煤矿井下避难硐室设计

1、沁和能源集团有限公司端氏煤矿井下避难所工程实施方案煤炭科学研究总院沈阳研究院二O一一年二月目 录前言 4一、矿井概述4二、设计的主要依据 三、设计的指导思想 四、井下避难所工程设计简介5第一章井下避难所建设分析6第一矿井的基本情况 6第二节 建立井下避难所必要性 7第三节井下避难所建设基本要求 7 第四节 井下避难所位置的确定 10第二章井下避难所及生命保障系统的组成和主要技术参数13 第一节 系统简介13第二节 认证资质14第三节 结构特点14第四节 供氧系统17第五节 过滤降温除湿系统22第六节 气幕洗气系统26第七节 井下避难所环境监测装置28第八节 井下避难所供电系统43第九节 救灾通

2、信系统48第十节 个体防护装备57第十一节 辅助设施58第三章 避难所维护管理60第一节 日常维护管理60第二节 避难所救援应急管理措施62第四章 工程投资概算63前 言一、矿井概述端氏煤矿位于山西省南部，晋城市西北方向约36km(直距)处，隶属沁水县端氏镇管辖。其地理位置为东径1123052-1123428，北纬353959-354104。井田范围由山西省国土资源厅2006年10月颁发的采矿许可证(证号为16)划定的4个拐点坐标(6度带)：1.X= Y=2.X= Y=3.X= Y=4.X= Y=井田东西长约3.95-5.45km，南北宽约2km，面积9.4036km2。地表总的趋势为东高西低

3、，最高点位于井田东北部，标高980.90m，最低点位于井田西南角，标高588.40m，相对高差392.50m，属剥蚀强烈的中低山区，区内沟谷纵横，多呈“V”字型、树枝状沟谷。本区属黄河流域沁河水系。沁河发源于沁源西北，向南经安泽、沁水王必入井田外西南的潘庄至阳城县润城镇转东南，穿切太行山经河南沁阳、武陟汇入黄河。区内沁河最低侵蚀基准面+594m，最高洪水位+668m，坡度3，据润城水文观测站资料，年平均流量6.49亿m3(19.65m3/s)，丰水期流量39.69m3/s，枯水期流量7.82m3/s。区域内主要支流有固县河，流量0.02m3/s；潘河，流量0.0036m3/s，属季节性河流，雨

4、季有短暂洪流。本井田资源/储量估算的9号煤层为稳定的(西部稳定，东部较稳定)大部分可采煤层，资源/储量估算范围以最低可采厚度(0.80m)线，作为资源/储量估算范围, 9号煤层资源/储量估算面积为8.198km2；3、15号煤层为全区稳定可采煤层，资源/储量估算范围为井田范围(3号煤层未扣除巷道采出量)，其资源/储量估算面积9.404km2。3号煤层估算的煤层最高标高+360m，最低标高+190m,先期开采地段(首采区)面积5.006km2。9号煤层估算的煤层最高标高+310m，最低标高+150m;15号煤层估算的煤层最高标高+270m，最低标高+100m。二 设计的主要依据1、煤矿井下避难所

5、试点建设基本要求（试行），煤安监司函办200934号，国家煤矿安监局办公室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；2、安监总煤装2010-146号文件的通知，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 。3、煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定3 、煤矿矿井井底车场硐室设计规范（MTT 5026 -2009）；4、煤炭工业设计规范；5、煤矿安全规程 国家安全生产监督管理总局，2010年1月21日实施；6、煤矿安全工程设计；7、井下可移动分体避难所配置系统鉴定材料煤炭科学研究总院沈阳研究院；8、端氏煤矿提供的地质资料和生产实测资料。三设计的指

6、导思想1、坚持“安全第一、预防为主”的方针，结合矿区安全生产实际情况，围绕煤矿井下可能出现矿井火灾、煤尘爆炸、瓦斯爆炸等灾变情况，使矿工在应急避难装置的掩护下成功逃生或等待救援，保障职工生命安全；2、实现“三防一隔”，防毒、防火、防震、隔爆；3、实现井下各避难所与井上指挥中心平台实现双向信号传输；4、在符合相关要求，满足使用的前提下，尽可能降低成本，节省工程投资；5、因地制宜地采用新技术、新工艺、新装备、新材料；6、尽量利用原有的巷道、不增加开拓费用；7、避难所及各系统设备选型留有余地，能充分满足区域内避难人员数量的需求。四井下避难所工程设计简介本次设计主要包括井下避难所工程实施方案、井下避难

7、所工程主要设备材料清册及概算书。工程实施方案只做原则性的简要说明，由于具体方案未定，本设备只提供部分图纸及照片。设计的具体内容为：1、端氏煤矿灾害情况分析、建立井下避难所的必要性、井下避难所位置确定、对井下避难所规模的确定等进行阐述；2、井下避难所生命保障系统的组成及主要技术参数；包括：1）结构特点 2）供氧系统3）压风系统 4）空气幕洗气系统5）降温除湿系统 6）监测监控系统7）供电系统 8）通讯系统3、井下避难所所需设备、仪器、仪表及附属装置、个体防护装备选型及安装设计； 4、井下避难所管理及安全措施；5、设备材料清册及工程投资概算；第一章 井下避难所建设分析 第一节 矿井的基本情况根据井

