南屯煤矿永久难硐室测试方案和测试报告.docx

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南屯煤矿永久难硐室测试方案和测试报告

南屯煤矿永久难硐室测试方案

根据安监总局《煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定》和《煤矿井下紧急避险系统建

设管理有关规定》中，有关避难硐室施工、安装完成后，应进行功能测试和模拟综合防护性能

试验的要求，结合《南屯煤矿紧急避险系统方案设计》，编制本方案。

1 依据标准

《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有关规定》

《南屯煤矿紧急避险系统方案设计》

2 测试内容

避难硐室容积、结构及装备安全性能检查。

避难硐室装备功能检查和测试，硐室装备联合试运行。

《规定》和《设计》中要求的其它相关技术内容。

3 测试条件及测试用主要仪器

3.1 测试条件：

相对湿度：

0～98%

环境温度：

15℃～35℃

大气压力：

86kPa～106kPa

3.2 测试用主要仪器：

干湿温度计：

测量范围:

 0～100℃ ； 温度准确度：

 0.5℃ ；相对湿度准确度：

±5%

精密微压差计：

量程范围：

 ±1000Pa；分辨率：

±10 Pa（相对压差测量）

声级计：

测量范围:

  30～130dB 准确度：

1.5dB

气相色谱仪：

热导检测器常量分析线性范围：

10-5； 氢焰检测器常量分析线性范围：

10-6

混合标准气样：

甲烷浓度：

1.06% ；一氧化碳浓度：

50×10-6 ；二氧化碳浓度：

1.53%

；氧气浓度：

18% ；其余为氮气

秒表：

精确度：

1s

氧压表：

量程范围：

 0～25MPa（绝对） 分辨率：

0.5 MPa

钢尺：

精确度 1mm

1

4 测试方法

4.1 外观及结构检查

对照避难硐室设计文件，检查硐室外 20m 范围巷道支护情况及压风、供水、供电和信号传

输管线保护情况。

使用钢卷尺测量硐室防护密闭门钢板厚度、硐室内容积尺寸，计算生存空间、

总有效容积。

查验硐室门强度的证明文件、硐室门墙浇筑作业规程和验收单。

4.2 材料性能及电器防爆性能检查

检查硐室防护密闭门透明观察窗冲击测试和热剧变试验报告。

检查配备的电气设备的“防爆合格证”及“安全标志证”，检查关联配接设备是否取得关

联审查检验合格证明。

4.3 气密性和自动泄压试验

（1）气密性试验

在关闭防护密闭门和密闭门后，关闭单向排气阀，打开压风供氧控制阀门，通过精密微压

差计测定硐室内外压差达到 500Pa±20Pa 时记录压差值并关闭压风供氧阀门，等待 30min 后再

次记录压力值；之后重复 2 次，取 3 次平均值为避难硐室卸压速率。

（2）自动泄压试验

打开单向排气阀，关闭防护密闭门和密闭门，缓慢打开压风供氧控制阀门，通过精密微压

差计测定硐室内外压差，记录单向通排阀开始工作时的硐室内压力变化。

试验 3 次，每次间隔

半小时，取 3 次测量的平均值为测量结果。

4.4 气幕和压风喷淋系统检测

（1）压缩空气幕检测

在防护密闭门完全敞开和密闭门关闭状态下，打开压缩空气钢瓶阀门，按照操作说明书要求检

查减压后管路压力值，使用钢尺测量气幕喷射气流的长度和宽度，对照防护密闭门框的长宽尺

寸，判定气幕覆盖整个防护密闭门的情况。

检测3次，每次间隔半小时，取3次测量的最小值为

测量结果。

（2）压风气幕检测

在防护密闭门关闭和密闭门完全敞开状态下，打开压风控制阀门，检查管路压力值，使用钢尺

测量气幕喷射气流的长度和宽度，对照密闭门框的长宽尺寸，判定气幕覆盖整个密闭门的情况。

检测3次，每次间隔半小时，取3次测量的最小值为测量结果。

（3）压风喷淋检测

打开压风喷淋控制阀，检查喷头的雾化程度。

2

4.5 高压管路承压检测

拆除所有高压气瓶连接管路上井，使用增压泵对封闭管路加压，在22.5MPa压力下保压1小时后，

检查管路压力。

管路重新入井安装连接后，必须使用肥皂水在所有接头处进行漏气测试，发现

