【JX577】井下救生舱的设计【13张CAD图纸+论文+开题报告+实习报告】【机械毕业设计论文】【通过答辩】
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26 ( 2011 ) 2334 2341 1877 2011 at of in 00083, 00083, c o,00027, ut by to in In in to of of of of in of It is a 2010 or . of in of of of of a to by to by of in of 1, 2. is a is as if of is it be to in is of at 335 et / 26 ( 2011 ) 2334 2341 of an is to of a to of a of is to 2. of to of a 010, , of is of up a a is to is a is on a in a as . in is or a in a In of be by by of of up of to by in in in of to of or of . of 336 et / 26 ( 2011 ) 2334 2341 of be to of as on of of be in of is by of in is in in of is by of is of as of or of is by of of to of by so of in is on A be on of on by as It is 000m, be of 00m. of is in . 2337 et / 26 ( 2011 ) 2334 2341 of on to of of be to in to of to n to in in be on in of of 7 of be 000m; 8 in to 9 to : to ; to to as as to n to be of to as as as of of in 2338 et / 26 ( 2011 ) 2334 2341 8 or of be to in of to to : to ; to No it on to So is an of be of of of of to to to go of 4. of he is a to in by A of in in it is to 1) in of of is on in it is as or is 0 be in in to it is by be to in 0 of is be be of of it is in it be by of is is of is In to t be it in to by . (2) to of to is of of In to as is . of 339 et / 26 ( 2011 ) 2334 2341 is of to of of in is to to at to of (3)on of be be be of be In be 30, is o.3 be (4) in n to of in of it up of of of of is to 340 et / 26 ( 2011 ) 2334 2341 is of to as is . is to of of of of to in to in to in of be in to on of in in of of on So a of be to as of be in as is . to of of by in 5. he of is a a of in of To of we of t be we by to in In in of we to to of he to to 973) 341 et / 26 ( 2011 ) 2334 2341 1 of in 2009, (7): 7376. (2 u, of in 2010, ( 135(3 Th煤矿中避难室系统的设计与探讨 A 中国矿业大学，中国北京 100083 B煤炭资源与安全开采国家重点实验室，中国北京 100083 C 中国税务天空网络科技有限公司，中国北京 100027 摘要： 提出了避难室的组成：固定避难室、临时避难室和救生仓。他们是相互独立和紧密相联的，以符合成本效益的方式，应用于所有煤矿开采活动和保护开采人员。此外，为了促进我国煤矿避难室系统的发展，在地下避难室的设计和施工过程中，提出了一些基本的设计原则、布置原则和三种避难空间的结构特点。这是中国煤矿避难室制度建设的重要参考。 1 介 绍： 随着中国煤炭工业经济增长方式的转变，生产方式和煤炭产业结构发生了翻天覆地的变化，特别是机械化程度的大大提高，生产集中的高产高效矿井的不断扩大。这种新的生产模式提出了新的安全保障要求。在中国每年都有煤矿事故并造成重大人员伤亡，这主要是由于事故所造成的毒气蔓延，使地下工作者中毒和窒息死亡。生产集中化是一把双刃剑，即简化了生产系统，但也面临着不便。煤矿所发生的灾害，如火灾、爆炸、洪水、滑坡等，往往造成巷道堵塞和通风系统损坏。尤其是如果受灾人员离紧急出口比较远，他们将是难以疏散和救援的工作人员。 在上述现代煤 矿背景的建议下，应急防灾体系的建立目的是：有效的减少灾害所造成的损害，事故的初期是控制和减少损失的最佳时期。