“矿用可移动式救生舱”项目介绍

1、 中平能化集团中平能化集团“矿用可移动式救生舱矿用可移动式救生舱”项目介绍项目介绍主要内容主要内容u1. 1. 背景意义背景意义u2. 2. 研究目标研究目标u3. 3. 设计依据设计依据u4. 4. 研究内容研究内容 u5. 5. 技术难点技术难点u6.6.取得的阶段性成果取得的阶段性成果u7.7.取得的创新型结论取得的创新型结论u8.8.试验设备及产品照片试验设备及产品照片1.1 1.1 立项背景立项背景 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生产和消费中占有较大的比重，其战略地位在相

2、当长的时间内不会改变。据不完全统计我国约有时间内不会改变。据不完全统计我国约有1300013000余座矿余座矿井，高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井的产量占全国煤炭产量井，高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井的产量占全国煤炭产量的的1/31/3，国有重点煤矿中具有煤尘爆炸危险的占，国有重点煤矿中具有煤尘爆炸危险的占87.3787.37，具有自然发火危险的占具有自然发火危险的占51.351.3 ，安全生产形势严峻，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，而且给企业的巨大损失，而且给 “ “和谐社会和谐社会”的创建和煤矿的创建和煤

3、矿企业的稳定发展造成了巨大的压力。企业的稳定发展造成了巨大的压力。1.1 1.1 立项背景立项背景 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，安全事故造成的人员伤亡及损失， 20092009年年1212月月2525日国日国家煤矿安监局发布了家煤矿安监局发布了关于做好煤矿井下避难所（救生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舱）建设试点项目申报工作的通知（煤安监司函办（煤安监司函办200934200934号），将平顶山等号），将平顶山等1111个煤矿企业确定为避难所个煤矿企业确定为避难所（救生

4、舱）建设试点。（救生舱）建设试点。 20102010年年7 7月月1919日国务院发布了日国务院发布了关于进一步加强企业安关于进一步加强企业安全生产工作的通知全生产工作的通知（国发（国发201023201023号），特别强调强号），特别强调强制推行先进适用的紧急避险系统等技术装备，并要求于制推行先进适用的紧急避险系统等技术装备，并要求于3 3年内完成。年内完成。 20102010年年8 8月月2424日，国家安全监管总局、国家煤矿安监局日，国家安全监管总局、国家煤矿安监局发布了发布了关于建设完善煤矿井下安全避险关于建设完善煤矿井下安全避险“六大系统六大系统”1.1 1.1 立项背景立项背景的通

5、知的通知（安监总煤装（安监总煤装20101462010146号），并再次特别强调号），并再次特别强调20122012年年6 6月底前，所有煤（岩）与瓦斯（一氧化碳）突出月底前，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，燃煤层的矿井，要完成紧急避险系统的建设完善工作，20132013年年6 6月底前，其他所有煤矿要完成紧急避险系统的建月底前，其他所有煤矿要完成紧急避险系统的建设完善工作。设完善工作。 旨在提高煤矿抗灾防灾能力。南非、加拿大、美国、澳旨在提高煤

6、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。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 1.2 项目意义项目意义 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

7、有发生，严重制约了我国煤势严峻，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，占矿难数量矿产业的发展。据不完全统计，占矿难数量90%90%以上的是以上的是瓦斯爆炸、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故中的伤亡人员只有约5%5%是在事故发生瞬间受到伤害死亡，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

8、急救援提供技术及装备支撑，是实现我国术与装备，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。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在此背景下，中平能化集团机械制造有限公司于20082008年年9 9月立项，开展矿用可移动式救生舱的研制，并先后与月立项，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。合作。2.2.研究目标研究目标服务对象：中国平煤神马能源化工集团有限公司服务对象：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中平能化集团现有矿井

9、3030余对，由于大部分矿井建设余对，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，普遍在较高，普遍在3131以上，其中四矿、六矿、八矿、十矿、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，其工作面温度超过十三矿等数对矿井为热害严重矿井，其工作面温度超过3535。 经调研，河南省内的其它国有及地方煤矿，其主（副）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

10、有诸多相似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。之处，尺寸偏小，有相当一部分矿井为热害严重矿井。 2.2.研究目标研究目标“矿用可移动式救生舱矿用可移动式救生舱” ” 项目的研制目标项目的研制目标：研制：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。险等优点。2.2.研究

11、目标研究目标设计思路：设计思路：（1）可移动式救生舱应有与煤矿井下三条生命线）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。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）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给，矿用可移动式救生舱应在没有外部供给的情况下，具有况下，具有96h以上的综合防护时间，对外能够以上的