漏气及时紧固或更换。

4.6 空气供给系统检查

（1）压风能力、噪声测定

关闭防护密闭门和密闭门，逐步打开压风供氧控制阀门至最大位置，记录压风出口压力、

供风量；当阀门开至最大位置时，使用声级计在距压风出口 1.0m 处测量噪声。

试验 3 次每次间

隔半小时，取 3 次测量的平均值为测量结果。

（2）自备氧能力测定

在每组高压氧气瓶连接处安设氧压表直接测定压力，检查高压氧气瓶的数量的完好状态，

通过计算对自备氧能力进行测试。

4.7 有害气体处理能力检测

试验条件：

救护队员 2 名（含 1 名技术人员），气体采样工 1 名，预先准备二氧化碳吸收

剂和一氧化碳吸收剂各 6 盒。

（1）二氧化碳处理能力试验

关闭防护密闭门和密闭门，确认单向排气阀、压风供气和自备氧供氧阀门处于关闭状态。

向生存硐室连续定量释放通入二氧化碳气体，利用二氧化碳传感器监测生存室内二氧化碳浓度，

当硐室内二氧化碳浓度达到（1.5±0.1）%时，停止通气。

由气体采样工抽取生存硐室内气样并编

号保存，然后救护队员逐包打开二氧化碳吸收剂包装，并开始计时，直至二氧化碳浓度降低至

1.0%时再次抽取气样并编号保存，并停止计时、检查吸附剂用量（以包为单位）。

按照上述方

法试验 3 次，每小时测定 1 次。

二氧化碳初始浓度和停止试验时浓度均以色谱分析为准。

二氧化碳处理能力用下式计算：

Q=

（M 2 - M1）V

t ⨯ N

（L/分·人）

式中：

M1---二氧化碳初始浓度值，%

M2---计时停止时的浓度值,%

V---生存硐室内容积，L

t---二氧化碳浓度由（1.5±0.1）%降至 1%以下时所用的时间，min

N---额定人数，

3

（2）一氧化碳处理能力测试

关闭防护密闭门和密闭门，确认单向排气阀、压风供气和自备氧供氧阀门处于关闭状态。

向生存硐室连续定量释放一氧化碳气体，利用一氧化碳传感器监测生存室内一氧化碳浓度，当

硐室内一氧化碳浓度达到（0.04±0.0.002）%时，停止通气。

由气体采样工抽取生存硐室内气样

并编号保存，然后救护队员逐包打开一氧化碳吸收剂包装，并开始计时，直至一氧化碳浓度降

低至 0.0024%时再次抽取气样并编号保存，并停止计时、检查吸附剂用量（以包为单位）。

按

照上述方法试验 3 次，每小时测定 1 次。

一氧化碳初始浓度和停止试验时浓度均以色谱分析为

准。

4.8 开启性能试验

开用拉力计勾住硐室门开启手柄，直至开启位置，记录开启硐室门的最大有效拉力。

从用手开始搬动硐室门开启手柄时起，到硐室门打开与硐室体的夹角大于 90 度为止，使

用秒表记录开启时间。

4.9 综合防护能力测试

（1）测试条件

在调度室成立地面测试指挥中心，测试开始前和结束时，必须汇报矿调度室，期间每半小

时向矿调度室汇报测试情况。

测试期间必须保证硐室与矿调度室的通信畅通，发现异常情况或

联络中断立即停止测试。

测试人数不少于硐室额定避险人数的 50%，含救护队员 3 名，测定技术人员 2 名，专项观

测人员 2 名。

测试时间不小于 48 小时，其中压风供气系统停止时间不少于 4 小时，降温除湿系

统运行不少于 4 小时。

（2）测试方法

当环境条件满足测试条件后，试验人员逐次进入生存硐室，并关闭防护密闭门、密闭门和

回风侧防护密闭门（窗）。

技术人员记录生存硐室关闭的时间，之后正常情况下每小时记录一

次硐室内环境状况，异常情况下随时记录。

试验人员进入后，由技术人员负责按避难硐室的操作程序开启压风供气阀门，并根据试验

人数调节流量；关闭监控装备外供电，启用大容量不间断电源，试验人员安静就坐。

安排专人观测干湿温度计读数，温度超过 35℃时或湿度大于 85%时开启降温除湿系统；安

排专人观测各类传感器读数，发现 CO 浓度超过 24ppm 时使用 CO 吸收剂；CO2 浓度超过 1.0%时

使用 CO2 吸收剂；如出现监控装备停电，由技术人员恢复监控外供电，保障正常检测。

4

测试时间达到 44 小时后，打开压缩氧供氧装置，按测试人数调节输出量，并同时关闭压

风供氧装置。

启用降温除湿装置，逐一开启测试用液态二氧化碳钢瓶阀门，同时通过控制降温

