最终板定稿井下紧急避险系统31-340永久避难硐室设计案1.doc

江西乐平矿务局沿沟煤矿井下紧急避险系统31-340永久避难硐室实施方案编 制：黄文军 助理工程师校 对：黄良勇 助理工程师审 核：蔡正华 助理工程师总工程师：陈 虹 高级工程师矿 长：吴庭龙 高级工程师江西省乐平矿务局沿沟煤矿 二一一年十月目录一、矿井概况3二、31-340永久避难硐室的构建3三、工程概算12四、进度安排13五、方案比较14沿沟煤矿井下紧急避险系统31-340永久避难硐室施工方案根据江西省十月份召开的煤矿井下紧急系统会议精神及防治煤与瓦斯突出规定、国家安全监管总局国家煤矿安监局关于建设完善煤矿井下安全避险“六大系统”的通知（安监总煤装2010146号）要求，2011年确定沿沟煤矿为井下紧急避险建设试点单位，根据我矿实际情况，决定在31采区-340中部车场施工一个紧急永久避难硐室，便于以后示范建设完善其他采区的紧急避险系统。一、矿井概况沿沟煤矿年设计生产能力90万吨/年，核定生产能力60万吨/年，采用立井开拓方式，两翼对角式抽出式通风，属于煤与瓦斯突出矿井，开采急倾斜煤层群，煤层倾角 5265，可采煤层平均厚2.4m，属不易自燃煤层，煤尘具有爆炸性。2011年矿井瓦斯鉴定，绝对瓦斯涌出量31.69 m3/min，相对瓦斯涌出量28.47m3/t。绝对二氧化碳涌出量17.81m3/min。相对二氧化碳涌出量16.00m3/t。布置有六个采区，其中23、25、30、31、32采区为生产采区，36采区正在开拓阶段。采煤方法为伪俯斜柔性掩护支架后退式，爆破落煤，自然垮落法管理顶板。历史上曾发生过煤与瓦斯突出事故、瓦斯爆炸事故、火灾事故、顶板事故和透水事故，事故类型复杂、事故灾害严重。因此，要构建井下紧急避险系统，改善矿井安全防护水平，提高井下生产抗灾变能力，切实做到一旦发生事故，能够躲得开、救得快，把灾害程度降到最低限度，充分保障职工生命财产安全有着重要的现实意义和巨大的经济社会效益。二、31-340永久避难硐室的构建1、自救器以煤矿常用自救器ZH30型和ZH30D型隔绝式化学氧自救器为例，其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。2、避难硐室的选址与设计煤矿井下避难所试点建设基本要求（试行）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，一般不超过1000m。井下避难所的设置要与矿井避灾路线相结合。突出矿井的井底车场应设置固定式避难所，有突出煤层的采区应设置采区避难所，掘进距离超过500m的巷道应设置工作面避难所，确定在31采区-340中部车场距-340石门27m处设置1个永久避难硐室。A、选址选址一：第一个选址：31采区-340中部车场顶底板均为粉砂岩，围岩稳定性较好，无地质构造、应力异常及透水等威胁，距炸药库非常远，为采区运输线，上可直达-270运输大巷，下可直达-475运输大巷，且处于进风流中，最大距离采掘工作面开门口320米，是个设置永久避难硐室的理想地点。如图1所示位置，主要服务于该采区工作面作业人员及周围零散人员，硐室标高高于巷道0.5m左右，防止水害。图1 31-340采区永久避难硐室位置示意图选址二：第二个选址：31采区-340石门五煤底板38m至三煤顶板13m处均为粉砂岩，围岩稳定性较好，无地质构造、应力异常及透水等威胁，距炸药库非常远，为采区运输线，上可直达-270运输大巷，下可直达-475运输大巷，且处于进风流中，最大距离采掘工作面开门口320米，是个设置永久避难硐室的理想地点。如图1-2所示位置，主要服务于该采区工作面作业人员及周围零散人员，硐室标高高于巷道0.5m左右，防止水害。图1-2 31-340石门永久避难硐室位置示意图B、功能隔离环境：密封；防护类型：矿用防爆、耐高温、密闭隔离、耐腐蚀；供氧方式：井下压风管供氧、生氧净化器供氧；通讯联络：井下有线和无线电话、监测监控和通信系统；食物储存量：舱内备有足够最大承载人数天数的食物和水；动力供应：保证硐室内电力供应时间不少于96小时；其他：照明、卫生、医疗系统等。C、构建1）区域划分根据硐室内给区域功能的不同，将硐室内部分为缓冲区、避难区和应急区，如图2所示。缓冲区的功能是防止有毒有害气体伴随避难人员的进入而污染硐室内部的空气，区域内设有气幕隔离系统、卫生设施；避难区的功能是为避难人员提供氧气、水、食物等维持生存所必须的物质，区域内设有压风布气系统（包括地面压风和井下压风）、密闭缓冲系统、生氧净化器供气系统等；应急区的功能是为受伤的避难人员提供简单的医疗救治，安全地等待救援人员的到来，区域内设有简单医疗药品和设备和担架等设施。