“矿用可移动式救生舱”项目介绍.ppt

中平能化集团 矿用可移动式救生舱 项目介绍 主要内容 1 背景意义2 研究目标3 设计依据4 研究内容5 技术难点6 取得的阶段性成果7 取得的创新型结论8 试验设备及产品照片 1 1立项背景 煤炭是我国国民经济发展的主要能源 在我国一次能源生产和消费中占有较大的比重 其战略地位在相当长的时间内不会改变 据不完全统计我国约有13000余座矿井 高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井的产量占全国煤炭产量的1 3 国有重点煤矿中具有煤尘爆炸危险的占87 37 具有自然发火危险的占51 3 安全生产形势严峻 煤矿重 特大事故时有发生 不仅造成人民生命财产和企业的巨大损失 而且给 和谐社会 的创建和煤矿企业的稳定发展造成了巨大的压力 1 1立项背景 为提高煤矿安全防护能力和应急救援水平 减少因煤矿安全事故造成的人员伤亡及损失 2009年12月25日国家煤矿安监局发布了 关于做好煤矿井下避难所 救生舱 建设试点项目申报工作的通知 煤安监司函办 2009 34号 将平顶山等11个煤矿企业确定为避难所 救生舱 建设试点 2010年7月19日国务院发布了 关于进一步加强企业安全生产工作的通知 国发 2010 23号 特别强调强制推行先进适用的紧急避险系统等技术装备 并要求于3年内完成 2010年8月24日 国家安全监管总局 国家煤矿安监局发布了 关于建设完善煤矿井下安全避险 六大系统 1 1立项背景 的通知 安监总煤装 2010 146号 并再次特别强调2012年6月底前 所有煤 岩 与瓦斯 一氧化碳 突出矿井 中央企业和国有重点煤矿中的高瓦斯 开采容易自燃煤层的矿井 要完成紧急避险系统的建设完善工作 2013年6月底前 其他所有煤矿要完成紧急避险系统的建设完善工作 旨在提高煤矿抗灾防灾能力 南非 加拿大 美国 澳大利亚等采矿业发达国家 已经形成了煤矿井下固定避难室 移动救生舱 应急逃生和个人防护等成熟的实用技术和装备 在井工煤矿普遍建立了比较完备有效的应急避难设施 并且已经有了一些事故发生时成功避难的典型经验 1 2项目意义 我国煤矿数量巨大 且井下环境条件较差 安全生产形势严峻 煤矿重 特大事故时有发生 严重制约了我国煤矿产业的发展 据不完全统计 占矿难数量90 以上的是瓦斯爆炸 煤尘爆炸 煤与瓦斯突出和透水事故 这些事故中的伤亡人员只有约5 是在事故发生瞬间受到伤害死亡 绝大部分是由于在事故发生后未能及时逃离危险区域而导致死亡的 因此 尽快研究矿井重大灾害应急救援关键技术与装备 为应急救援提供技术及装备支撑 是实现我国煤矿安全生产的优先主题 在此背景下 中平能化集团机械制造有限公司于2008年9月立项 开展矿用可移动式救生舱的研制 并先后与河南城建学院 南京航空航天大学进行救生舱专项技术的合作 2 研究目标 服务对象 中国平煤神马能源化工集团有限公司中平能化集团现有矿井30余对 由于大部分矿井建设时间较早 主 副 井及巷道尺寸较小 同时 绝大多数矿井为高瓦斯或瓦斯与煤尘突出矿井 大部分矿井的温度较高 普遍在31 以上 其中四矿 六矿 八矿 十矿 十三矿等数对矿井为热害严重矿井 其工作面温度超过35 经调研 河南省内的其它国有及地方煤矿 其主 副 井设计及巷道条件与中平能化集团所辖矿井具有诸多相似之处 尺寸偏小 有相当一部分矿井为热害严重矿井 2 研究目标 矿用可移动式救生舱 项目的研制目标 研制出一种适合中平能化集团的矿井实际 也可适用于河南其它煤矿的重特大灾害事故遇险人员的应急避险设备 他应具有可移动 多次重复使用 距工作面近便于人员紧急避险等优点 2 研究目标 设计思路 1 可移动式救生舱应有与煤矿井下三条生命线相对应的接口 包括压风供气 供水 供电及通讯的接口 一般情况下 由他们向救生舱提供能源供给 可最大限度地延长舱内人员的避险时间 2 可以有外部供给 