然而，不管救援队的反映如何快速，他们到达事故现场都需要一些时间。因此，在此期间，矿工的自助有个乘积效应：防止事故扩大，减少人员伤亡。矿工的自救措施包括三个方面，包括矿工的自救教育，配备自助装备，建立避难所。建立完善的避难室系统，可以普及到矿区，是防止事故扩大，减少人员伤亡的关键。 2 避难室系统的结构 2010 年，国家安全生产监督管理局和国家煤矿安全监察局，发布了建设完整的六个避难系统的通知：矿山企业 必须构建的完整避难系统包括，井下监测系统、精准的井下人员定位系统、紧急逃生系统、压缩空气自救系统、供水系统和通信系统，其中紧急逃生系统是六个系统的核心。煤矿事故发生时，紧急逃生系统提供能保证受灾员工生命安全的设备和措施。建立紧急救生系统包括：提供进行解救的地下工作者，建立疏散设施，构造合理的疏散路线和科学的应急计划。建立完善的避难室系统，是大幅度提高矿井安全保障能力的关键。地下避难室系统是一个相对独立的系统，根据矿井道路系统建立，包括固定避难室、临时避难室和救生仓。这些避难室和救生仓，互相独立，又紧密结合， 形成了一个完善的避难系统，如图 1。避难室系统可以使矿山灾害的幸存者，在安全逃生路线被封锁或可能的灾难再发生的很短时间里，进入附近的避难所，等待安全的救援。根据矿区的分布原则，避难室和救生仓的设置跟区域和规模有关，从而可以使幸存者避免灾难和增加救援时间。紧密结合的地下避难室系统组成了紧急避难系统，防灾的措施和设备，合理的疏散路线，科学的应急计划，可以弥补单一的地面救援和抢救时间不足的缺陷，这将提高煤矿抵御灾害的能力和有效的减少煤矿灾害所造成的损失。 3 避难室系统的设计原则： 避难室系统的设计原则可以从矿 山企业根据自己的特点和满足地下避难人员的需求所定的原则进行选择，设计原则如下所示： 理的布置 基于煤矿灾害的特点和地下工作人员的工作位置，救生仓应该布置在采煤工作面、掘进工作面。一些救生仓是由人在工作位置而定的，临时避难室主要设置在矿区的疏散路线上，沿巷道和矿山机械分散地提供避难空间，这种能力由工人在附近区域的分布位置确定。固定避难室作为整个矿区或煤矿的避难室，主要集中在物品和应急出口区域。 根据煤矿紧急逃生系统建设和管理的临时规定，救生仓和避难室的部署有以下因素决定的：避难空间和保护人员可能面临 的事故；工作人员的避难空间离工作地点的距离；避难空间与外部配套生活设施紧密联系（压缩空气，水和电）；煤矿事故发生时避难空间的附近区域；自救器提供氧气的最长时间等。救生仓和避难室在各矿区的分布情况取决于上述因素，一个完整的避难系统的建立基于矿井避难路线。避难室系统中，救生仓和避难室是互相协调和补充的。避难室系统为所有地方的工作人员服务，当瓦斯爆炸，火灾发生和煤气泄漏等灾害发生时，避难场所和工作地点的距离与矿工可以携带自救器到大安全地点的距离与有关。人们普遍认为，距离不应该超过 1000m，在巷道掘进长度超过 500难室系统布置图如图 2： 有工人的参与 根据国外的经验和遵守安全第一的原则，一些救生仓和避难室的设置应该能确保，灾害发生时每位地下工作者在他们的工作地点都有自身的避难空间，这需要确认避难地点和地下工作者一一的对应关系，预设位置 。 最短时间内疏散到安全地方 为了确保工人能在最短时间进入避难空间，鉴于地下工作者零星分布，人遇险时应依据下列原则逃生：所有地下工作者的逃生距离不应超过 1000 米，工人在工作面的主要应该逃到救援 地带 ;零散分布工人和煤矿机道路工人应该主要逃 到临时避难所的屋子里 ,工人避难室表面附近拥有钻井应该避开永久避难室。工人应尽快地选择逃往。 使工人快速找到避难所 : 为了使工人很快进入避难所避难空间 ,明显标记的位置应该是避难的地方以及路线指导避难庇护工人 快速找到避难所 。原理如下 :黑暗和深埋巷道围岩 ,发光的平面示意图和原理图巷道的逃生路线应该是粘在墙上每一段距离 。 4 避难室系统的设计 : 避难所室系统是一个避难所和换乘站存活中幸存者的灾难 ,这是由永久避难室、临时避难室和营救舱。一个完整的避难室系统可以增加这种可能性会获救的幸存者在灾害 ,使简单的急 救着装伤势严重 ,并获得自助设备在储备 ,减少人员伤亡和损失。因此 ,尤其重要的是要使安全、合理的设计。 久避难室 : (1)基本要求 : 永久的避难室主要是设置在轴车站和附近的紧急出口的矿区 ,这个距离工作面的远离这是依赖于特定的环境条件下 ,在煤矿。一般情况下 ,它是作为紧急避难所为整个煤矿或矿区 ,其使用寿命超过 10 年。永久避难室应该建在稳定的岩层 ,避免地质构造区 ,高温区域应力异常区和洪水威胁地区以确保它不受矿业在其使用寿命。易燃材料应该被用来支持巷道在 20 米的范围和它的屋顶应集成。应该有控制气体排放的措施 ,防止气体浓度和煤的自燃时在煤层构造。而且它应该由过渡房间和生存空间 ,采用两个孤立的盖茨结构向外开放 ,过渡房间之间的两个隔离盖茨和配备了压缩空气的屏幕和压缩空气喷涂设备 ,和生存的房间里面的第二个隔离门。此外 ,道路安全的地方避难室访问不必直 ,它可以设置不同的曲线道路 ,以减少冲击波造成危害的瓦斯和煤尘爆炸 。 (2)特别的要求 : 永久的避难室一般都有钻孔的从避难所室地面 ,它连接的通风系统与压缩空气管道线引入地实现内部的空气供应是独立的煤矿。此外 ,食道道路、通讯线路 ,介绍了电缆通过地面钻孔实现能源、通讯和电力供应 ,如 图 3 所示。