8、田开拓布置，端氏煤矿有2个进风斜井，1个回风立井。局部通风采用双局扇压入式通风系统。井田煤层较多，主要可采煤层共3层，煤层稳定程度以稳定煤层为主，含较稳定煤层与不稳定煤层。现端氏煤矿开采3号煤层。端氏煤矿属高瓦斯突出矿井。第二节 建立井下避难所必要性为进一步提高煤矿安全防护能力和应急救援水平，保障矿工生命安全，减少因煤矿事故造成的人员伤亡，促进煤矿安全生产，借鉴美国、澳大利亚、南非等国家成功的经验和做法， 国家把建设煤矿井下避难所（救生舱）应用试点已列入2010年煤矿安全改造项目重点支持方向。国家煤矿安全监察局办公室发布了煤安监司函办【2009】34号文关于做好煤矿井下避难所（救生舱）建设试点

9、项目申报工作的通知，要求神华、中煤、开滦、阳泉、晋城、潞安、铁法、龙煤、淮南、平顶山、兖矿等11个煤矿企业开展避难所（救生舱）建设试点。各煤矿企业要至少确定一个煤矿开展试点，按要求在井下不同地点设置避难所（救生舱）。通过对端氏煤矿灾害危险分析，该矿井下可能出现矿井火灾、瓦斯突出、瓦斯煤尘爆炸等灾变情况，试点建设以采掘工作面移动式救生舱为主更加符合避难逃生的实际需要，在灾变情况下使井下有人工作的地点均有避难所为其服务，实现矿工在应急避难装置的掩护下成功逃生或等待救援，保障职工生命安全，因此端氏煤矿建立井下避难所很有必要。第三节 井下避难所建设基本要求（一）井下避难所设置的基本要求1.煤矿井下避难

10、所目前主要有固定式避难硐室和可移动式救生舱两种类型。矿井可根据自身的特点自主选择，并以满足矿井灾变条件下矿工应急避险需要，安全、实用、救生为基本原则。2.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。3.避难所的额定人数，应满足所服务区域内同时工作的最多人员的避难需要，并考虑不低于5%的

11、富裕系数。4.避难所应设置在无异常应力、顶板完整、支护完好的地点，前后20m范围内应采用不燃性材料支护，符合安全出口的相关要求。存放在巷道中的可移动式救生舱，应保证巷道畅通，安全间距、风速等符合煤矿安全规程及相关标准的规定，并有预防爆炸冲击破坏的相关措施。5.避难所应有清晰、醒目的标示。矿井避灾线路图中应明确标注避难所位置和规格、种类，井巷中应有避难所方位的明显标示，以方便灾变时遇险人员能够迅速到达避难所。6.避难所应有简明、易懂的使用说明和操作步骤，指导遇险矿工正确使用避难设施，安全避险、7.建立相应管理制度，确定专人负责避难所的管理和维护，保证其始终处于正常待用状态。8.将正确、安全使用避

12、难所作为入井人员安全培训和定期应急救援演练的重要内容，提高矿工应急救援能力。（二）井下避难所的通用技术要求1.井下避难所应具备安全防护、氧气供给、有害气体处理、温湿度控制、通讯、照明及指示、基本生存保障等功能，保证在无任何外部支持的情况下维持避难所内额定避险人员生存（即避难所额定防护时间）96h以上。2.井下避难所应配备矿井灾变期间的空气供给装置或设施，在额定防护时间内提供避险人员人均供风量不低于0.3m/min，氧气浓度在18.5%22.0%之间，并保证避难所内部与外部巷道相比始终处于不低于200Pa的正压状态，以防有毒有害气体渗入。同时，应接入矿井压风管路，设有减压装置和带有阀门控制的呼吸

13、嘴（如果避难所具备直通地面的大直径钻孔，可不接入）。为使避难所防护失效后避难人员能够逃生，避难所内应配备隔绝式氧气自救器，自救器使用时间不低于45min，配备数量不低于额定人数的1.2倍。3.井下避难所应具备对有毒有害气体的处理能力和空气调节控制能力，对CO2的吸收（排除）能力不低于每人0.5L/min，对CO的吸收（排除）能力不低于400ppm/h，保证在额定防护时间内，舱内CO2低于1.0%、CO低于24ppm，空气温度不高于35，湿度不高于85%。所使用的各种化学药剂应做真空包装。4.井下避难所应具备所内外环境参数检测仪器，至少应对避难所内的CO、CO2、O2、CH4、温度、压力；避难所

14、外的CO、CO2、O2、CH4，等进行检测或监测。5.井下避难所应设有与矿（井）调度室直通的电话，并有通讯方式失效的情况下的信息交流方法，宜采取特殊措施，最大限度保证灾变期间的。6.井下避难所应配备在额定防护时间内额定人员生存所需要的食品和饮用水，食品配备不少于2000KJ/人天，食用水0.5L/人天（如果避难所具备直通地面的大直径钻孔，可以通过钻孔输送空气及流体食品。食品和饮用水，可不配备）。7.井下避难所应具有清晰、醒目的标示。避难所内应有必要的照明，并有急救箱、工具箱、灭火器、人体排泄物收集处理装置等设施设备。8.避难所用电气设备、高压容器、仪器仪表、化学药剂等，应符合相关产品标准的规定