装置阀门维持硐室温度稳定在降温装置开启时的温度。

（3）测试数据记录

硐室内的温度、湿度、气压、O2、CO、CO2、CH4 气体浓度、供氧量、空气净化剂使用量、

硐室外的温度、气压。

5

第一次

第二次

第三次

初始压力（Pa）

510

490

520

结束压力（Pa）

420

410

420

卸压速率（Pa/h）

180

160

200

第一次

第二次

第三次

最终压力（MPa）

0.55

0.56

0.55

门框长×宽（m）

1.80×1.10

1.80×1.10

1.80×1.10

气幕长×宽（m）

2.20×1.53

2.20×1.54

2.20×1.53

第一次

第二次

第三次

最终压力（MPa）

0.70

0.71

0.69

门框长×宽（m）

1.80×1.10

1.80×1.10

1.80×1.10

气幕长×宽（m）

2.21×1.81

2.21×1.82

2.21×1.80

第一次

第二次

第三次

测定数据（Pa）

120

130

120

测试报告

2011 年 3 月 1-3 日，南屯煤矿组织相关人员对避难硐室各性能进行测定，永久避难硐

室联合试运行，测试地点为九采-350 永久避难硐室。

试验期间，项目工作组及矿跟班领导

均全程跟踪、了解试验进程和硐室内的环境状况。

一、测试过程

1.单项功能测试记录表

（1）气密性试验

（2）自动泄压试验

（3）压缩空气幕检测

（4）压风气幕检测

6

计时开始

计时结束

硐室容

积

3

（m ）

计时时间

（min）

一氧化碳吸

收剂（盒）

-6

传感器浓度（×10 ）

211

-6

传感器浓度（×10 ）

22

色谱分析浓度（×10-

6）

209

色谱分析浓度（×10-

6）

21

216.9

15.7

1

计时开始

计时结束

硐室容积

3

（m ）

计时时间

（min）

二氧化碳吸

收剂（盒）

传感器显示浓度

（%）

1.52

传感器显示浓度

（%）

0.97

色谱分析浓度（%）

1.53

色谱分析浓度（%）

0.96

216.9

25.3

2

第一次

第二次

第三次

最终压力（MPa）

0.21

0.20

0.21

3

最大流量（m /min）

31

31.5

31.6

噪声（dB）

56

57.5

56

氧气瓶

压力（MPa）

氧气瓶

容积（L）

每组数量

（个）

最大供氧

能力（L）

第一组

13.8

80

12

132480

第二组

13.7

80

11

120560

（5）压风能力、噪声测定

（6）自备氧能力测定

（7）二氧化碳处理能力测定

（8）一氧化碳处理能力测定

7

时间

（h）

O2

（%）

温度

（℃）

湿度

（%）

CO2

（%）

CO

（ppm）

CH4

（%）

人员

状态

记录人

备注

1

20.9

23

46

0.08

0

0.02

良好

张小闯

2

20.8

23

45

0.07

0

0.02

良好

张小闯

3

20.7

23.5

47

0.08

0

0.02

良好

张小闯

4

20.6

23.5

47

0.09

0

0.02

良好

张小闯

5

20.6

23.5

47

0.09

0

0.02

良好

张小闯

6

20.5

24

46

0.10

0

0.02

良好

张小闯

7

20.6

23.5

46

0.10

0

0.02

良好

张小闯

8

20.6

23.5

46

0.19

0

0.02

良好

张小闯

9

20.5

24

47

0.21

0

0.02

良好

徐晨如

10

20.4

24

48

0.28

0

0.02

良好

徐晨如

11

20.4

24

48

0.36

0

0.02

良好

徐晨如

12

20.4