永久的可靠性避难所商会是高于其他类型的庇护空间由于其钻孔直接与地面连接 ,提供独立的通风系统 ,并提供资源的矿井中为生存而避难室不断当矿山通风系统遭到破坏 ,延长时间逃生避难所工人和获得时间做更多的救援队伍到达现场 ,来搭救。 (3)支持方法 : 根据过去的经验和需求的暂行规定 ,永久的形状避难所容腔半圆 ,内部支持方法应该联合支护方式与锚酒吧、锚杆和锚索净 ,支持材料应该阻燃、抗静电、抗腐蚀、温度和屋顶和墙壁的颜色要轻。此外 ,混凝土强度不应小于 铁通常被用 3 号钢、 4 号钢、或名列锰钢和枪杀混凝土层、缓 冲区密封层和钢筋混凝土层还应该包括。 (4)装置在避难室 : 为了确保生存的人员在避难室和设备的正常运行 ,它设置七大系统 ,这是保护系统的火灾、爆炸、关闭缓冲系统、空气幕孤立系统 ,供氧系统、通讯系统、监控系统和辅助系统。 时避难室 : 结构设计的临时避难所的商会类似于永久避难室。其总体结构包括功能设计、系统总体结构设计、门墙设计 ,内部的空气设计等。之间最大的区别的临时避难所的商会和永久的避难室是生命线系统是否独立于地下矿井。临时避难所的商会使用地下生命线系统达到最低的生命支持 ,如图 4 所示。临时避难所 的商会被构造来减少矿工逃脱了距离 ,增加了安全系数和解决问题的建立永久避难室的情况下不钻井地质环境的条件。临时避难所的商会使用压缩空气管道线引入地下供给和取代空气 ,为了保证工人们在避难所商会还可以逃避生存的案例中 ,压缩空气系统故障应该发生在临时避难所的 房间 ,释放氧气 ,同时吸收二氧化碳 ,呼出逃离人员。 援胶囊 : 基于数量的工作在每个类、施工成本、数量和建设期间在国内的金矿 ,考虑到突发事故 ,避难所的地下工作人员不仅可以依赖永久和临时避难室。因此对于地区大量的地下采矿活动 ,救援胶囊可以设置为满足要求 ,救援 胶囊可以推进连续工作面的推进。 救生舱的位置可以在废弃的巷道和室建造临时就近的办公地点 ,如图 5 所示。灾难发生后 ,选择正确的和进入快速救援舱往往能够扮演好角色的救护车工人避难。 全面推进系统的应用商会永久避难所避难室组成 ,临时避难室和救援胶囊 ,这是相互独立的 ,和紧耦合 ,可节省成本的辐射与采矿活动的所有领域和保护人员在矿山。 5 结论 : 煤矿企业的安全生产是一个主要问题有关的生计 ,但很多重大事故频繁发生在煤矿企业的生产系统。解决这类问题 ,我们应该主动减少灾害发生的概率通过故障诊断之前 ,灾难 ,然而当事故也不能完 全消除 ,我们还积极建造避难室系统由永久避难室、临时避难室和救援胶囊 ,这是相互独立的 ,和紧耦合 ,节省成本的辐射与采矿活动的所有领域和保护人员在矿山。此外 ,在这个过程中地下避难所室系统设计 ,我们应该遵守这些原则包括合理的安排 ,会议上 ,所有的工人 ,撤离至安全的地方在最短的时间内 ,促进保护区工人来访问庇护空间 ,并考虑到快速的员工心理因素与相关的培训。 确认 : 作者们希望表达他们的感谢 供工作与先进的研究状况。两位作者也感谢支持国家基础研究项目 (973)的中国 (国家重点实 验室和安全开采煤炭资源。 引用 : 1 刘明举 、 孟磊 、 魏建平。近年煤与瓦斯突出的统计特性及其防范措施 ,煤矿安全 ,2009,(7):73 76。 2王柯泉 ,赵珊洋 ,玉秀清。 煤矿、矿山避难室在发展的技术 ,2010。 3建筑避难的“六个系统”的安全生产监督管理总局、国家煤矿安全监督局。 4胡锦涛 ,永久和临时避难室建设固定煤矿区、山西煤矿 ,20103。 河南理工大学万方科技学院 本科毕业设计（论文）中期检查表 指 导 教 师： 邓 乐 职 称： 教 授 所在院（系）： 机械与动力工程学院 教研室（研究室）： 机制教研室 题 目 12 人井下移动救生舱结构设计 学生姓名 赵 阳 专业班级 08 机设 2 班 学号 0828070149 一、选题质量： 1、论文 选题“ 井下救生舱 ”符合 专业培养目标，能够体现 综合训练要求，能巩固和扩大专业知识领域，提高学生的综合能力，培养学生具有分析和解决实际问题的初步能力。 比较贴近生产实际情况，比较具有代表性，具有非常大的发挥空间和巧活多样的设计思路 。 2、 经由严谨的数学计算，具有较高的工作量，难易程度适中。 开题报告已通过老师的审核，指导老师认为本选题既有一定的深度和学习意义。 3、 题目工作量大小符合毕业设计（论文）任务书的要求，需对与论文相关的国内外文献综述及其他的参考资料进行大量搜集，需进行严谨的计算 ,并绘制设计所需图纸。 4、 本选题密切结合我国经济社会的现状，煤炭人员的 安全，具有科学发展观，可持续发展观。所选研究方法科学合理，论文写作规划合理，操作性强。 二、开题报告完成情况： 已按期提交开题报告，指导老师同意开题。 经查阅大量相关井下救生舱的资料和文献，并到网上看有关井下救生舱的视频，经过指导老师的审查和指导下，已经对井下救生舱的设计方案及具体结构有了初步的认识， 现在已经进入了计算设计过程，正在进行设计内容、方法和步骤的具体确定工作，我将在以后工作中继续努力，认真完成本次毕业设计。 2 三、阶段性成果： 1、单位实习，熟悉课题内容，搜集查阅相关资料； 2、具 体问题具体分析，向老师同学和单位有关人士请教； 3、完成了实习报告，开题报告； 4、完成毕业设计初稿； 5、完成中期检查报告。 