12、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。本条件，为应急救援创造条件、赢得时间。3.3.设计依据设计依据3.1 3.1 矿用可移动式救生舱研制主要依据：矿用可移动式救生舱研制主要依据：a)a)20092009年年1212月月2525日发布的日发布的煤矿井下避难所（救生舱）试点煤矿井下避难所（救生舱）试点建设基本要求建设基本要求（煤安监司函办（煤安监司函办200934200934号。号。b)b)20102010年

13、年1111月月2626日版日版可移动式救生舱安全标志技术审查准可移动式救生舱安全标志技术审查准则（草案暂执行）则（草案暂执行）。c)c)20112011年年1 1月月2525日发布的日发布的煤矿井下紧急避险系统建设管理煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定暂行规定。3.3.设计依据设计依据3.2 3.2 主要技术要求：主要技术要求：v 救生舱应具备安全防护、氧气供给保障、有害气体去除、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任何外界支持的情况下额定防

14、护时间不低于9696小时。小时。- 煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定v 适用于存在较大煤与瓦斯突出、瓦斯煤尘爆炸危险的环境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，应能承受不小于中使用的救生舱，应能承受不小于2mpa2mpa的爆炸压力；适用的爆炸压力；适用于在火区及其影响范围内使用的救生舱，应能在环境温度于在火区及其影响范围内使用的救生舱，应能在环境温度5555条件下安全使用。条件下安全使用。- 煤矿井下避难所（救生舱）试点建设基本要求煤矿井下避难所（救生舱）试点建设基本要求3.3.设计依据设计依据v 过渡舱的净容积应不小于过渡舱

15、的净容积应不小于1.2 m1.2 m3 3，内设压缩空气幕、压气，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小于每人0.8 m0.8 m3 3，应设有观察窗和不少于，应设有观察窗和不少于2 2个单向排气阀。个单向排气阀。- 煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定v 救生舱具备自备氧供氧系统和有害气体去除设施。供氧量救生舱具备自备氧供氧系统和有害气体去除设施。供氧量不低于不低于0.5l/min0.5l/min人，处理人，处理coco2 2的能力不低于的能力不低于0.5 0.5

16、l/minl/min人，处理人，处理coco的能力应能保证在的能力应能保证在20min20min内将内将coco浓度由浓度由0.04%0.04%降到降到0.0024%0.0024%以下。在整个额定防护时间内，救生舱以下。在整个额定防护时间内，救生舱内部环境中内部环境中o o2 2含量应在含量应在18.5%18.5%23.0%23.0%之间，之间， co co2 2浓度不大浓度不大于于1.0%1.0%， ch ch4 4浓度不大于浓度不大于1.0%1.0%， co co浓度不大于浓度不大于0.0024%0.0024%，温度不高于温度不高于3535摄氏度，湿度不大于摄氏度，湿度不大于85%85%，

17、并保证救生舱内，并保证救生舱内始终处于不低于始终处于不低于100100帕的正压状态。帕的正压状态。- 煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定3.3.设计依据设计依据v 在在+500+5002020帕压力下，救生舱泄压速率应不大于帕压力下，救生舱泄压速率应不大于3503502020帕帕/ /小时；舱内气压应始终保持高于外界气压小时；舱内气压应始终保持高于外界气压100100500500帕，帕，且能根据实际情况进行调节。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煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定v 救生舱所配备环境监测仪器能够对救生

18、舱过渡舱内的救生舱所配备环境监测仪器能够对救生舱过渡舱内的coco、o o2 2，生存舱内的，生存舱内的coco、coco2 2、o o2 2、chch4 4、温度、湿度和救生舱、温度、湿度和救生舱外的外的coco、coco2 2、o o2 2、chch4 4进行检测或监测。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煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定v 救生舱配备的食品发热量不少于救生舱配备的食品发热量不少于50005000千焦千焦/ /天天人，饮用人，饮用水不少于水不少于1.51.5升升/ /天天人。人。- 煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行

19、规定4.4.研究内容研究内容 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，动等方面的要求，满足工作面的布置及人员避险的需要，首期确定的型号是首期确定的型号是kjyf96/8kjyf96/8。其次是矿用可移动式救生。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、温湿度调节防护要求、氧气保障系统、空气净

20、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。法，进行方案选择优化，形成最终方案。5.5.技术难点技术难点 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

21、术难点有：求，主要的技术难点有：n 1 1）可移动式救生舱整体结构设计）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，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。条件，方便于不同环境下的安装、运输及维护。n 2 2）救生舱空气净化技术）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故发生后，侵入救生舱内较高浓度有毒有害气体的