图2 固定式避难硐室区域分布图2）规模尺寸31-340采区永久避难硐室规模尺寸：a规模： 31采区人员分布包括作业面工作人员40人左右、安检员1人、瓦检员12人，因此服务于31采区永久避难硐室可以构建成50人规模。b尺寸：根据31采区-340m石门水文地质、矿压分布情况，结合设计规模，保证人均面积不小于0.6m2，将该处临时避难硐室设计为应急区及避难区总长度12m；垂直90侧巷帮距为2m、缓冲区长度为8m；硐室避难区断面尺寸为5.1m，总高4.55m；垂直方向缓冲区断面尺寸为5m，总高4.55m，具体尺寸及内部布置情况如图3所示。3）支护方式根据选址处岩体的硬度及矿压情况，整个避难硐室截面形状初步设计成直墙圆拱形，根据截面形状和以往支护经验，避难硐室由岩体向避难硐室内部支护方式分别为锚杆、锚网和锚索联合支护方式；喷浆层；混凝土层，具体支护层分布如图4所示。由于沿沟煤矿避难硐室拟建在岩巷内,坚固系数较高，若为降低成本可考虑将混凝土层改为砖砌层，但推荐使用混凝土层保证更好密闭性。8图3 31-340采区避难硐室尺寸及内部结构图江西省乐平矿务局沿沟煤矿紧急避险系统实施方案 2011年10月 图4 31-340采区避难硐室支护断面示意图D、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8大系统，分别是防火防爆系统、密闭缓冲系统、气幕隔绝系统、供氧系统、通信系统、监测监控系统、制冷系统及附属系统。1）防火防爆系统避难硐室的防火防爆系统包括防火防爆密闭门和防火防爆密闭墙，分别设置在避难硐室的两侧，要求该系统能够高温和抗冲击波的破坏。要求防爆密闭门的开启应遵循灵活、快捷、手动、密闭性良好等原则。（防火防爆密闭隔离门的规格：宽1.2m、高1.5m、厚0.3m、掏槽深度为0.3m见图6；防火防爆密闭墙的规格：宽2.8m、高4.6m、厚1.6m、掏槽深度为1.7m见图7）2）密闭缓冲系统避难硐室内的密闭缓冲系统包括外层防爆密闭门、墙；缓冲空间内的二道密闭门；避难硐室四周的密闭缓冲层。该系统能够防止毒害气体的渗入，缓解矿压和周围采动对硐室整体结构和支护的破坏。（密闭门的规格：宽1.0m、高1.5m、厚0.2m、掏槽深度为0.3m见图8）3）气幕、水幕隔绝系统外层防护门入口处上方设置的气幕、水幕系统能够有效防止毒害气体伴随避难人员的进入而污染避难硐室内部的空气，防止火苗进入避难硐室。4）供氧系统自供氧式避难硐室采用“多级供氧”方式，保证硐室内部的氧气需求。包括井下压风供氧和生氧净化器供氧：井下压风供氧，即通过引入井下现有压风管路，与硐室内部的压风控制系统和布气系统相连接为避难硐室内供氧，满足避难硐室内人员的氧气需求，同时形成内外正压，防止毒害气体的渗入。井下压风供氧采用弥散式布气方式，通过回风管路实现避难硐室内的空气循环。避难硐室内始终保持正压，防止毒害气体的渗入。图9 弥散式供风压风系统将压风管道中的气体降压到常压，通过控制压风控制柜阀门调节出口风量，该系统保证硐室内外压差处于100以上正压。2台生氧净化器供氧，即通过生氧净化器设备，在释放氧气的同时去除空气中多余的CO2、水和有毒有害气体，达到供氧、除毒及调节空间内湿度的目的，该系统的启动可保证避难硐室内避难人员96h的氧气需求。两种供氧方式的启动原则是：优先采用井下压风供氧，若井下压风系统中断或破坏，立即开启氧气瓶向硐室供氧。5）通信系统保证硐室内至少两种有线和无线的通讯方式，矿用电话2台，矿用红外线摄像仪2台，利用现有的电话、广播并结合灾害报警系统，及时汇报避难硐室内的人员情况，听从指挥，等待救援的到来。6）监测监控系统避难硐室内多合一监测监控设备能够同时监测硐室内部及外部的CO、CO2、O2、CH4、H2S、温度和湿度的含量变化，并在以上环境参数超限时发出警报功能，提醒硐室内的人员采取相应的措施保证环境的稳定。设置数据接口，与井上监测平台对接，将检测到的舱内气体环境参数传输到井上。各项环境参数标准如表1所示。表1 各环境参数标准气体种类测量范围安全范围O2025%18.5%22.5%CO205%0.3%0.8%CO0500ppm24ppmH2S6ppmCH4010%0.5%温度30湿度85%设置人员管理系统终端2台，以监控避难人员数量。7）制冷除湿系统对于温度较高的避难硐室，通过采用硐室专用的制冷除湿设备，降低硐室内的温度，同时去除人体和空气中多余湿度。灾变发生时，制冷机平衡人体散热、设备放热甚至外部传，根据硐室内的导热及硐室本身温度情况，考虑是否选用制冷除湿系统。8）附属系统附属系统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，包括照明系统、动力系统、水、食物、卫生设备、标志标识、急救箱、灭火器、自动苏生器、压风自救器和自救器等。