四、存在主要问题： 1、对计算过程中可能出现的问题、原因分析及解决的方案有待进一步完善； 2、 现阶段所进行的具体井下救生舱结构设计以及内部环境循环是设计过程中的困难环节 , 其中出现的问题主要原因是相关文献资料不多，需要进一步查阅资料和请教指导老师； 3、 论文初稿的内容还不丰富，思考问题还不够全面，对材料缺少认真度量。 五、指导教师对学生在毕业实习中，劳动、学习纪律及毕业 设计（论文）进展等方面的评语 指导教师： （签名） 年 月 日 河南理工大学万方科技学院 2012 届机械设计及其自动化专业 毕业实习报告 毕 业 设 计 实 | 习 | 报 紧 告 急 避 难 设 施 系 别 ：机械与动力工程系 班 级 ：机械设计 08 姓 名 ： 赵 阳 学 号 ： 0828070149 河南理工大学万方科技学院 2012 届机械设计及其自动化专业 毕业实习报告 共 29 页 第 1 页 目 录 一、 紧急避难设施研究 急避难 的 背景及意义 关领域国内外技术研究现状 外紧急避险系统现状 内紧急避险系统现状 外可移动式救生舱的基本情况及特点 内可移动式救生舱的基本情况及特点 外应用现状及国际知名应急避难室生产企业 二、 井下救生舱 下救 结构设计 2. 2 主要用途和适用范围 要用途 用范围 用环境和工作条件 用环境 作条件 三、 实习总结 四、参考文献 河南理工大学万方科技学院 2012 届机械设计及其自动化专业 毕业实习报告 共 29 页 第 2 页 一、 紧急避难设施研究 究背景及意义 我国作为能源消费大国，煤炭在我国能源生产的大格局中占有绝对的比重，达到近 70%。我国的煤炭产量虽然只占世界煤炭产量的 1/3，但煤矿矿难死亡人数占世界煤矿事故死亡人数的 4/5。世界每发生 20 起导致死亡人数最多的煤矿灾难中，就有 8 起发生在中国，频繁的矿难不仅造成了许多家庭的破裂，同时也严重影响了中国的国际形象。 国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知（国发【 2010】 23 号）明确要求“煤矿和非煤矿山要制定和实施生产技术装备校准，安装监测监控系统、井下人员定位系统、紧急避险系统、压风自救系统、供水施救系统和通信联络系统等技术装备，并于 3 年之内完成”，即监测监控系统，实现对煤矿井下 度、瓦斯、风速、温度的动态监测；人员定位系统，掌握各个区域的作业人员分布情况；压风自救系统，确保发生灾害时现场工作人员有充分的氧气供应；避难硐室、可移动式救生舱等紧急避险系统，实现井下灾害突发时的安全避险；通信联络系统，实现矿井井上下和各个作业地点通信畅通；供水施救系统，在灾害突发后为井下作业人员提供清洁水源或必要的营养液。其中监测监控、人员定位、压风自救、供水施救和通讯联络在煤矿日常建设中已经基本河南理工大学万方科技学院 2012 届机械设计及其自动化专业 毕业实习报告 共 29 页 第 3 页 完善，只有紧急避险系统没有完善的理论及实践研究，事故发生的瞬间，因坍塌、爆炸、冲击波等伤害而遇难的人员，仅占事故伤亡总人数的 10%左右；而 90%的煤矿工作人员遇难。是由于事故发生后附近区域氧气耗尽，同时含有高浓度的有毒有害气体，而逃生路线被阻断，无法及时撤离到安全区域所造成的，因此，建设一个使现场人员能够及时避开危险的安全场所，是减少人员伤亡的最可靠的措施。 为进一步提高煤矿安全防护和应急救援水平，保障矿工生命安全，促使煤矿安全生产，借鉴美国、澳大利亚、南非等国家成功经验和做法，国家把建设煤矿井下避难所（就生硐室）应用试点已列入 2010 年煤矿安全改造项目的重点支持方向。 煤矿井下紧急避险系统是在井下发生紧急情 况时，为遇险人员安全避险提供生命生命保障的设施、设备、措施组成的有机整体，紧急避险系统建设包括为井下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，科学制定应急预案及进行自救培训等，紧急避险系统是煤矿井下安全避险六大系统的核心部分。 2010 年五月 19 日，国家安监总局在山西潞安矿业集团常村煤矿召开全国井下救生舱等避险设施建设现场会，该矿当时已建成 1 个永久避难硐室和 2 个救生舱，据常村煤矿估算，采用永久避难硐室 +救生舱模式，全矿井约需费用一亿元。 河南理工大学万方科技学院 2012 届机械设计及其自动化专业 毕业实习报告 共 29 页 第 4 页 紧急避险系统能够在保障矿工生命中发挥重要作用。美国矿山安全健 康监察局（ 析了 1900 2006 年的煤矿井下事故，发现 264 名矿工在事故发生后依然幸存，但最终只逃生和等待救援中丧生。针对类似情况下的矿工安全， 过实施新的标准可挽救其中 43 名矿工的生命，余下的 221 名可通过建立紧急避险系统为其提供生命保障， 果使用救生舱等避险设施，可使井下发生事故后矿工生命挽救率提高 25% 75%。有关专家对国外 36 起典型事故进行分析，发现发生在工作面区域的人员死亡大部分发生在逃生途中；火灾和窒息事故的人员死亡主要发生在人员逃生或逃生受阻的过程中。 因此，建立井下紧急避险系统对提高遇险人员的生存概率十分重要。 2007 年 10 月，澳大利亚巴瑞克矿区的一座金矿发生井下车辆火灾， 54 人被困，躲入救生舱后全部成功获救。 2006 年1 月 29 日凌晨 3 时，加拿大萨斯喀彻温省（ 座钾盐矿井发生火灾事故， 72 名矿工被困井下，转移至矿井应急避难室（澳大利亚 司生产）中，经过 26h 全力营救， 72 名矿工全部成功获救。 