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1、所有井工煤矿应为入井人员配备额定防护时间不低于45分钟的自救器,入井人员应随身携带。
2、井下紧急避险设施是指在井下发生灾害事故时,为无法及时撤离的遇险人员提供生命保障的密闭空间。
该设施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。
紧急避险设施主要包括永久避难硐室、临时避难硐室、可移动式救生舱。
3、永久避难硐室是指设置在井底车场、水平大巷、采区(盘区)避灾路线上,具有紧急避险功能的井下专用巷道硐室,服务于整个矿井、水平或采区,服务年限一般不低于5年。
4、临时避难硐室是指设置在采掘区域或采区避灾路线上,具有紧急避险功能的井下专用巷道硐室,主要服务于采掘工作面及其附近区域,服务年限一般不大于5年。
5、可移动式救生舱是指可通过牵引、吊装等方式实现移动,适应井下采掘作业地点变化要求的避险设施。
避难硐室的系统组成及基本要求
(1)避难硐室的建设方案应综合考虑所服务区域的特征和巷道布置、可能发生的灾害类型及特点、人员分布等因素。
(2)避难硐室应具备以下功能系统,并满足在无任何外界支持的情况下额定防护时间不低于96小时,并且有一定的安全系数。
1)安全防护系统;
2)空气和氧气供给保障系统;
3)气幕洗气系统
4)空气净化系统;
5)温湿度调节系统;
6)环境检测监测系统;
7)通讯系统;
8)照明系统;
9)人员生存保障系统。
(3)避难硐室的配套用电气设备应符合GB3836.1-2010和相关产品标准的规定;
非金属部件应符合MT113的规定;
内部使用的轻质合金部件应符合GB3836.1-2010、GB3836.4-2010和GB/T13813的有关规定。
纳入安全标志管理的配套部件应取得煤矿矿用产品安全标志,纳入特种设备安全管理的应符合相关管理规定。
(4)避难硐室的设备供货和安装,在型号规格、数量、性能指标等方面应符合招标方设计技术方案的要求,并达到《煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定》的标准。
图1避难硐室效果图
设计方案
1.1.安全防护系统
1.1.1.概述
永久避难硐室是在矿井下发生灾变事故时,在存在高温、爆炸、冒顶、有毒有害气体等危险的环境中,为遇险人员提供应急避险空间和生存条件的一个安全的密闭空间,是矿井紧急避险系统中必不可少的设备。
因此,避难硐室应具有整体安全防护性能,具有一定的抗爆炸冲击性能和整体气密性。
1.1.2.技术要求
1)避难硐室前后20m范围内巷道应采用不燃性材料支护,且顶板完整、支护完好,符合安全出口的要求。
避难硐室采用双出口、双过渡室的结构。
出口宜分别设置在两条不同的巷道。
如果布置在同一条巷道中,2个出入口的间距应当不小于20米。
2)避难硐室应采用向外开启的两道门结构。
外侧第一道门采用既能抵挡一定强度的冲击波,又能阻挡有毒有害气体的防护密闭门;
第二道门采用能阻挡有毒有害气体的密闭门。
两道门之间为过渡室,密闭门之内为避险生存室。
3)过渡室内设压缩空气幕、压气喷淋装置及不少于2趟单向排气管。
喷淋装置流量不小于500L/min,出口压力不低于0.3MPa。
过渡室的净面积应不小于3.0m2。
4)生存室的宽度不得小于2.0m,长度根据设计的额定避险人数以及内配装备情况确定。
生存室内设置不少于两趟单向排气管和一趟单向排水管。
避难硐室生存室的净高不低于2.0m,每人应有不低于1.0m2的有效使用面积。
5)避难硐室防护密闭门抗冲击压力不低于0.3MPa,应有足够的气密性,密封可靠、开闭灵活。
防护密闭门应设有观察窗,观察窗材质应具有相匹配的抗冲击性能.