22、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要求，同时能够满足额定防护时间里舱内待援人员代谢5.5.技术难点技术难点所产生的有毒有害气体（如所产生的有毒有害气体（如coco、coco2 2、h h2 2s s等）的处理要求。等）的处理要求。n 3 3）救生舱温湿度控制技术）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

23、湿度调节要求（温度不高于防护时间内舱内温湿度调节要求（温度不高于3535，湿，湿度不高于度不高于85%85%），且经济性较好、便于维护。），且经济性较好、便于维护。n 4 4）救生舱电力保障系统设计）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，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同时对舱内电源装置进行充电；在外部电源供给中断的5.5.技术难点技术难点情况下，救生舱内供电保障系统应能单独满足额定防护情况下，救生舱内供电

24、保障系统应能单独满足额定防护时间里舱内的用电需求。时间里舱内的用电需求。n 5 5）救生舱供氧方案设计）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（氧气浓度18.5% 18.5% 23% 23%），供氧速率可控、安全、操），供氧速率可控、安全、操作方便。作方便。n 6 6）气密性及有毒有害气体隔绝技术）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

25、的有毒有害气体隔绝能力，防止外部有毒有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。害气体侵入。5.5.技术难点技术难点7)7)几个关键技术的说明几个关键技术的说明a a、coco的存在验证与处理；的存在验证与处理；b b、coco2 2的处理技术；的处理技术；c c、hshs的处理；的处理；d d、除湿、降温技术分析；、除湿、降温技术分析；e e、o o2 2的来源；的来源；f f、如何进舱？、如何进舱？g g、舱内环境及舱外环境的监测与应急逃生；、舱内环境及舱外环境的监测与应急逃生；h h、试验系统设计与应用；、试验系统设计与应用；i i、鉴定装置、鉴定装置; ;j j、冗余

26、设计。、冗余设计。6.6.取得的阶段性成果取得的阶段性成果 矿用可移动式救生舱项目自矿用可移动式救生舱项目自20082008年年9 9月开始，历经矿月开始，历经矿用操作车用操作车/ /指挥车试制、指挥车试制、kjy96/4kjy96/4矿用可移动式救生舱试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，展开了制及防护性能试验等阶段，并在此基础上，展开了kjyf96/8kjyf96/8型、型、kjyf96/6kjyf96/6型矿用可移动式救生舱的研制及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其配套产品的研制。上述研制过程中先后投入资金22002200余万

27、元，进行了百余次的试验，取得了以下阶段性成果：余万元，进行了百余次的试验，取得了以下阶段性成果：n 1 1）20092009年年8 8月成功进行月成功进行kjy96/4kjy96/4矿用可移动式救生舱舱矿用可移动式救生舱舱体抗爆性能试验；体抗爆性能试验；n 2 2）20092009年年1111月成功进行月成功进行5 5人人8 8小时生存试验；小时生存试验；n 3 3）20102010年年5 5月成功进行月成功进行kjyf96/8kjyf96/8矿用可移动式救生舱矿用可移动式救生舱制冷系统验证试验；制冷系统验证试验； 6.6.取得的阶段性成果取得的阶段性成果n 4 4）20102010年年8 8

28、月成功进行月成功进行4 4人人2424小时综合防护能力试验；小时综合防护能力试验；n 5 5）20102010年年9 9月成功进行月成功进行4 4人人4848小时综合防护能力试验；小时综合防护能力试验；n 6 6）20102010年年1010月成功进行月成功进行8 8人人4848小时综合防护能力试验；小时综合防护能力试验；n 7 7）20102010年年1111月成功进行月成功进行8 8人人9696小时综合防护能力试验；小时综合防护能力试验；n 8 8）20102010年年1212月成功进行月成功进行kjyf96/8kjyf96/8矿用可移动式救生舱矿用可移动式救生舱舱体抗爆性能试验；舱体抗爆

29、性能试验；n 9 9）20102010年年1212月月 20112011年年1 1月，顺利通过国家安全生产月，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；重庆矿用产品检测检验中心技术审查；n 1010）20112011年年3 3月顺利通过行业鉴定。月顺利通过行业鉴定。 7.7.取得的创新型结论取得的创新型结论n 1 1）救生舱舱体采用模块化设计，按照功能分为过渡舱、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。与运输。n 2 2）救生舱舱体采用圆弧形的截面结构，具有较好的抗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，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。使救生舱具有较高的抗爆炸冲击能力。n 3 3）基于高压气体节流膨胀技术，设计的无风机式的降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。温除湿系统，无须电力驱动，可靠性较高。n 4 4）