15、和国家有关管理要求，纳入安全标志管理的设备应取得矿用产品安全标志。（三）可移动式救生舱的基本要求可移动式救生舱（以下简称救生舱）一般为舱体式结构，配备必要的设备设施和食物，用于煤矿灾害事故遇险人员无法撤离灾区或矿井时的应急避难空间，既可固定设置，也可随采掘工程而移动。救生舱除应满足井下避难所的通用技术要求外，还应符合以下基本要求：1.救生舱应有明确具体的适用范围和适用条件。包括适用的灾情、灾种、灾区及海拔高度、环境条件、井巷空间尺寸等，并在产品标准、使用说明书、产品的永久性安全使用须知中注明。2.救生舱提供的生存空间不应低于每人0.8m3，且总有效容积不低于8m3。3.救生舱舱体应有足够的气密

16、性和防止有毒有害气体侵入的能力。救生舱的泄压速率不超过350Pa/h；舱内大气压力应始终保持高于外界大气压力100500Pa；同时，应设置过渡舱，不设过渡舱时，应有防止避险人员进入救生舱时有害气体侵入的技术措施。4.救生舱应有足够的强度和防护能力。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；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；适用于在水灾环境中使用的救生舱，应明确能够承受的最大水压力。5.救生舱应具有内部空气循环系统，流量宜在20L/min以上。6.救生舱应选用抗高温老化，无腐蚀性、无公害的环保材料。

17、救生舱外体颜色在煤矿井下照明条件下应醒目，宜采用黄色或红色。同时，应设置明显的安全荧光条码。第四节 井下避难所位置的确定根据端氏煤矿对井下避难所建设试点项目提出的要求，避难所距工作地点的距离，以矿工在灾害事故应急避险下，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；当井下采掘工作面出现灾变时，避灾人员立即配戴自身携带的30min隔绝式自救器跑到附近的移动式救生舱。采煤工作面距采区进风巷距离超过1000m，在采煤工作面两顺槽距工作面不超过1000m的位置设置移动式救生舱，设计距离超过500m的掘进工作面，在掘进巷道距工作面迎头不超过50

18、0m的位置设置移动式救生舱。煤矿井下避难所试点建设基本要求还包括避难所应设置在无异常应力，顶板完整、支护完好的地点，前后20m范围内应采用不燃性材料支护，符合安全出口的相关要求。避难所应设置在地质构造简单，围岩稳定的进风巷道、尽可能设置在岩层中，必须设置在煤层中时，应有防瓦斯涌出、煤层自然发火的安全技术措施。结合端氏煤矿2010年生产情况，我院认为端氏煤矿应建设5个移动式救生舱和1个临时避难硐室、2个永久避难硐室，用以组成该矿的二、三级避险系统。3103回采工作面应设置50人的移动式救生舱，因目前没有如此大的救生舱，建议选用2个20人1个10的移动式分体救生舱。安装在工作面进风胶带顺槽与胶带配

19、巷之间的3#、4#、5#的联络巷中，构成井下第二级紧急避险。.回采工作面最大班人数为43人，为安全起见，考虑到备用系数，配备2台KJYF20/96和1台KJYF10/96移动救生舱。3106轨道进回风掘进工作面建设的临时避难硐室，应设置在目前距掘进工作面最近的联络巷中，掘进工作面最大班人数为20人，为安全起见，考虑到备用系数，建设30人的临时避难硐室。3106胶带进回风掘进工作面应设置2台12人的移动救生舱，设置在目前距掘进工作面最近的2个联络巷中，掘进工作面最大班人数为20人，为安全起见，考虑到备用系数，选用2台12人KJYF12/96的移动救生舱。在井底车场附近或井下工作人员相对集中的地方

20、，按照国家规定应设置三级避险设施，我院认为端氏煤矿应在采区回风大巷及轨道运输大巷之间的2#和12#联络巷中建设100人的永久避难硐室。123 第二章井下避难所及生命保障系统的组成和主要技术参数图2-1 分体式避难所第一节 系统简介KJYF系列可移动分体式避难所配置系统是一个密封式逃生避难室，可供灾变时期井下人员避险用，是一种与外界隔离、提供维持生命的安全环境空间，意在为井下的矿工在逃生成为不可能的情况下避难，以便让他们脱险或等待救援。该产品能提供避难人员至少96小时所需的氧气、水、食物以及所需的急救包、卫生设施、通信设备、环境气体监测设备等。为了保证避难所内人员的健康生存，它具有氧气供给装置、

21、一氧化碳和二氧化碳吸收装置、除湿降温空调系统。该避难所配置系统属于逃生避难的一种先进的高新技术装备，主要应用于煤矿井下，同时也可用于非煤矿山、核电站、地铁、地下停车场等场所，具有拆装方便，操作简单等特点。第二节 认证资质1、澳大利亚 MineARC迈安科应急救生舱是目前世界上最先进的达到最严格质量标准的救生舱产品，是全球唯一获得国际ISO9001认证资质的救生舱生产厂家。2、MineARC煤矿应急救生舱是世界上唯一获得美国西弗吉尼亚州矿工健康和安全办公室认证，同时达到美国矿工安全及健康管理局（MSHA）标准的救生舱产品。3、MineARC独创世界上最先进的、无需电力驱动的，集CO/CO2气体滤