6)接入避难硐室的矿井压风、供水、监测监控、人员定位、通讯和供电系统的各种管线在接入硐室前应采取保护措施。
7)避难硐室设置在煤层中时,应有控制瓦斯涌出和防止瓦斯积聚、煤层自燃的措施。
1.1.3.设计方案
1)硐室支护设计
避难硐室至少从前后20m范围内的巷道开始支护,支护应采用不燃性材料,墙体砼喷浆层采用强度不低于C30的混凝土。
硐室截面如下图所示:
图2硐室截面图
按照铺底厚度550mm,其中石子铺底200mm,隔热材料50mm,钢筋砼砌碹层300mm,地坪以水泥硬化层找平。
墙面及顶面支护厚度600mm,其中砼喷浆层50mm,高强度砼喷浆层100mm,密闭、隔热材料150mm,钢筋砼砌碹层300mm。
采用锚杆、锚索联合支护的方式。
具体支护方案以施工图纸为准。
施工过程中,支护方式可根据现场揭露围岩情况进行调整,但改变支护必须经过矿方同意。
2)硐室结构设计
避难硐室根据矿方实际情况,确定入口和过渡室的规格和数量。
如采用双入口、双过渡室的结构,出口分别设置在两条不同的巷道。
避难硐室的尺寸满足以下要求:
a)过渡室的净面积不小于3m2。
b)生存室净高不低于2m。
c)生存室人均使用面积不低于1m2。
图3硐室平面布置图
硐室平面布置如下图所示:
硐室地面宜比相邻巷道高200mm以上,可设置人行台阶或缓坡。
第一道门采用防护密闭门,过渡室和生存室之间采用密闭门。
生存室一侧应挖蓄水槽,用来储存室内的冷凝水和生活污水,蓄水槽储满后,可用排水泵将水排出室外。
2)硐室防爆密闭门和密闭门设计
避难硐室第一道门采用防爆密闭门。
防爆密闭门抗冲击压力不低于0.3MPa,应有足够的气密性,密封可靠、开闭灵活。
外层采用高强度合金钢作为主体结构,外壳设计为整体铸造工艺,提升抗爆性能。
内衬使用特种不锈钢板,夹层为高效隔热层。
防爆密闭门设置有观察窗,观察窗使用双层19mm厚的钢化玻璃制作,所用的材质具有和防爆密闭门相同的抗冲击压力等级。
防爆密闭门的结构如下图所示:
图4防护密闭门结构图
开关门采用转盘式设计,内部齿轮带动连杆,再带动8个销轴同步压紧(或松开)门框,操作简便灵活,8个锁固点高度可调,在某一个点压不住的情况下可进行调整。
门上设有密封槽,压入高密度密封条,关门时8个锁固点平衡压紧,使密封条与门框紧密压合,密封效果良好。
防爆密闭门的锁紧和密封结构如下图所示:
图5锁紧和密封结构示意图
防爆密闭门浇筑在隔墙内,墙体周边掏槽,掏槽深度不小于300mm,墙体设计施工为楔形,采用强度不低于C30的混凝土配筋进行支护,厚度为1m。
图6防爆密闭墙
密闭门采用和防爆密闭门相同的结构设计特点。
采用转盘式8点锁紧结构,门上的密封结构采用和防爆密闭门相同的设计,具有和防爆密闭门同样良好的气密性。
密闭门的安装方式同样为浇筑在隔墙内,隔墙厚度为0.5m。
4)排气和排水设计
避难硐室在生存室和过渡室各设置两趟单向排气阀。
排气阀的选择须同时满足开启压力和流量的要求,并且具有良好的逆向气密性。
每个排气阀在靠近室内的一侧安装一个球阀,平时球阀处于关闭状态,硐室使用时打开球阀
生存室设置一趟单向排水管。
生存室一侧地面挖蓄水槽,用来储存室内的冷凝水和生活污水。
生存室设置一趟直通硐室外部的排水管,管路外部安装一个止回阀,管路引入生存室后安装一个闸阀,配套排水泵的接口。
闸阀平时处于关闭状态,需要排水时再手动打开闸阀。
生存室地面做排水沟,使生存室内地面各处的水都能够自然流入蓄水槽内。