2003 年和 2004年，南非的两个特大先后发生停，电和火灾事故，其中一个矿井下有 3400 多人，结果只死亡 9 人 ，有 280 人是救护队在井下各个避难所里就出来的；另一个矿在 2600人返回地面后，发现有 52 人失踪， 2 天后在井下的避难所和救生舱里找到，河南理工大学万方科技学院 2012 届机械设计及其自动化专业 毕业实习报告 共 29 页 第 5 页 全部被救。 2008 年 8 月 1 日，河南平禹煤电公司发生突出事故， 2 名矿工及时躲进 220 米外的硐室避难成功获救。 因此，可以看出紧急避难系统的建立，对提高煤矿井下紧急避险能力，减少事故伤亡，促进煤矿安全生产具有十分重要的意义。 关领域国内外技术研究现状 外紧急避险系统现状 一直以来，欧美各发达国家对矿井事故的应急救援工作十分重视，将应急避难空间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。其中，对于加拿大、美国、澳大利亚采矿业发达等国家，在地下矿山中设置和使用矿井应急避难室，已经是矿井应急救援中的一项成熟而有效的技术，并且已经有了多次成功营救的经验。 目前，国外矿井中使用的应急避难室主要有以下三种类型： （ 1）永久性固定避难室（ 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。利用贯穿岩层到达地面的管道为避难室内持续地输送氧气、实现通讯。 （ 2）临时性固定避难室（ 在矿井工 作区域附近的巷道岩层中挖掘而成，依靠氧气瓶等设备为河南理工大学万方科技学院 2012 届机械设计及其自动化专业 毕业实习报告 共 29 页 第 6 页 避难室提供一定时间的氧气。当此处采掘工作完成后，临时性避难室即被废弃，室内密封门、氧气瓶、通讯、监测仪器等重复性使用设备将拆除并转移到新建设的临时避难室中。 （ 3）便携式避难室（ 多数为车体式结构，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架设位置。氧气瓶、通讯、监测仪器等设备均安装在车体中。 南非自 20 世纪 70 年代就出现避难所。 1986 年 亡 177 人）后，法律强制井工矿必须设 立避难所。 澳大利亚金矿自 2000 年一直使用可移动式救生舱，目前已是法律的基本要求。 美国煤矿井下避险设施的应用起源于 2006 年，西弗吉尼亚州萨戈煤矿发生的爆炸事故（死亡 12 人），引起社会的高度重视，美国国会通过了 2006 年矿工法。其后， 有关政府出台了新的矿山安全管理规定，规定井下必须设置气密性避难所。 印度、英国、德国、法国等也在研究和应用避难所。从使用情况来看，早期主要用于金属矿山，煤矿应用研究较少，认为煤矿在灾变时期容易发生火灾或爆炸等次生灾害，突发紧急情况下人员尽可能撤离。目前，越来越 多的国家规定煤矿井下必须设立避难所。国外煤矿井下紧急避险系统的建设河南理工大学万方科技学院 2012 届机械设计及其自动化专业 毕业实习报告 共 29 页 第 7 页 和使用，有以下几个方面好的经验： （ 1）世界各主要采煤国对井下紧急避险系统的建设和使用维护管理均有明确的法律法规，美国、南非等还建立了救生舱标准，使煤矿安全保障能力具备必要的法制基础。 （ 2）有紧急避险系统的整体设计，并于其他安全保障系统有机结合，美国职业安全健康研究院在有关报告中指出：避难所挽救生命的可能性只有在煤矿经营者结合救生舱制定全面的逃生救援计划的情况下才会实现。 （ 3）井下紧急避险设施应实现对矿井的全覆盖，所有井下人员，包括生产人 员、管理人员及可能临时出现的人员应有避难空间，澳大利亚西澳矿山安全检查规章推荐避难所容量应为服务区作业人员数量的 2 倍以上。 （ 4）避难所的设置应考虑多方面因素：所服务区域的特点（空间结构、危险源分布、作业类型等）；灾变时期人员抵达难易程度、所需时间；随身佩戴自救器的防护时间；岩体稳定性和支护有效性。 （ 5）避难所类型的选择应考虑所服务区域的特点及可能发生的灾害类型。一般规定，避难所的类型由煤矿根据自身的特点自主选择，以满足矿工避险需要的原则。目前，南非煤矿以避难硐室为主；美国煤矿井下配备避难所 1193 台，其中软体式救生舱 1000 台、硬体式救生舱 123 台，避难硐室 70个；加拿大煤矿采用避难硐室与救生舱相结合方式，二者的河南理工大学万方科技学院 2012 届机械设计及其自动化专业 毕业实习报告 共 29 页 第 8 页 数量比约为 1:5，救生舱以硬体式为主。 （ 6）避难所的有效防护时间主要根据灾变时期应急救援时间确定，南非规定避难所的有效防护时间为 8 24h，澳大利亚规定至少 36 h，美国规定不低于 96h。 （ 7）避难所采用两道门结构，以便形成风障，防止有毒有害气体侵入，必须有供氧、有毒有害气体处理、温湿度控制、通信、指示等设施及自救器、饮水机、急救设备等。 （ 8）建立规章专人管理，确保始终完好，时刻能用。南非 矿产法规定：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，或由矿主制定专人调查后上交的报告决定。澳大利亚规定：避难所在井下首次安装时应进行试验测试，包括真空测试，电源支持测试等，以后一个合理周期（ 6 或 12 个月）也应检测，应按照制造商的要求对避难所进行经常性的检查和维护，并作为日常工作的重点。 （ 9）将安全使用避险设施作为员工培训和应急演练的重要内容，确保人皆会用。 