22、清和空调降温于一体的本质安全型生产技术。4、MineARC煤矿应急救生舱成功地通过了真人入舱测试。多项权威测试表明，该救生舱可以应对各种复杂恶劣的井下环境，同时也为外部救援争取到宝贵的时间。5、MineARC非煤矿山应急救生舱是世界上唯一达到西澳大利亚州消费者与职业保护部制定的行业标准的产品，该标准是目前全球业界普遍认可的非煤矿山用救生舱的最高标准。6、欧盟权威CE认证及澳大利亚C-Tick认证。7、我国安全标志办公室于2011年1月下发KJYF10/96移动救生舱安标证，KJYF20（16、12）/96移动救生舱以通过安标的现场评审，于近期下发安标证。第三节 结构特点KJYF系列可移动分体式

23、避难所配置系统是由过渡舱、主舱、辅助舱、过滤降温除湿集成装置、供氧装置、环境气体监测监控与报警系统、不间断电源装置、无线通讯装置等部分组成。采用分体组合式结构，拆装、运输方便，密封式钢结构外壳给避难人员提供了安全生存空间。可根据用户不同的需求利用过渡舱、辅助舱和井下避难硐室组成固定式井下避难所，也可组成移动式救生舱。1、过渡舱：配备的密封过渡舱可以容纳6人，舱内配有医用氧气供应系统、压风供给系统、洗气系统、生物技术型卫厕及流量、压力等控制显示仪表。洗气系统仅一键控制，操作十分简单方便。图2-2 过渡舱2、主舱：主舱内部两侧均配置符合人体工程学原理的座位，座位下方有宽敞的储物空间，内外舱壁之间采

24、用特殊的隔热材料，使之隔绝舱外产生的高温。舱外安装有过滤降温除湿集成装置，舱壁安装CO、CO2、O2、CH4传感器和数据采集监视器，对舱外环境气体实时监测。图2-3 主舱3、辅助舱：辅助舱内配有为主舱内过滤降温除湿集成装置提供动力驱动的高压液态二氧化碳钢瓶，通过可拆分式钢瓶架固定；外部正面板右上角处配有CO、CO2、O2、CH4、温度、压力传感器，对舱外环境气体实时监测，通过电缆将监测数据传输到主舱数据采集监视器。图2-4 辅助舱第四节 供氧系统图2-5 供氧系统一、供氧系统的主要功能及要求由于煤矿井下发生瓦斯爆炸、火灾、坍塌等灾害性事故时，都会致使避难所周围环境伴有缺氧、有毒有害气体出现。因

25、此，必须在避难所内部设置具有向避险人员提供氧气以保证避险人员能够维持正常呼吸的供氧装置。供氧装置必须满足：（1） 避险人员在救生舱（避难所）主舱内能够呼吸到纯净的氧气，氧气浓度在18.5%22.0%； 氧气供给量及氧气浓度必须满足人体呼吸生理特点； 氧气供给时间必须满足额定人数时不少于96小时的生存时间； 供氧装置在井下特殊条件下不受环境影响，保证能够及时、可靠供氧并不会存在不安全隐患。二、供氧方案的选择对于煤矿个体呼吸防护装备，目前有正压氧气呼吸器、压缩氧自救器、化学氧自救器、过滤式自救器。这些个体呼吸防护装备都有“使用时间短”的共同特点：正压氧气呼吸器最长的防护时间为4小时；压缩氧自救器、

26、化学氧自救器、过滤式自救器最长的防护时间为45分钟，而且过滤式自救器对环境的氧气浓度要求大于17%。由于上述个体呼吸防护装备防护时间短，有些需要经常检查维护，因此上述个体呼吸防护装备只能放在煤矿井下避难所内作为备用或离开避难所逃生时的供氧设备使用。经研究分析，避难所供氧方案采用压风系统供氧和压缩氧气供氧两种方式。三、压风系统供氧装置1、可行性研究由于人体是依靠呼吸空气进行生存，因此对于呼吸系统而言首选气源为空气。如果以储存在气瓶中的压缩空气作为气源，按照国家煤矿安全监察局办公室【2009】34号文件“井下避难所应配备矿井灾变期间的空气供给装置或设施，在额定防护时间内提供避险人员人均供风量不低于

27、J=0.3m3/min”要求，则需要钢瓶空气数量为移动式救生舱国家安全监管总局、国家煤矿安监局曾下发文件（安监总煤行2007167号），关于所有煤矿必须立即安装和完善井下通讯、压风、防尘供水系统的紧急通知。因此本方案首先选择利用煤矿压风系统作为供氧装置。美国矿山和健康管理局（MSHA）认为闭合空间类似于面罩式呼吸器。美国职业安全卫生监察局（OSHA）要求面罩式呼吸器连续供气量为0.170.42m3/min。因此国家煤矿安全监察局办公室【2009】34号文件所要求的人均供风量不低于0.3m3/min在0.170.42m3/min范围内。考虑到避险人员在进入采区固定式避难硐室前的运动程度及心理恐慌

28、等原因。据资料介绍，此时人的最大肺通气量可达0.12 m3/min，静坐时为0.009 m3/min。因此人均0.3m3/min的空气供给量足以满足人的最大肺通气量0.12 m3/min的要求，并在主舱内会形成正压避免外界气体向主舱内的侵入。按人均供风量不低于Q1=0.3m3/min的要求，当避险人员N=20人时，所需总供风量：Q= Q1N =0.320=6（m3/min）；当避险人员N=10人时，所需总供风量：Q= Q1N =0.310=3（m3/min）由于压风系统流量一般在20m3/min以上，两趟压风管的流量大于所需总供风量。因此以空气作为供氧气源的供氧方式压风系统供氧装置方案可行。此