蓄水槽水位较高时,连接好手动排水泵,打开排水闸阀,用手动泵将蓄水槽内的水排出硐室外部。
5)各系统接口设计
避难硐室的接口包括:
压风引入、供水引入、电力管线引入、通讯线路引入、制冷管路引入、泄压口和排水口。
其中,压风引入、供水引入、电力管线引入、通讯管线引入和排水管路,采用预埋引入硐室内部的方式,在接入硐室前就应采取保护措施。
在硐室挖掘完毕后,于硐室底板开挖管线沟槽500×
500mm,管线的埋设深度500mm,保护距离不低于200米,确保在灾变发生时不被破坏。
图7引入管路预埋示意图
引入预埋如下图所示。
制冷管路引入和排气阀连接采用在硐室门墙预留套管的方式安装。
硐室施工时在门墙预留套管,安装硐室内部系统时,管路通过套管引入硐室。
系统调试完毕后,将门墙套管内需要密封的地方用混凝土浇筑密封,所使用的混凝土强度等级应和门墙强度相同。
1.2.空气和氧气供给保障系统
1.2.1.概述
避难硐室是由过渡室和生存室组成的安全密闭空间。
对外能够抵御爆炸冲击、高温烟气、隔绝有害有毒气体,对内能够保障避险人员在额定防护时间内的生存条件。
空气是人体生存的必备条件,而硐室内部是一个有限的密闭空间,避险人员会不断消耗内部环境的氧气。
为维持舱内人员呼吸需要,必须不断向硐室内供应氧气。
为保证遇险人员进入避难硐室后氧气浓度始终维持在18.5%~23.0%,避难硐室必须设置安全可靠的空气和氧气供给保障系统。
1.2.2.技术要求
1)避难硐室应具备可靠的空气和氧气供给系统,保障额定防护时间内,生存室内的氧气浓度在18.5~23.0%之间。
2)避难硐室应具有与矿井压风系统连接的接口及配套减压、消音、过滤、控制等设施,保证在压风自救系统可用的情况下,能够持续对避险人员供氧。
压风出口压力在0.1~0.3MPa之间
3)避难硐室应具有自备氧供给系统,保证在额定防护时间内人均供氧量不低于0.5L/min。
压缩氧氧气浓度不低于99.8%,并满足GB8982的规定。
压缩空气和压缩氧气气瓶应符合GB5099和《压力容器安全技术监察规程》的有关规定;
显示压力表应符合GB/T1226的有关规定。
高压气瓶应采用减压后,低压汇流的方式,管路内的流速应不超过30m/s。
4)避难硐室应配备隔绝式氧气自救器,自救器使用时间不低于45min。
1.2.3.设计方案
1)压风供氧系统
压风供氧系统的设计将矿井压风自救系统和紧急避险系统有机的结合成一个整体,使矿井压风自救系统能够持续的为硐室内的避险人员提供呼吸用空气。
压风自救系统的接入还可为硐室内的气动设备提供动力,较大的供气流量设计还可以有效的置换硐室内的有毒有害气体。
压风系统引入采用预埋管路的方式,引入避难硐室后进行分流。
其中一路引入过渡室中,为气幕洗气系统提供气源。
另外一路引入生存室中,为避险人员提供呼吸用气,同时为生存室内的气动设备提供动力。
压风引入管路可根据避难硐室设置的位置和矿井的现场情况,从硐室的某一端引入或从两边过渡室均引入一条压风管路。
引入过渡室的压风气路,经减压至0.3~0.6MPa后,用一个球阀控制。
避险人员使用气幕洗气系统时,若减压阀的入口压力达到指标,说明压风系统可用,可以打开这一路的球阀,调节流量进行喷淋。
在压风系统不可用时,使用过渡室内自备的压缩空气瓶进行喷淋。
引入生存室的压风气路,经减压、消音及过滤后,分为两路。
一路将出气口平均分布至生存室内部各处,提供避险人员呼吸需要,压风供氧的流量不低于2.5L/人.分钟。