内紧急避险系统现状 目前我国井工煤矿井下工作人员避难步骤一般为：灾害发生后，在灾区范围内的井下工人应马 上佩戴自救器，选择不需穿越火区且距新鲜风流最近最安全的避灾路线迅速进进入安全区域，并尽快升井避灾。着不仅需要井下逃生人员清楚河南理工大学万方科技学院 2012 届机械设计及其自动化专业 毕业实习报告 共 29 页 第 9 页 灾害位置，熟悉通风系统、避灾方法和逃生路线，还需要有能够提供足够氧气的自救器来保证工人安全升井。因此有很大的局限性主要表现在： （ 1）在发生灾害后，由于工人在井下分布较为分散，所以不能够及时了解灾害位置和洞察发展趋势如火灾发生时，井下逃生人员无法获悉地面应急抢险指挥部是否实施了反风风流短路等控风避灾措施，因此无法了解实施控风避灾措施后的避灾路线，尤其在灾害产生风压和主风机风压综合作用引 起的巷道风流漩涡或紊乱情况下，致使灾变期间风流情况千变万化。 （ 2）灾害发生时井下工人一般会产生极大的心理压力，不能选择正确的避灾路线，因而产生流动混乱，并且地面应急抢险指挥部因井下逃生人员流动混乱无法确定逃生人员位置，特别是无法通过一些必要的控风措施来控制灾害扩展和蔓延。 （ 3）避灾时流动混乱，使得已经佩戴了过滤式自救器的井下工人，可能会误入烟雾浓度较高区域，破坏过滤式自救器过滤一氧化碳等有害气体的作用，造成逃生人员中毒或窒息死亡。目前我国井工煤矿工人所使用的隔离式自救器最大供氧时间约为 45在 45内，无论在大型煤矿还是小煤矿，要在事故发生后逃离危险区域都是非常困难的。 （ 4）狭小的井下空间，关系复杂的矿井通风及巷道联通，河南理工大学万方科技学院 2012 届机械设计及其自动化专业 毕业实习报告 共 29 页 第 10 页 以及巷道类型和逆流风速等环境因素灾后都会限制人员逃生。 基于上述， 2008 年 2 月被科技部批准立项的国家 “ 十一五 ” 科技支撑计划 “ 矿井重大灾害应急救援关键技术研究 ”项目（编号： 2006专题 “ 遇险人员快速救护关键技术与装备的研究 ” （编号： 2006，提出了 “ 可移动式救生舱 ” 子专题（由北京科技大学和潞安矿业集团公司承担），研制出的救生舱应具 有能抵御矿井内瓦斯煤尘爆炸、火灾、水灾等灾害，并能够在压风、电力等线路中断的条件下 8 人存活 4 天以上的特点，该救生舱具有密闭舱体、密闭空间气体与人体参数监控系统、空调系统、供电系统、通讯系统等，可以达到国际先进水平。 外可移动式救生舱的基本情况及特点 目前可移动式救生舱按其材质可以分为钢制救生舱（硬体式救生舱）和可充气式救生舱（软体式救生舱）。 钢制救生舱：外壳是钢制的，能承受一定强度的压力，一般入口处占有近 1段大部分空间为有双排座椅的 人员生存室，有少部分仪器设备在此处。避难室另一端为主要设备隔间，动力系统等大部分设备均在此处。如图 11 河南理工大学万方科技学院 2012 届机械设计及其自动化专业 毕业实习报告 共 29 页 第 11 页 图 1 1 避难室布局示意图 1体式救生舱 可充气式救生舱：救生舱采用阻燃、耐高温帆布等软质材料制造而成。工作时张开一个气囊，矿工将在张开的气囊中得到庇护。未工作时，气囊和氧气瓶、空气瓶、二氧化碳洗河南理工大学万方科技学院 2012 届机械设计及其自动化专业 毕业实习报告 共 29 页 第 12 页 涤装备、降温设备、食物、水、急救用品等存在一个防爆的拖撬之中。如图 1 图 1充气式软体救生舱 救生舱具备基本功能 包括气密性、隔热性、供氧、空气调节、动力系统、 体监测、通讯指标、附属设施，但具体指标不同。 （ 1）气密性：目前气密性问题主要是靠双层门、空气帘配合以正压空气得以解决的。一般情况下，避难室双层门结构是在进门端设置两道气密门，而且两道门通过连锁装置控制，不能同时处于开启状态，以免外界气体直接进入主舱。单层门则会设置厚重的塑料空气帘（如图 1挡空气。 以上单纯使用气密门的设计并非阻止空气进入的可靠方式， 河南理工大学万方科技学院 2012 届机械设计及其自动化专业 毕业实习报告 共 29 页 第 13 页 图 1 4 难室空气帘 图 1 5 难室正压空气装置 公司在双层门之间使用的正压空气阻隔系统（图 1够利用增加舱室内部气压很好的阻止有害气体进入。当人员开启第一道气密门时，内部第二道门处于关闭状态。此时排气系统通过外接矿用正压空气管道或者高压空气瓶中的空气释放，使避难室入口处空气压力高于外界气压，向外排气防止有害气体涌入，随后关闭第一道气密门，再进入生存舱。 （ 2）隔热性：国外一般采用在舱体内壁涂抹隔热材料，厚度一般为 20右 ,实际使用中填充隔热材料形成隔热层 ,能够有效的减少舱内外热量的传递。 （ 3）供氧装置：目前，国外矿用应急避难室的正常氧气供应主要靠矿用压缩空气和压缩 缩 常在应急救援中意外时常会发生，避难室的正常 应也可能在救援过程中出现短时间中断的情况，河南理工大学万方科技学院 2012 届机械设计及其自动化专业 毕业实习报告 共 29 页 第 14 页 因此，避难室中还应设置应急用的方便 生源。国外避难室中配备的应急氧源一般为自含氧发生器（ 又称为氧烛。 （ 4） 空气调节装置 ：国外的避难室绝大多数使用空调来控制温度。空调主机可置于 避难室内部，而压缩机必须外置，因此，在爆炸事故频发的煤矿中，避难室空调压缩机的防爆是不得不面对的问题。此外，在 20 多 要有足够的电力运行空调，而矿难时外部电力切断，只能靠电池维持。所以，避难室生存时间的长短很大程度上要决定于空调和备用电池的功率之间的相互协调。 （ 5）动力系统：避难室中的空调、照明、电子控制设备等都要依靠电力来维持，尤其是大功率的空调压缩机，要消耗大量的电力资源。目前，国外矿用避难室的动力供应系统一般分为两部分：矿山电源和 不间断电源）。避难室在正常情况下接入矿山用电源，经变压转换设备、调整电压电流适应舱内设备的规格。而在矿难发生时，会出现矿山用电源可能由于线路遭到破坏，或者因救援工作需要人为切断的情况，此时，就需要自动切换到避难室内部备用的 维持相应设备运行。一般情况下， 要由蓄电池供电。矿井用蓄电池要求本质安全，并且由于要长时间维持大功率的空调设备运行，需要大量的串、并连蓄电池以提高电池电压及容量，根据上述特性、国外多河南理工大学万方科技学院 2012 届机械设计及其自动化专业 毕业实习报告 共 29 页 第 15 页 数避难室选用的应该为铅酸蓄电池。 （ 6） 理：目前，国外避难室的标准要求将 浓度控制在 以下，一般不允许超过 。北美按照使用的吸收 的药板数量分为单床和双床两种，呼吸过的气体进入处理器后， 时净化器连接的 瓶经调节装置控制向空气中加如与 2，使净化后的气体达到可呼吸的标准。单床 气净化器能够 47h 使容纳 10 人的避难室保持 度低于 国外避难 室中一般选用碱石灰（ 成的混合物 ）作为 要是因其价格低廉、性能可靠，保质期长。 （ 7）气体监测：避难室中的监测系统主要监测的对象一般包括 力、温度、湿度以及各种设备的运行状况。监测仪器在避难室内分为固定式和便携式两种。固定式的仪器一般主要用于避难室生存空间内的各种环境参数以及各类电子设备、动力的监测。此外，避难室内还配备有一部分便携式气体检测设备，由被困人员中有经验的矿工操作，每隔一段时间对密闭空间内气体循环较差的角落进行检测，防止有毒有害 气体局部积累。 （ 8）通讯系统：国外一般采用 有线通讯、无线通讯、应急通讯及各通讯方式失效情况下的信息交流方法，形成多级河南理工大学万方科技学院 2012 届机械设计及其自动化专业 毕业实习报告 共 29 页 第 16 页 通讯保障体系。各通讯设备应技术先进、安全可靠 。 救生舱的设计制造应为在各通讯方式失效情况下的信息交流创造条件，具体方法应在救生舱内明确告知。 （ 9）附属系统： 应急避难室中除了主要的设备仪器外，还有设计有一系列附属设施以满足被困矿工的生存需要、协助完成救援工作： 化学厕所：国外避难室中设置的厕所一般采用化学方法对排泄物进行消毒和处理，同时，厕所的设置位置会与人的生存舱隔离开，多数在避难室入口处 的排气间，能够将臭味随气体排到外界空间。 照明装置：由于应急救援中电力资源宝贵，避难室中的照明装置除了要求本质安全外，还要尽可能的节省电力。因此，避 难 室 中 一 般 使 用 能 耗 低 、 维 持 时 间 长 、 维 护 简 便 的光二极管 )灯。如图 3澳大利亚 司避难室中使用的 。 自救器：避难室中必须配备有一定数量的隔绝式 救器，以便于避难室内人员短时间外出进行检测、营救或自行撤离。 逃生窗：矿难发生后，矿井内部情况复杂，爆炸、塌方等各种原因都有可能导致避难室 入口被堵住或损坏而无法开启舱门，因此，避难室需要有应急逃生的窗口，在需要紧急出舱时，被困人员能够从内部不太费力地徒手（也可借助避难河南理工大学万方科技学院 2012 届机械设计及其自动化专业 毕业实习报告 共 29 页 第 17 页 室内部工具包）打开逃生窗离开避难室。逃生窗内外两侧结构不同，外侧在正常情况下能够达到气密性，同时具有与外壁其他部分相同的防爆能力；内侧紧固件拆卸后逃生窗就能整体向外推出露出逃生孔。逃生窗主要材料为防爆玻璃，所以平时也可作为观察窗观察外界状况。 急救包：国外避难室中通常还配备有急救包，里面有一般情况所需要的急救药物、器材等，能够用于对受伤的矿工及时进行简单的包扎、消毒、治疗，防止受 伤部位伤情恶化。 工具包：等待救援期间，避难室的各种设备可能会出现运行上的小问题，需要及时排除。所以避难室里还应配备一个工具包，里面包括检查、维修室内各种设备的工具、说明书、维修材料以及供被困人员撤离用的逃生手册、逃生路线图等。 外部标识：矿难发生时，由于烟雾、粉尘弥漫等各种原因，矿井中的能见度可能大大降低，为了引导无法撤离的矿工及时确定最近的避难室的位置，避难室舱体外壁以及周边的一定范围内都应设置有声、光提示的标识。这些标识包括巷道墙壁上的反射带方向标志、避难室上安装的警示灯和外壁上粉刷的荧光带等。 （ 10）硬体舱和软体藏均采用过度藏结构。过渡舱设气幕和压气喷淋装置，以阻断和冲洗人员进舱时可能带入的有毒有害气体。 内可移动式救生舱的基本情况及特点 河南理工大学万方科技学院 2012 届机械设计及其自动化专业 毕业实习报告 共 29 页 第 18 页 国家安全生产监督管理总局、国家煤矿安全监察局将救生舱技术列入“十一五国家科技”支撑计划，并取得了开创性成果。 2009 年 12 月，国家煤矿安全监察局发布了煤矿井下避难所试点建设基本要求（试行），提出了可移动式救生舱的基本功能要求。目前全国有超过 30 家单位从事救生舱及避难硐室配套设备的研发，其中有 10多家单位已制造出产品，相关企业还与澳大利亚、美国等公司 开展了有效的国际合作。 我国救生舱产学研紧密结合，具备高起点。在充分借鉴国外成功经验和做法的基础上，将潜艇、船舶、高楼逃生等领域的一些高新技术用于救生舱研发，提高了技术含量，具备航空潜艇等研发背景的机构进入救生舱的开发领域，有力的推进了研发进程，从已研制的产品看，我国产品的功能要求和环境适应性高于国外产品。