29、方案便于日常对装置的压力、供风性能等指标进行检查、对装置的组成部件进行维护及保养。2、压风系统供氧原理压风系统供氧装置利用地面压缩空气通过管路（地面压风系统）作为气源，经过阀门后进入过渡舱内设置的水、灰尘、油的三级过滤，经过预先设置的减压器、浮子流量计、管路进入气体输出端。为避难所内避险人员提供更加新鲜、舒适的空气质量。压风系统供氧原理见图2-6所示。图2-6 压风系统供氧原理图 3、主要技术参数人均供风量0.3m3/min；避难所内氧气浓度18.522.0%；减压器入口压力0.8MPa、出口压力00.6 MPa（可调节）、输出流量不小于20 m3/min；浮子流量计量程08 m3/min、分

30、度值0.3m3/min。四、压缩氧气供氧装置1、可行性研究（以20人为例）在煤矿发生瓦斯爆炸等灾害时，有时地面压风系统在井下的管路会遭到严重破坏，因此必须有备用的供氧装置，以应对地面压风系统遭到破坏时仍能有效的供氧。当氧气浓度小于18.5%时，该情况称为缺氧。缺氧可致人失去知觉甚至死亡。当氧气浓度大于32%时，被称为肺氧中毒。当氧气浓度大于95%时，被称为高氧（高浓度氧）。较长时间的高浓度氧气不仅损坏中枢神经系统和呼吸系统，还可能导致高可燃环境。因此应对压缩氧气进行调节控制。据资料介绍，人体在平静坐姿时潮气量为500ml，生理无效腔体积为300 ml，呼吸频率为1218次/ min，肺每分通气

31、量为69 L/min。由于呼吸系统生理无效腔的存在，潮气量中的新鲜空气不能全部与肺泡中血液进行气体交换。因此应将与肺泡血液进行气体交换的空气量作为确定氧气消耗量的基准。平静坐姿时对氧气的消耗量为：（潮气量-生理无效腔）呼吸频率氧气浓度=（500-300）ml（1218）次/min21%=（0.5040.756）L/min；美国矿山和健康管理局（MSHA）要求避难所内氧气消耗量按人均0.62 L/min计算。据资料介绍并根据我国人群身体状况及遇险时人体生理状态，可以确定人体对氧气的消耗量为Q1=0.5 L/min。则需要氧气钢瓶数量为：移动式救生舱避险人数N=20人、避险时间T=96h=5760

32、min计算，所需氧气体积：V=Q1NT=0.5205760=57600（L）若采用压缩氧气作为供氧气源，氧气瓶水容积为V1=80升，每支气瓶内可用氧气体积为：V2=PV1=10980=8720（L）式中：P气体可用压力差，P=(13-2)MPa=(128-19)大气压=109 大气压氧气瓶数量为： Z=V/V2=8（支）这样的压缩氧钢瓶数量在避难所内完全可以容纳，因此选用以贮存在钢瓶中的压缩氧气作为供氧气源的供氧方式压缩氧气供氧装置方案可行。此方案便于日常对装置的压力、供氧性能等指标进行检查，对装置的组成部件进行维护及保养。由于在灾变期间进入救生舱内避险人数随时变化，按人体对氧气的消耗量Q1=

33、0.5 L/min考虑，避险人数N=20时单位时间总供氧量：Q= Q1N=0.520=10（L/min）为了有效控制不同数量避险人员时供氧量的输出，选择可调节流量计。 2、工作原理该装置是利用储存在钢瓶中的医用压缩氧气，通过供氧控制装置为避险人员输出规定数值的氧气。在入风侧过渡硐室和回风侧过渡硐室内放置的钢瓶，出口经高压管路并联后集中至减压器，减压器将来自于氧气瓶中的医用压缩氧气压力进行减压并输出稳定的压力至可调节浮子流量计。浮子流量计的氧气输出量根据避险人员数量进行手动调节，在静坐状态下每人的氧气消耗量大约为0.5L/min。由于减压器输出稳定的压力，因此在浮子流量计调节值一定时，通过浮子流

34、量计的氧气输出量不会随着氧气瓶中的压力变化而变化。医用压缩氧气供氧装置配置及原理见图2-7。图2-7 医用压缩氧气供氧装置原理3、技术参数：人均供氧量0.5 L/min；避难所内氧气浓度18.522.0%；两套供氧系统用的减压器入口压力15MPa、出口压力00.5 MPa（可调节）、最大流量不小于60L/min；浮子流量计量程060L/min分度值0.5L/min。4、 布置方式（1）20移动式救生舱：在救生舱的过渡舱内放置工作压力为15MPa、水容积为80L氧气钢瓶8支，氧气钢瓶经高压管路并联与减压器输入口连接，减压器及浮子流量计放置在过渡舱舱壁上。（2）10移动式救生舱：在救生舱的过渡舱内