24

48

0.31

0

0.02

良好

徐晨如

13

20.5

24

49

0.26

0

0.02

良好

徐晨如

14

20.4

24.5

49

0.36

0

0.02

良好

徐晨如

15

20.4

24

49

0.41

0

0.02

良好

徐晨如

16

20.3

23.5

49

0.44

0

0.02

良好

徐晨如

17

20.3

23.5

49

0.42

0

0.02

良好

张小闯

18

20.3

24

49

0.47

0

0.02

良好

张小闯

19

20.3

24

49

0.46

0

0.02

良好

张小闯

20

20.4

24

49

0.39

0

0.02

良好

张小闯

21

20.3

24

48

0.42

0

0.02

良好

张小闯

22

20.4

24.5

48

0.35

0

0.02

良好

张小闯

23

20.4

24.5

48

0.38

0

0.02

良好

张小闯

24

20.3

24.5

48

0.41

0

0.02

良好

张小闯

25

20.3

24

49

0.44

0

0.02

良好

徐晨如

26

20.3

24

49

0.47

0

0.02

良好

徐晨如

27

20.3

24

49

0.52

0

0.02

良好

徐晨如

28

20.2

24

49

0.56

0

0.02

良好

徐晨如

CO

（ppm）

CO2（

%）

CH4

（%）

温度

（℃）

湿度

（%

）

O2

（%

）

O2 钢瓶压力

（MPa）

液态 CO2 钢瓶

使用数量

液态 CO2 使

用量（kg）

1

0.68

0.06

23

54

20.1

13.3

3

216.3

二、联合测试情况统计

8

29

20.2

24.5

49

0.57

0

0.02

良好

徐晨如

30

20.2

25

49

0.53

0

0.02

良好

徐晨如

31

20.3

25

48

0.47

0

0.02

良好

徐晨如

32

20.3

25

48

0.45

0

0.02

良好

徐晨如

33

20.2

24.5

48

0.54

0

0.02

良好

张小闯

34

20.2

24.5

48

0.56

0

0.02

良好

张小闯

35

20.1

25

48

0.61

0

0.02

良好

张小闯

36

20.2

25.5

49

0.57

0

0.02

良好

张小闯

37

20.2

25.5

49

0.55

1

0.02

良好

张小闯

38

20.2

25

50

0.40

0

0.02

良好

张小闯

39

20.2

25.5

48

0.56

0

0.02

良好

张小闯

40

20.1

25

49

0.68

0

0.02

良好

张小闯

41

20.2

25

50

0.64

0

0.02

良好

徐晨如

42

20.2

25.5

48

0.61

2

0.02

良好

徐晨如

43

20.3

25.5

49

0.60

0

0.02

良好

徐晨如

44

19.9

25

52

0.78

0

0.02

良好

徐晨如

开启

空调

45

20.2

25

51

0.60

0

0.02

良好

徐晨如

46

20.1

25.5

50

0.62

1

0.02

良好

徐晨如

47

20.5

23.5

46

0.36

0

0.02

良好

徐晨如

48

20.2

24

46

0.40

0

0.02

良好

徐晨如

9

三、测试分析

1.单项性能分析

（1）气密性

通过 3 次测定卸压速率，平均值在 180Pa/h，符合卸压速率不大于 350±20Pa/h 的要

