输，最大运输能力为（长5.1m，宽度1.6m，高2.6m）。井下运输系统分三级：大巷采用架线式和蓄电池式两种电机车运输，采区巷道采用卡轨车运输（大平板车尺寸：长5m、宽1.5m），采区顺槽采用单轨吊运输。副井南码至N3采区，大巷运输最小高度为2.4m（板式输送机处）。N3-8综采面轨顺高度为2.6m，单轨吊轨道中心距巷道侧帮距离为1.5m。根据救生舱实际尺寸： 6.3m1.4m1.96m（长宽高），为保证舱体井下运输安全，地面装车前需对舱体轮进行拆卸，从而适应井下运输高度要求。地面装车采用支架平板车装车（高度0.4m），井下大巷运输采用蓄电池电机车运输。运输救生舱时，为确保安全，N520大巷架空线停电。采区运输采用卡轨车，目前N3卡轨车运输最大高度为2m，可以满足运输条件。采区顺槽运输采用单轨吊，根据N3采区各顺槽实际，在运输前需对轨道高度不足地段进行轨道调整或拉底处理，从而满足救生舱运输要求。综上，井下运输条件可以满足设备运输。但我矿目前罐笼运输条件无法满足救生舱运输，需对其进行解体后方可进行运输。救生舱运输到位后，根据救生舱布置要求，按照窄轨铺设要求标准，在救生舱安装硐室前7m处开始对硐室进行抹角处理，便于地轨道铺设和设备移设。待救生舱安装调试完毕后，拆除地轨道。运输流程如下：机电科设备装车电机车运输至副井N码头副井双罐运输至井底电机车运输至N3车场N3卡轨车运输至N3轨道上山2#换装站单轨吊机车运输至N3-8轨顺地轨运输到位。3、救生舱的安装掘出专用的置舱硐室，将救生舱放置在置舱硐室内，根据救生舱的设计的外形尺寸及其移动要求，有以下几个特点：（1）不需要为其安装专用的移动轨道，不会影响工作面正常运输；（2）能防止被爆炸波正面冲击；（3）可以将其固定，防止爆炸冲击；（4）便于人员进出；（5）不能紧跟工作面，避灾距离加长；（6）需要频繁的拆卸和组装。综合以上因素，考虑救生舱主要用途是抵御爆炸冲击波，决定采用方案二，这样既不影响运输，又可对救生舱进行有效防护。掘进施工置舱硐室23.1 m1.6 m3.2m（长宽高），已掘的综采工作面两顺槽采用炮掘，在掘的顺槽采用机掘，为满足救生舱的运输需要提前7m抹角，硐室采用全锚支护，硐室口及硐室前后10m打设锁口锚索进行加固，施工前编制专项安全技术措施。安装时应注意以下几方面：1）救生舱的主体由若干舱体单元组成，一般情况下应在制造厂安装完毕整体出厂，若受运输限制可进行局部解体。2）如果由于矿井巷道方面的原因不能整体下井时，也可在井下安装。但井下必须具备相应的安装空间、起重设备、照明条件及清洁干燥的安装环境。3）舱体主体安装完毕后，将舱体置于由型钢制造的车架上并用螺钉紧固，最后将救生舱置于与滚轮轮距相适应的轨道上。4）在井下安装时，请按下列顺序将各部件运往安装地，顺序如下：舱架、舱门组件、端面法兰（前）、舱体单元、端面法兰（后）、设备舱、空调机组、专用电源箱。5）在井下安装完毕后，应进行气密性实验，实验方法与井上相同。6）运输、拆卸、安装前根据实际情况制定专项措施。4.3.3救援信息指挥系统构建完成救生舱和避难硐室的位置分布和设备安装后，构建与之相适应的信息指挥系统尤为重要，从现有的资源来看，它们都是单一的系统，即便是融入环网监测平台，但是都又各自管理，使用web发布的也只是浏览一部分而已，对于应急救援指挥来讲，即便使用也得召集相关系统人员在场，通过各自渠道汇总再上缴一份救援指挥需要的信息，在时间和判断上造成时间差而影响救援的效率，再有就是现有传输线路，不能满足灾害发生后各系统在线监测要求，现有的信息供电体系也满足不了灾害发生后的供电要求，现有各系统体系也满足不了救援信息所需要的信息，也不能自动根据预设方案而传达口令及相关信息，所以要集纵系统功能为一体，建立应用与救灾抢险的信息管理平台，用以实时了解各个避难空间的各项参数，指导救援工作，这个信息指挥系统包括：信息指挥平台、避难空间内参数采集系统、信号传输网络、通讯系统和辅助系统。5、辅助系统（1）整个系统供电（2）语音指导系统（3）路标指示系统（4）其他辅助信息系统4.4基于该防护体系的避灾路线在矿井事故期间，抢救受困人员、组织人员撤离、控制危险源乃至指导井下工人防护等过程中，都涉及到一个应急最佳救灾与避灾路线的问题。防护体系构建完成后，根据体系中各个救生舱和避难硐室的布置位置及井下人员的分布情况，设置避灾路线。避灾路线的设计以人员尽快撤离事故现场、迅速到达地面安全地点为第一原则，综合考虑了巷道当量长度（长度、坡度、风向、风流流量、巷道宽度、障碍物等）、烟流浓度及井下现场作业人员的分布地点、数量以及救生舱、避难硐室的位置等因素，在巷道交叉处设置明确的指示标志，可在灾变后黑暗的环境中清晰显示指示信息，引导巷道内各