35、放置工作压力为15MPa、水容积为80L氧气钢瓶4支，氧气钢瓶经高压管路并联与减压器输入口连接，减压器及浮子流量计放置在过渡舱舱壁上。第五节 过滤降温除湿系统新型专利过滤降温除湿集成装置，非电力驱动，气压保持恒定，达到设定压力时自动启动空压机和制冷除湿系统。能快速清除主舱内的有害、有毒气体。同时完成过滤、降温、除湿功能。实现对避难所空间气体中CO、CO2浓度控制及温度、湿度的调节，确保在额定防护时间内空气温度在35以下、湿度在85%以下，满足对CO2的吸收能力不低于每人0.5L/min（中国人实际0.3L/min），对CO的吸收能力不低于400ppm/h，保证舱内CO2低于1.0%、CO低于2

36、4ppm。图2-8 过滤降温除湿集成装置1、主要功能 过滤降温除湿系统是对由于避险人员在密闭的避难所中长时间进行呼吸所产生的CO2及避险人员由避难所外带入的CO气体通过CO2和CO吸收剂进行过滤，对由于人体温度通过皮肤进行散热及来自于外部空间的热源传入而形成的温升及对由于人体自身呼出饱和湿度的气体及人体自身汗液蒸发的湿度进行控制和调节。2、工作原理过滤降温除湿系统配置及原理见图2-9所示，该装置是利用储存在钢瓶中的液态CO2作为动力源和制冷介质，通过管路输送至装置中。该装置由一个机械单元组成，通过配备规定数量的CO2和CO吸收剂同时完成过滤、降温、除湿功能。图2-9 过滤降温集成装置原理图关于

37、CO2钢瓶数量的确定：钢瓶数量是根据平衡20人产生的热量所需要的制冷剂（液态CO2）确定的。人在轻微活动的条件下，每小时的发热量为400BTU（英热单位，相当于102大卡），而一公斤液态CO2蒸发汽化过程可以吸收275BTU的热量。由于老虎台矿避难所围岩温度在35左右，因此在计算时可以不考虑围岩温度对避难所的影响。（1）20移动式救生舱20人96小时发热总量=4002096=（BTU）；需要液态CO2总量=/275=2792。7（Kg）；选择容积为80L的气瓶，则需要CO2气瓶总数为2792。7/48=87。3（个），确定CO2气瓶数量为60个。（2）10移动式救生舱10人96小时发热总量=4

38、003096=（BTU）；需要液态CO2总量=/275=1396。4（Kg）；选择容积为80L的气瓶，则需要CO2气瓶总数为4189。2/48=29。1（个），确定CO2气瓶数量为30个。 关于空调数量确定：每套空调每小时可以产生的制冷量为12000（BTU），96小时总制冷量为1200096=（BTU）。（1）20人移动式救生舱：上面已计算20人96小时发热总量为BTU，因此需要的空调数量为：/=0。67（个），因此，选择空调数量为1个。（2）10人移动式救生舱：上面已计算10人96小时发热总量为BTU，因此需要的空调数量为：/=0.33（个），因此，确定空调数量为1个。空调产生的冷凝水处理

39、：在空调下方安装一个接水盒，或用管路引流，通过过渡舱后排出到外部。关于CO2吸收剂数量确定按照每人每小时呼出24L CO2计算，（1）20人移动式救生舱：20人96小时共呼出CO2数量为：242096=46080（L）；每盒装CO2化学药剂15Kg，对应的CO2吸收量为1400L/盒，需要配备的CO2吸收剂盒数位为：69120/1400=49。5（盒），因此确定用CO2吸收剂34盒（2）10人移动式救生舱10人96小时共呼出CO2数量为：241096=23040（L）；每盒装CO2化学药剂15Kg，对应的CO2吸收量为1400L/盒，需要配备的CO2吸收剂盒数位为：23040/1400=16.

40、5（盒），因此确定用CO2吸收剂17盒。关于CO过滤剂数量确定：按照煤安监司函办【2009】34号文件 “对CO的吸收（排除）能力不低于400ppm/h” 的要求以及人呼吸产生的CO量为2mg/m3为计算依据，并考虑灾害时期产生的CO气体可能进入避难所内，且每个空调需要配备1盒CO吸收剂，所以每个救生舱须配备2盒（1盒备用）。 3、主要技术指标对CO2的吸收（排除）能力不低于每人0.5L/ min；对CO的吸收（排除）能力不低于400ppm/h；避难所内CO21.0%； 避难所内CO 24ppm； 空气温度35；湿度85%。4、 布置方式（1）20人移动式救生舱：CO2钢瓶放置在辅助舱内，两侧

41、分别放置工作压力为15MPa、水容积为80L的钢瓶30支。在主舱储物箱内放置15Kg/盒的 CO2吸收剂34盒和CO吸收剂2盒（其中1盒备用），舱壁放置过滤降温除湿装置1台，其出风口与避难所主轴线角度为3.5度。CO2钢瓶由铜管并联后与过滤降温除湿装置相连。（2）10人移动式救生舱：CO2钢瓶放置在辅助舱内，两侧分别放置工作压力为15MPa、水容积为80L的钢瓶15支。在主舱储物箱内放置15Kg/盒的 CO2吸收剂17盒和CO吸收剂2盒（其中1盒备用），舱壁放置过滤降温除湿装置1台，其出风口与避难所主轴线角度为3.5度。CO2钢瓶由铜管并联后与过滤降温除湿装置相连。第六节 气幕洗气系统1、主要