另一路分流连接至各气动设备的供气口,为设备提供动力。
引入生存室内的压风管路,先连接一个总控制球阀,然后按照管路及过滤器、流量计等气动配件的流量要求经计算后分为二到四条供风管路。
每条管路先经过减压器降压至0.1~0.3MPa,然后经过滤后,将管路引至各个出气口处。
在出气口处安装消音器,降低出气噪声。
2)自备供氧系统
自备供氧系统设计为两组。
一组为压缩空气瓶供气,一组为压缩氧气瓶供气。
压缩空气先减压至0.3MPa,连接至空气汇流装置。
压缩空气经汇流后,为生存室内的气动设备提供动力后,通入硐室内供呼吸用。
压缩氧气减压至0.3MPa,连接至氧气汇流装置,然后通至各个出气口,供避险人员呼吸,压缩氧供氧流量不低于0.5L/人•分钟。
所有供氧管路和阀件应按相关规定进行脱脂处理。
硐室内按照避险人数配置使用时间为45分钟的隔绝式压缩氧气自救器,所选用的产品应取得矿用安全标志。
1.3.气幕洗气系统
1.3.1.概述
井下发生灾害,人员进入避难硐室避险时,人体会带入少量有毒有害气体,包括甲烷、一氧化碳等,这些气体会对人体造成伤害,因此,进入避难硐室生存室之前,避险人员应当在过渡室内对带入的少量有毒有害气体进行洗涤。
1.3.2.技术要求
1)过渡室内应设置压缩空气气幕和,气幕喷淋装置。
2)压缩空气气瓶应符合GB5099和《压力容器安全技术监察规程》的有关规定;
高压气瓶应采用先减压至0.3MPa以下后低压汇流的方式,管路内的流速应不超过30m/s。
1.3.3.设计方案
气幕洗气系统设置在过渡室内,为了避免避险人员将避难硐室外部的有毒有害气体带入生存室而设计的。
气幕洗气系统包含两部分:
一是气幕装置,在避险人员打开入口的防护密闭门时,可以形成一道气幕,阻隔硐室内外的空气流通;
二是喷淋装置,在避险人员进入过渡室后,若带入较多的有毒有害气体,可以打开喷淋装置,对过渡室内的有毒有害气体进行稀释和置换。
气幕装置用过渡室内自备的压缩空气瓶供气,压缩空气瓶经减压汇流后,连接流量计和机械阀。
气路用机械阀控制,打开避难硐室的防护密闭门时,气幕装置自动开始运行。
关闭防护密闭门,气幕装置自动停止运行。
(左为空气幕装置,右为喷淋装置)
图9气幕洗气装置
喷淋系统采用两路供气,一路用矿井压风。
另一路采用自备的压缩空气瓶供气。
矿井压风系统引入避难硐室后,分流一路减压后,为喷淋系统供气。
压缩空气瓶经减压后汇流,也接入气幕喷淋系统作为气源。
两路供气分别用一个球阀控制,使用时优先使用压风系统供气,当压风系统损坏或压力不足时,确认关闭压风供气阀门后打开自备的压缩空气控制阀门供气。
气幕洗气系统气路原理如下图所示。
图10气幕洗气系统气路原理图
1.4.空气净化系统
1.4.1.概述
避险人员需要在与外界环境完全隔离的条件下,在避难硐室内生存96h以上。
人员在舱内时,呼吸会产生大量的二氧化碳气体,并且人体自身代谢也会产生微量的一氧化碳。
因此,生存室内必须设置空气净化系统保障硐室内的空气环境始终适宜生存。
1.4.2.技术要求
1)避难硐室应具有有效的空气净化系统,具备有害气体去除功能。
处理CO2的能力不低于0.5L/min·
人;
处理CO的能力应能保证在额定防护时间内,生存室内的CO含量不高于24ppm。
2)在额定防护时间内,避难硐室生存室内的环境应符合下表的要求。
表1生存室内空气及有害气体浓度要求
项目
O2
CO
CO2