但不能完全依赖于外部供给 矿用可移动式救生舱应在没有外部供给的情况下 具有96h以上的综合防护时间 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 3 设计依据 3 1矿用可移动式救生舱研制主要依据 2009年12月25日发布的 煤矿井下避难所 救生舱 试点建设基本要求 煤安监司函办 2009 34号 2010年11月26日版 可移动式救生舱安全标志技术审查准则 草案暂执行 2011年1月25日发布的 煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定 3 设计依据 3 2主要技术要求 救生舱应具备安全防护 氧气供给保障 有害气体去除 环境监测 通讯 照明 人员生存保障等基本功能 在无任何外界支持的情况下额定防护时间不低于96小时 煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定 适用于存在较大煤与瓦斯突出 瓦斯煤尘爆炸危险的环境中使用的救生舱 应能承受不小于2mpa的爆炸压力 适用于在火区及其影响范围内使用的救生舱 应能在环境温度55 条件下安全使用 煤矿井下避难所 救生舱 试点建设基本要求 3 设计依据 过渡舱的净容积应不小于1 2m3 内设压缩空气幕 压气喷淋装置及单向排气阀 生存舱提供的有效生存空间应不小于每人0 8m3 应设有观察窗和不少于2个单向排气阀 煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定 救生舱具备自备氧供氧系统和有害气体去除设施 供氧量不低于0 5l min 人 处理co2的能力不低于0 5l min 人 处理co的能力应能保证在20min内将co浓度由0 04 降到0 0024 以下 在整个额定防护时间内 救生舱内部环境中o2含量应在18 5 23 0 之间 co2浓度不大于1 0 ch4浓度不大于1 0 co浓度不大于0 0024 温度不高于35摄氏度 湿度不大于85 并保证救生舱内始终处于不低于100帕的正压状态 煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定 3 设计依据 在 500 20帕压力下 救生舱泄压速率应不大于350 20帕 小时 舱内气压应始终保持高于外界气压100 500帕 且能根据实际情况进行调节 煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定 救生舱所配备环境监测仪器能够对救生舱过渡舱内的co o2 生存舱内的co co2 o2 ch4 温度 湿度和救生舱外的co co2 o2 ch4进行检测或监测 煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定 救生舱配备的食品发热量不少于5000千焦 天 人 饮用水不少于1 5升 天 人 煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定 4 研究内容 针对中平能化集团及周边煤矿的情况 首先合理确定救生舱的外形尺寸及结构 他应满足运输 安装及移动等方面的要求 满足工作面的布置及人员避险的需要 首期确定的型号是kjyf96 8 其次是矿用可移动式救生舱若干子系统的研究与试验验证 包括舱体结构及安全防护要求 氧气保障系统 空气净化系统 温湿度调节系统 环境监测系统 通讯系统 照明与指示系统 动力供应系统及生存保障系统 三是各系统优化 在相应子系统理论计算的基础上采用试验验证 比较鉴别的方法 进行方案选择优化 形成最终方案 5 技术难点 由于煤矿矿井事故环境极其复杂 因此对矿用救生舱技术的针对性 适应性 可靠性提出了极其严格的要求 主要的技术难点有 1 可移动式救生舱整体结构设计救生舱的外壳结构应具有较强的抗爆炸冲击能力 