42、功能由于避险人员在开启井下避难所第一道防火门过程时会带入一定浓度的CO及其它有毒、有害气体，极易造成对避险人员的二次伤害，因此，气幕洗气系统的功能是将压缩空气通过喷气气幕释放大量的气流将有毒气体驱之门外，不会随着避险人员的进入而带入避难所内。2、工作原理气幕洗气系统配置及原理见图2-10所示，该系统是利用储存在钢瓶中的压缩空气，通过减压器控制稳定的输出压力至避难所门联动开关。当避难所门开启时，避难所门联动开关即刻开启，空气由气幕向外喷出。当避难所门关闭时，避难所门联动开关即刻关闭，阻止空气喷出。图2-10 气幕洗气系统配置及原理3、主要技术指标减压器入口压力15MPa、出口压力02MPa（可调

43、）、流量4000L/min。4、 布置方式（1）20人移动式救生舱：在过渡舱一侧放置工作压力为15MPa、水容积为80L空气钢瓶12支。其中每3支钢瓶通过高压管路并联后与减压器输入口连接，减压器输出口与避难所门联动开关相连。两个避难所门联动开关经并联后与放置在门口上侧的喷气气幕相连。（2）10人移动式救生舱：在过渡舱一侧放置工作压力为15MPa、水容积为80L空气钢瓶6支。其中每3支钢瓶通过高压管路并联后与减压器输入口连接，减压器输出口与避难所门联动开关相连。两个避难所门联动开关经并联后与放置在门口上侧的喷气气幕相连。第七节 井下避难所环境监测装置灾害发生时，能够实时掌握舱内外环境参数变化情况

44、，有利于避险人员根据监测数据安全避险和及时出舱脱险；也有利于地面救援人员把握被困人员现状、通话调度和策划最佳救援方案，应安装环境气体监测与报警系统。一、主要功能及技术参数1、主要功能避难所环境监测装置可用于采集和显示舱内、舱外灾害气体浓度，如一氧化碳、二氧化碳、甲烷以及氧气、温度、舱体内部压力等，供舱内避难人员掌握和判别灾害环境，并根据舱内配套救生设备及时采取自救措施，最大限度地保证逃生人员的安全。救生舱环境监测装置由DXB120/24J矿用隔爆型备用电池箱、KDW1140/12J矿用隔爆兼本安型直流稳压电源箱、JHC12J本安型监视器、通信电缆及避难所（舱）内外环境甲烷传感器、一氧化碳传感器

45、、二氧化碳传感器、氧气传感器、温度传感器、压力传感器等组成。当KDW1140/12J矿用隔爆兼本安型直流稳压电源箱正常工作时，一方面用于向避难所（舱）内外环境甲烷传感器、一氧化碳传感器、二氧化碳传感器、氧气传感器、温度传感器、逃生指示器、照明和通信设备等提供不间断供电的本质安全型电源，另一方面与DXB120/24J矿用隔爆型备用电池箱（以下简称备用电池箱）配合使用，向备用电池箱进行浮充电。当主机的交流供电电源因故断电时，自动由备用电池箱向该主机提供电池输入供电，并经主机内部本质安全转换，输出本质安全型电源，向避难所（舱）内外本安设备供电。DXB120/24J矿用隔爆型备用电池箱是KDW1140

46、/12J矿用隔爆兼本安型直流稳压电源箱配套使用的UPS备用电池箱。正常工作时，由主机向该备用电池箱进行浮充电，当主机的交流供电电源因故断电时，自动由该备用电池箱向主机提供UPS不间断电池供电。JHC12J本安型监视器为矿用本质安全型结构，置于主舱内，专门为矿用移动（固定）式避难所（舱）设计的。其供电电源由配套研究开发的置于辅助舱内的KDW 1140/12J隔爆兼本安型直流稳压电源箱和DXB 120/24J矿用隔爆型备用电源箱提供，可用于采集和显示舱内、舱外灾害气体浓度，如一氧化碳、二氧化碳、氧气、甲烷、温度和舱体内部压力等。救生舱舱内、外传感器全部使用国内技术比较先进的传感器，确保采集数据准确

47、，为逃生人员提供最可靠的数据支持。2、技术参数1）主要设计指标的确定依据在井下交流动力电源输入方面，目前我国矿井低压供电系统动力电源的电压等级为正弦交流1140V、660V、380V、127V和36V。为了提高供电效率，我国380V供配电设备在大多数国有矿井已升级为660V或1140V，同时，由于目前我国矿井的127V电源主要供井下照明或煤电钻使用，电压波动太不稳定，36V主要是设备内部控制线路使用，因此选择1140V和660V作为UPS电源装置的输入电压使用。在监测内容分类方面，第一类是监测避难所内的CO、CO2、O2、CH4、温度和压力等，可考虑设计一路大容量本安电源综合供电；第二类是监测

48、避难所外部灾害参数，设置在避难所内的数据采集显示仪表以及救援通信设备或舱内照明等，可考虑设计一路大容量本安电源综合供电；第三类是监测避难所外部CO、CO2、O2、CH4、温度等可考虑设计一路大容量本安电源综合供电；第四类是向避难所外部声光指示器、巷道逃生指示器等设备用一路本安电源。为保证电源供电的可靠性，第四路电源也可作为前三类电源的备用电源使用。因此，设计4路本安电源输出，为提高各类负荷设备抗干扰性能，此4路电源输入各自独立。在本安电源输出方面，考虑到各类灾害气体参数的监测位置主要集中在井下避难所内部和外部附近，线路损耗压降不明显，因此，易采用12V输出。在本安电源输出容量方面，由于一路电源