CH4
温度
指标
18.5%~23%
≤24×
10-4%
<
1.0%
≤1.0%
≤35℃
3)驱动空气净化装置的气瓶应符合GB5099和《压力容器安全技术监察规程》的有关规定。
1.4.3.设计方案
1)空气净化系统
空气净化系统用来维持舱内空气质量,吸收有毒有害气体,应具有吸收CO2和CO的功能。
空气净化系统采用气动设备作为驱动装置,驱动装置依靠压风系统引入或硐室内自备的压缩空气瓶提供动力。
驱动装置带动生存室内的空气经过空气净化装置。
生存室内的空气含有的CO2和CO气体经过空气净化柜内的吸收药剂,被吸收或催化后,洁净的空气循环回到生存室内。
图11空气净化系统工作原理图
空气净化系统工作原理如下图所示。
2)空气净化装置
空气净化装置外壳采用不锈钢材质,结构上采用进风口在下方、出风口在上方的形式。
净化装置内的装药层采用多层式分段吸收设计,使过滤吸收更彻底。
使用时打开正面的小门,更换相应的药剂盒即可,操作简便灵活。
3)驱动装置选择
驱动装置采用气动设备,不采用用电设备降低了对外界供电的依靠,避免了可能出现的电气故障造成空气净化系统无法正常使用。
气动设备的选择须遵循耗气量小、进气压力要求低、动力转换效率高,所选用的设备安全性能应有保障,故障率低,连续工作时间应能满足空气净化系统的使用需求。
1.5.温湿度调节系统
1.5.1.概述
避险人员在硐室内时,会不断的产生热量,随着在硐室内生存时间的延长,生存室内部温湿度会不断的升高。
温湿度偏高时,人体会产生中暑反应。
因此,避难硐室内必须配置有效的降温系统,保障人员生存环境适宜。
1.5.2.技术要求
1)避难硐室采用蓄冰降温方式,空调机组应有规定的安全保护,冷却剂管应有必要安全防护,以保障空调机组的工作安全。
2)在额定防护时间内,避难硐室生存室内的温度应不超过35℃。
3)驱动生存室内制冷装置的气瓶应符合GB5099和《压力容器安全技术监察规程》的有关规定。
1.5.3.设计方案
1)温湿度调节系统
温湿度调节系统采用蓄冰制冷的方式。
制冷装置采用矿用防爆空调装置,连接蓄冰柜。
防爆空调装置平时处于常开状态,将蓄冰柜内储存的水冻结成冰,并维持在-25℃左右。
遇灾变状况,避难硐室开始使用时:
若矿井电力系统仍能正常供电,则温湿度系统可以无限时的为生存室提供制冷;
若矿井电力系统瘫痪,则蓄冰柜内储存的冰所提供的制冷量,足够在额定防护时间内,避难硐室生存室内的温度应不超过35℃。
由于矿用防爆空调装置开启时,需要持续散热,因此须布置在避难硐室外部靠近门墙的位置,并采取防积尘、防砸的防护措施。
蓄冰柜放置在生存室内,根据硐室的长度分布在硐室的两端或一端。
将蓄冰柜内的冷量带出的驱动装置采用气动设备,驱动装置依靠压风系统引入或硐室内自备的压缩空气瓶提供动力。
使用时,打开蓄冰柜风道的风门,开启驱动装置,使生存室内的热空气进入蓄冰柜。
热空气在蓄冰柜内经过循环风道冷却后,冷气循环进入生存室内。
温湿度调节系统在为环境制冷时,会将室内的水汽凝结成水滴,通过蓄冰柜上的排水管排出。
温湿度调节系统运行时,排出的冷凝水可能会较多,这是正常现象,应将冷凝水引入排水沟内排至生存室一侧的蓄水槽内,待蓄水槽储水量较多时,再通过排水泵将水排出室外。
图12温湿度调节系统工作原理图
温湿度调节系统工作原理如下图。
另外在避难硐室内配备一定数量的干燥剂,使用时直接打开外层包装,分布在生存室内各处,作辅助除湿。
2)矿用防爆空调装置