照明系统：硐室内主要采用4盏矿用萤光灯为避难人员提供照明；动力系统：硐室内部设有大功率蓄电池，当外部电源切断时，可保证用电设备运行96小时；水：人均每天500ml配备，不少于160L；食物：人均2000kJ，配备军用压缩饼干，两块/人天配备；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：硐口标识牌、巷道指示牌、硐内操作指示牌清晰可见，各设备张贴使用说明，并张贴避难硐室操作规程和应急响应流程，指导避难人员进行自救；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；压风自救器：60人，便于紧急自救；自救器：隔绝式自救器80台，额定防护时间 45min，便于紧急情况下转移。压风、供水及信号传输管线在进入避难硐室前应埋设于巷底或巷壁，或采取其他措施保护，确保在灾变发生时不被破坏。埋设或保护距离在避难硐室设计中明确，但至少不得低于200米（压风、供水主管道距避难硐室不足200米的，分支管道必须全部埋设或保护）。4、避灾路线的设置避灾路线指示牌采用荧光材料制成，可在黑暗的环境中清晰地显示指示信息，指示牌包含方向指示箭头、距前方救生舱的距离等信息，信息简洁明了。遇险人员按避灾路线逃生，可避免由于灾变后矿井环境混乱和人员惊慌失措而导致的盲目逃生。5、应急预案与演练为提高抗灾能力矿应组织进行应急预案演练，要求做到以下几点：（1）井下各单位负责组织本单位职工学习应急预案，工作地点发生变化后或有新工人调入时，都必须进行学习，考试合格后，方可上岗；（2）所有井下人员必须学习并掌握井下避难硐室的使用方法及称作规定，经考试合格方可上岗；（3）由调度室按应急预案每年组织一次演习，对演习中发现的问题，由演习单位通知应急预案编写单位，对预案中的内容进行相应的修改，并保存记录。6、培训与日常维护针对沿沟煤矿的新型安全紧急避险系统，应编制安全培训方案。培训方案的编制以原有的培训教程为参考，内容应涵盖紧急避险系统功能特性、各种应急设备的使用方法、设备使用中的注意事项、不同类型事故发生后的应对方法以及系统中各种设备的日常维护等方面的内容。培训过程中应坚持以下几个原则。1）全员培训。建立安全紧急避险系统后，对所有井下作业人员进行全面的教育培训，并将其纳入新工人培训的重点内容中；所有井下作业人员必须熟悉事故灾害应急救援预案，熟知避灾路线和各种灾害的标示图标；所有井下人员必须了解固定式避难硐室的结构、功能、操作标准和操作程序。2）分批组织。以科研组及厂家为主先为矿井培训一批技术人员，为矿后备兼职教师；培训完毕后矿以科队为单位，分批组织集中培训，以完成覆盖全矿的安全紧急避险系统培训。3）维护专业。安装维修人员主要以厂家为主，矿井配备专业的日常维护人员，对专业维护人员进行专业培训后方可上岗，实现专人管理，专人维护。三、工程概算1、设备费用：49.07万元、安装费用：7.63万元、工程施工费用：25.5万元、根据预算，经费预算总计为82.2万元。表1 单个自供氧式避难硐室设备明细及预算表序号设备名称型号规格单位数量单价总计（元）（元）进购1防火防爆密闭门FBM-A套310000300002气幕装置套1100010003压缩气瓶40L/瓶 15Mpa瓶82000160004化学药剂千克100300300005电池组防爆型套1200002000068合1探头FBT-8个245000900007管路耐腐蚀性变径管路套180000800008阀门防火耐腐蚀型套170000700009吸附剂份21000200010马桶个21500300011座椅防腐蚀防静电型个501005000小计347000进购12摄像头矿用防爆型个275001500013通讯设备矿用防爆型套250001000014自救器ZH30隔绝式个50150750015定位系统矿用防爆型套250001000016照明综保矿用防爆型台280001600017医疗设备套486003440018食品、水若干500005000019照明矿用防爆型盏2400800小计143700表2 单个自供氧式避难硐室设备安装费用明细表设备安装单价数量总价工程名称（元）（元）防火防爆密闭门安装150034500气幕装置安装1501150电池组安装3000130008合1探头安装90021800摄像头安装112522250通讯设备安装100022000定位系统安装231524630照明综保安装120022400管路安装50000150000阀门安装500015000照明安装2852570合计76300表3 单个避难硐室工程施工费用明细表设备及安装型号规格单位数量单价（元）总价（元）工程名称定额外工资定额外工资材料材料硐室全断面锚网喷m3510.525.5小计25.5四、进度安排设计研究时间： 2011年10