49、综合向多种设备同时供电，因此，额定输出电流设计为不小于1300mA。最大短路电流不大于1600mA。在备用电池或备用电源输出容量方面，确保最大本安负载情况下，供电时间不小于96h，由此计算出电池额定容量。在备用电池或备用电源保护方面，确保装置内部接线和外部电缆线路以及外部用电电路发生短路时，瞬间切断电源。监视电池放电情况，发生过放电时及时提示或切断电源。在电路设计可靠性方面，首先保证蓄电池避免过充电而影响正常供电容量下降；其次是合理安排负荷供电，确保供电时间不小于96h。在电源装置和备用电池装置操作安全性方面，考虑设置交流动力电源供电指示、 电池浮充电指示、电池放电指示、各路本安电源供电指示，

50、在安装、维护时为保证电器设备整体防爆性能，设置隔离开关。在避难所数据采集显示设计方面，根据现场用户的实际需求，设计如下方案：利用甲烷传感器、一氧化碳传感器、二氧化碳传感器、氧气传感器、温度传感器和压力传感器监测救生舱内外环境参数，对舱外参数采用专门设计的数据采集显示装置集中显示。2）大功率UPS矿用本安电源产品防爆型式为两腔式矿用隔爆兼本质安全型，防爆标志为ExdibI。交流输入电源1140（660）V/400VA，允许电压波动75%110%；直流电池输入参数24V/180Ah。输出本安参数：4路，输出各自独立U0: 12.5VI0: 1600mACO：0.2FL0：2mh本安输出距离：向分站

51、供电最大距离：50m向传感器供电最大距离：50m电缆分布电阻： 13.5/电缆分布电容： 0.047F/3）大容量UPS备用电池DXB120-24J矿用隔爆型UPS备用电池装置是KDW1140-12J矿用隔爆兼本质安全型电源装置配套使用的UPS备用电池装置。正常工作时，由主机向该备用电池装置进行浮充电，当主机的交流供电电源因故断电时，自动由该备用电池装置向主机提供UPS不间断电池供电。该备用电池装置是矿用移动式避难所（舱）的配套设备，与主机配合使用，可用于向避难所（舱）内外环境甲烷传感器、一氧化碳传感器、二氧化碳传感器、氧气传感器、温度传感器、压力传感器、逃生指示器、照明和通信设备等提供不小于

52、96h供电的本质安全型电源。DXB120-24J矿用隔爆型UPS备用电池容量为120Ah，在15个传感器、2个采集器及摄像头、救灾电话同时工作时，耗电最大电流为2.9A，其中救灾电话只是在通话时电流为1A，不通话时电流不到100mA。另外KDW1140-12J矿用隔爆兼本质安全型电源装置内部浮充电模块具有间断性供电和断电的智能化控制功能。当电池自动投入工作后，本安电源输出分时工作，即供电3min停电9min，如此循环往复，当人为需要本安电源工作时，只需按压一下避难所（舱）内设置的JHC12J本质安全型数据采集监视器上的按钮，本安电源输出控制端即刻复位，并立即从新分时工作。既供电3min停电9m

53、in。综上所述，电源箱在满负载的情况下其供电时间大于96小时。电池基本参数： 产品防爆型式：矿用隔爆型 产品防爆标志：ExdI 关联设备名称：KDW1140/12J矿用隔爆兼本安型直流稳压电源箱防爆型式：矿用隔爆兼本质安全型，防爆标志：ExdibI防爆合格证号： ，安全标志号： 生产厂家：煤炭科学研究总院沈阳研究院最高开路电压：12.5V，最大短路电流：1600mA过流保护值：1500mA 电池基本参数：型号： LC-X12180电池电压：12V2，两节串联电池容量：120Ah电池重量：382kg端子型号：M8L 浮充电参数：最高浮充电电压：32V最大充电电流： 2.8A充电型式： 恒压、恒流

54、、涓流 放电参数：最高放电电压：32V截至放电电压：22V最大放电电流：1.5A 备用电源放电时间：间断性放电周期：3min放电/9min截止放电间断性放电时间：96h 与主机连接电缆参数：型号：矿用橡套软电缆，导线截面2.5mm2最大联接距离1.0m4）数据采集显示装置当逃生待救人员躲避在避难所主舱内等待救援或采取自救措施时，第一反应是：（1） 能否与地面取得通信联络？（2） 主舱内环境温度有多高？（3） 舱外灾害环境变化趋势如何？（4） 舱外是否恢复正常逃生条件？（5） 还能在主舱内滞留或待救多长时间？上述疑问中，实时了解掌握舱内外灾害气体参数是关键。只有具备采集和显示舱内外灾害气体浓度，如一氧化碳、二氧化碳、氧气、甲烷、温度和舱内部压力等，及时供舱内避难人员掌握和判别灾害环境，并根据舱内配套救生设备及时采取自救措施，才能最大限度地缓解舱内待救人员的精神压力，并能最大限度的保证逃生人员的安全。在避难所数据采集显示设计方面，根据现场用户的实际需求有如下方案：利用甲烷传感器、一氧化碳传感器、二氧化碳传感器