温湿度调节系统使用的矿用防爆空调装置,必须取得矿用安全标志和防爆合格证。
图13空调装置外箱及防爆控制箱
3)蓄冰柜
蓄冰柜外壳和内衬均使用不锈钢材质,中间夹层使用保温材料。
每个蓄冰柜内部有效容积在1.5m3左右,内部制冷铜管排布应能均匀有效得将冰柜内的水全部冻结成冰,制冷风道的设置应能使空气循环时有效换热,风道设排水口,用来排出冷凝水。
图14蓄冰柜示意图
4)驱动装置
驱动装置采用气动设备,不采用电气设备降低了对外界供电的依靠,避免可能出现的电气故障造成温湿度调节系统无法正常使用。
1.6.环境检测监测系统
1.6.1.概述
为了保障避险人员的生命安全,必须对生存室内的环境参数进行实时监测及调控,并可超限报警提醒避险人员根据不同情况做出相应决策。
同时对避难硐室外部的环境可以随时进行检测,以便硐室内部人员了解外部实时环境,配合救援及时展开自救。
1.6.2.技术要求
1)避难硐室应具备独立的内外环境参数检测或监测系统,能够在人员避险时,对过渡室内的O2、CO,生存室内的O2、CH4、CO2、CO、温度、湿度、压差和避难硐室外的O2、CH4、CO2、CO进行检测或监测。
2)避难硐室环境监测系统应并入矿井网络中,硐室内外的环境参数数据应能传输到地面。
3)采用抽取气体方法检测避难硐室外部环境参数检测,应有可靠的安全措施,检测气体应直接排放到硐室外。
1.6.3.设计方案
1)过渡室环境检测
过渡室环境检测装置是避险人员进入过渡室时,用来检测过渡室内空气质量的,应能够对过渡室内的O2,CO含量进行检测。
每一组避险人员进入过渡室,关闭防护密闭门后,应对过渡室空气中的O2、CO含量进行检测。
若过渡室内环境指标符合要求,则该组人员可以进入生存室;
若过渡室内环境指标不符合要求,则应打开喷淋系统,待过渡室内环境指标达标后方可进入生存室。
过渡室的环境检测装置,采用一个便携式多参数气体测定器。
所选的多参数气体测定器,必须至少具备O2和CO两种参数,并取得矿用安全标志证书和防爆合格证。
2)生存室环境监测
生存室环境监测要求O2、CH4、CO2、CO、温度、湿度、压差7中参数,其中O2、CH4、CO2、CO采用矿用气体传感器,所选产品必须取得矿用安全标志证书和防爆合格证,并且能够并入矿井环境监测系统网络。
温湿度参数采用不锈钢外壳的温湿度表来监测,硐室内外压差采用量程0~2000Pa的压差计监测,所选产品必须具有计量器具生产许可证。
图15环境监测仪表
3)避难硐室外部环境检测
图16外部气体检测装备
外部环境检测,采用将外部气体抽入密闭容器内,检测参数后再排出硐室外部的方式。
外部环境检测装置,是一个能够将硐室外部气体抽入检测的密封装置。
使用时打开气体采样器和多参数气体测定器,硐室外部气体会通过管路抽入检测装置内部,经过多参数气体测定器的检测口后再排出硐室外部。
打开外部环境检测装置,等待多参数气体测定器数据稳定后,读取参数后关闭检测装置。
检测过程中,被抽入检测的气体和生存室是完全密封隔绝的,不必担心将硐室外部的有毒有害气体抽入生存室内。
图17外部气体检测装备
装置所选用的气体采样器和多参数测定器,需取得矿用安全标志证书和防爆合格证,多参数测定器须至少具备O2、CO2、CH4和CO四种参数。
1.7.通讯系统
1.7.1.概述
避难硐室应具备与与
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