但从总体上来看，我国救生舱的研发尚处于探索初期，技术引进和相关领域技术尚处于组装、仿造、借用阶段；研制出的救生舱基本未经过实践检验，需通过使用后再不断调整优化；也尚需通过试点试用的总结 外应用 现状及国际知名应急避难室生产企业及产品 （ 1）政策、法规的支持 2006 年 1 月 29 日凌晨 3 时，加拿大萨斯喀彻温省（ 座钾盐矿井发生火灾事故， 72 名矿工被困井下，转移至矿井应急避难室中，经过 26h 全力营救， 72名矿工全部成功获救，在世界范围内引起轰动效应。 河南理工大学万方科技学院 2012 届机械设计及其自动化专业 毕业实习报告 共 29 页 第 19 页 上述应急避难室成功应用的前提在于政策、法规对应急救援工作的明确规定，加拿大萨斯喀彻温省的矿山应急响应规程（ 求，地下矿山（包括煤矿）要设置长 期的和临时的矿工应急避难室，这些避难室内存放一定量的氧气、水和食物，通讯设施要直达地面。美国、澳大利亚等国家的矿山安全法规和标准也对推广、使用矿井应急避难室有着硬性的规定。 （ 2）经济、技术、市场基础 在相关政策法规的支持下，欧美各国十分重视矿山应急救援工作及相关研究，投入了大量的资金，使得大量的具有较强科研实力的企业单位参与其中。矿井应急避难室是一种需要集成多种高新技术的科技产品，因此， 尔格等综合性安全设备公司具有相当的技术优势。这些企业从事工业安全领域 研究多年，生产矿用安全设备、监测、通讯仪器等一系列的应急救援设备，能够在本公司内部完成整个应急避难室系统所需的全部设计研究。相比之下，国内缺乏具有类似完成大型设备研发能力的企业，只能依靠多个部门共同合作完成，带来诸多协调上的问题。 国外安全生产的氛围浓厚，同时经济实力强大，应急避难室等设备具有广阔的市场。同时，由于采矿行业水平较高，各类矿井的条件相当，管理水平高，工艺简单，具备了推广、使用应急避难室的条件。 河南理工大学万方科技学院 2012 届机械设计及其自动化专业 毕业实习报告 共 29 页 第 20 页 二、 井下救生舱 下救生舱 的结构设计 （ 1）采用分体组合式结构，由过渡舱、生存舱、设备舱三部分组 成，舱体之间通过法兰连接。三个完全独立的舱体制造，使用中连接在一起，有密闭通道实现两个舱体的相通，既保证了各个舱体功能的独立型，又有机的形成一体。 （ 2）隔热设计特点：在舱体内壁涂抹隔热材料，厚度 20际使用中填充隔热材料形成隔热层 ,能够有效的减少舱内外热量的传递。 （ 3）由钢板焊接制成，具有抗压砸、耐腐蚀、以及防潮密封等特点，特别适合井下恶劣条件下使用。 （ 4）救生舱门 拱形救生舱： 救生舱由过渡舱、生存舱和设备舱三部分组成，三个舱体通过法兰连接在一起，过渡舱门采用向外开启的防护密闭舱门，过渡舱和 生存舱之间采用密闭门隔开，生存舱和设备舱之间是互通的，中间无门，统称为生存舱。两个防护门的尺寸相同，高度 ，宽度 。 圆形救生舱： 救生舱由过渡舱、生存舱和设备舱三部分组成，三个舱体河南理工大学万方科技学院 2012 届机械设计及其自动化专业 毕业实习报告 共 29 页 第 21 页 通过法兰连接在一起，过渡舱门采用向外开启的防护密闭舱门，过渡舱和生存舱之间采用密闭门隔开，生存舱和设备舱之间是互通的，中间无门，统称为生存舱。 （ 5）过渡舱 拱形救生舱： 过渡舱容积 5.5 m，舱门外设有压缩空气幕，来自煤矿压风管路的接管及舱内空气瓶连接到舱外的管路。舱内有压气喷淋装置，从空气瓶输出的管路，通过一个 三通一路接到生存舱的面板内，一路输往舱外空气幕，另一路为空气喷淋管，通过一个 球阀控制着喷淋装置。过渡舱内有两个 1 寸的单向排气阀。 圆形救生舱： 过渡舱容积 4.3 门外设有压缩空气幕，来自煤矿压风管路的接管及舱内空气瓶连接到舱外的管路，可保障空气幕的正常启用。舱内有压气喷淋装置，从空气瓶输出的管路，通过一个 三通一路接到生存舱的面板内，一路输往舱外空气幕，另一路为空气喷淋管，通过一个 球阀控制着喷淋装置。过渡舱内有 1 个 1 寸的单向排气阀。 （ 6）生存舱 拱形救生 舱： 生存舱包括生存舱和设备舱两部分，每节长 3m，高 宽 存舱和设备舱容积 11.8 设备舱端设置 河南理工大学万方科技学院 2012 届机械设计及其自动化专业 毕业实习报告 共 29 页 第 22 页 察窗一个，距舱底高度 1500察窗是不锈钢和碳钢制成的，配有高温防火玻璃，能耐高温，抗冲击；生存舱有 2 个 1 寸单向排气阀。 圆形救生舱： 生存舱包括生存舱和设备舱两部分，直径 ,每节长 高 20热层 ,容积为 在生存舱舱壁上设置 察窗 2 个， 距舱底高度1200察窗是不锈 钢和碳钢制成的，配有高温防火玻璃，能耐高温，抗冲击；生存舱有 1 个 1 寸单向排气阀。 （ 7）应急逃生口 拱形救生舱： 本舱将逃生口设置在与救生舱舱门相对的一侧（即设备舱末端），距离地面 360径 750积 圆形救生舱： 本舱将逃生口设置在与救生舱舱门相对的一侧（即设备舱末端），距离地面高度 225积 （ 8）舱体强度、耐高温及气密性 拱形救生舱： 救生舱采用 10板焊接制成，三个舱体通过 25兰和 5部采用 20加 1不锈钢板，舱门采用密闭门。 圆形救生舱： 河南理工大学万方科技学院 2012 届机械设计及其自动化专业 毕业实习报告
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