且应能够适应中平能化集团及周边矿井巷道尺寸的限制条件 方便于不同环境下的安装 运输及维护 2 救生舱空气净化技术救生舱内部空气净化系统应不仅能满足矿井灾害事故发生后 侵入救生舱内较高浓度有毒有害气体的处理要求 同时能够满足额定防护时间里舱内待援人员代谢 5 技术难点 所产生的有毒有害气体 如co co2 h2s等 的处理要求 3 救生舱温湿度控制技术救生舱的温湿度控制系统 应能够抵御外界高温向舱内的热量传导 在断绝外部能源供给的情况下 控制密闭环境中因人体及设备散热所导致的温升 满足额定防护时间内舱内温湿度调节要求 温度不高于35 湿度不高于85 且经济性较好 便于维护 4 救生舱电力保障系统设计在外部电源供给正常情况下 可利用外部电源满足舱内舱内照明 环境监测 空气净化等系统的用电需求 同时对舱内电源装置进行充电 在外部电源供给中断的 5 技术难点 情况下 救生舱内供电保障系统应能单独满足额定防护时间里舱内的用电需求 5 救生舱供氧方案设计救生舱的供氧系统应采用冗余设计 具有多种供氧方式 保证舱内待援人员额定防护时间里的呼吸需要 氧气浓度18 5 23 供氧速率可控 安全 操作方便 6 气密性及有毒有害气体隔绝技术救生舱应具用良好的气密性 舱内正压保持功能及舱门开启时的有毒有害气体隔绝能力 防止外部有毒有害气体侵入 5 技术难点 7 几个关键技术的说明a co的存在验证与处理 b co2的处理技术 c hs的处理 d 除湿 降温技术分析 e o2的来源 f 如何进舱 g 舱内环境及舱外环境的监测与应急逃生 h 试验系统设计与应用 i 鉴定装置 j 冗余设计 6 取得的阶段性成果 矿用可移动式救生舱项目自2008年9月开始 历经矿用操作车 指挥车试制 kjy96 4矿用可移动式救生舱试制及防护性能试验等阶段 并在此基础上 展开了kjyf96 8型 kjyf96 6型矿用可移动式救生舱的研制及其配套产品的研制 上述研制过程中先后投入资金2200余万元 进行了百余次的试验 取得了以下阶段性成果 1 2009年8月成功进行kjy96 4矿用可移动式救生舱舱体抗爆性能试验 2 2009年11月成功进行5人8小时生存试验 3 2010年5月成功进行kjyf96 8矿用可移动式救生舱制冷系统验证试验 6 取得的阶段性成果 4 2010年8月成功进行4人24小时综合防护能力试验 5 2010年9月成功进行4人48小时综合防护能力试验 6 2010年10月成功进行8人48小时综合防护能力试验 7 2010年11月成功进行8人96小时综合防护能力试验 8 2010年12月成功进行kjyf96 8矿用可移动式救生舱舱体抗爆性能试验 9 2010年12月 2011年1月 顺利通过国家安全生产重庆矿用产品检测检验中心技术审查 10 2011年3月顺利通过行业鉴定 7 取得的创新型结论 1 救生舱舱体采用模块化设计 按照功能分为过渡舱 生存舱和设备舱三部分 舱体之间采用法兰连接 有利于适应不同矿井的下井尺寸限制条件 便于在井下移动与运输 2 救生舱舱体采用圆弧形的截面结构 具有较好的抗压能力 舱外焊接纵横交错的加强筋组成矩形形状网格 使救生舱具有较高的抗爆炸冲击能力 3 基于高压气体节流膨胀技术 设计的无风机式的降温除湿系统 无须电力驱动 可靠性较高 4 救生舱在井下安装或移动完毕后 制冷系统可立即投入使用 无须蓄冷过程 可实现制冷系统的无缝对接 7 取得的创新型结论 5 救生舱空气净化系统采用双回路的设计方案 一路去除二氧化碳 另一路主要用于去除一氧化碳 操作简单方便 且在一路出现故障时可利用另一路同时处理一氧化碳及二氧化碳等气体 6 使用催化剂结合脱硫剂及干燥剂 处理了可造成催化剂中毒甚至失活的水蒸气及硫化物等 处理一氧化碳效果明显 7 申请专利6项 其中已获得4项授权 8 试验设备及产品照片 8 1试验设备 图1恒温房 图2恒温房温控装置 图3舱内环境监控