求。

（2）自动泄压情况

通过 3 次测定单向排气阀工作状态，实测结果为 123Pa，确保生产硐室内部压力满足

始终高于外界压力 100Pa 以上的要求。

（3）压缩空气幕、压风气幕检测情况

通过对压缩空气幕、压风气幕在操作要求压力下检测气幕覆盖范围，测得压缩空气幕覆盖

范围为2.20×1.53m，压风气幕覆盖范围为2.21×1.82m，均大于门框范围（1.80×1.10m），

能够满足覆盖整个防护密闭门的要求。

（4）压风能力、噪声测定情况

通过对最大压风流量、最低压风压力和压气噪声的测定，测得最低压风流量为

31m3/min，按照每人每分钟供气量不得低于0.3的要求，该避难硐室额定避险人数为80人并

在考虑备用系数的基础上，需压风流量28.8m3/min；测得3次平均最低压风压力为

0.207MPa，大于0.1MPa的要求；噪声为56.5dB，小于70分贝的要求。

（5）自备氧能力

通过实际测定每组高压氧气瓶的压力，根据计算可得高压氧气瓶能够释放的氧气体积，

参照最大避险人数，每人每分钟的供氧量为（132480+120560）/（24*60*96*4）

=0.51﹥0.5 的最低要求。

（6）二氧化碳处理能力分析

二氧化碳处理能力计算：

Q CO2=（1.53-0.96）%×216.9×1000÷（25.3×80）=0.61L/min·人

2.综合防护性能试验分析

试验结束后，剩余氧气的压力为 13.4MPa（两组氧气钢瓶分别并联投入，体积 80L，压

力 15MPa），CO2 吸收剂消耗 1 箱。

消耗氧气体积为：

（13.8-13.4）×10.13×80×23=7456L。

10

消耗氧气占整个氧气的比值为：

n = 7456/230400 ≈ 0.032。

剩余氧气能使用时间为：

t1 = （1-0.032）×4/0.032×1.1 ≈ 110h。

用于制冷的 CO2 钢瓶试验后进行称重，消耗量为 216.3Kg，由于液态 CO2 钢瓶在使用时

总量 10%不能使用，剩余能利用的液态 CO2 总量为：

（6995-216.3）×90%6100Kg，能使用

的时间为 t2=6100×4/216.3/1.1≈102h。

四、测试结论

在整个测试中，通信设施正常使用，仪器仪表参数平稳，温湿度较为舒适，所有试验

人员精神状态良好。

通过本次测试得出以下结论：

1.根据试验使用、消耗的压缩氧、吸附剂、液态二氧化碳情况，通过剩余能力的计算，

避难硐室的防护时间超过 96 小时；

2.硐室内的温湿度较为适中，各类监测传感器无报警，通过抽取气样分析，各类传感

器监测数值准确、可靠。

11

序号

测试内容

技术要求

测试结果

问题及结论

备注

1

防爆性能检查

电气设备应具备“防爆合格证”及“安全标

志证”，关联配接设备应取得关联审查检验

合格证明

符合要求

合格

2

气密性检查

硐室应有足够的气密性，和防止有毒有害气

体侵入的能力，在+500Pa 压力下，硐室内

泄压速率应≤350Pa/h

180 Pa

合格

3

自动泄压试验

排气阀在+100Pa 以上时应自动泄压

123 Pa

合格

4

压风系统能力

应有压风供氧和压缩氧气两套供给装置。

压

3

风的人均供风量应≥0.3m /min

3

0.39m /min·

人

合格

5

气幕检测

压缩空气幕覆盖整个防护密闭门

符合要求

合格

压风气幕覆盖整个密闭门

符合要求

合格

6

压风喷淋检测

喷头雾化正常

符合要求

合格

7

高压管路承压

气瓶高压管路在22.5MPa 压力下保压1h，压

力应无明显下降

符合要求

合格

8

压风系统噪声

压风供氧呼吸嘴处的连续噪声应≤70dB（A）

56.5dB

合格

9

自备氧密封性

和能力

管路连接无漏气，流量可满足最大人数

0.5L·人/min

符合要求

合格

10

空调降温能力

单台空调制冷量不小于4590kcal/h

4700kcal/h

合格

11

CO2吸收能力

处理二氧化碳的能力不低于0.5L/min·人

压风置换：

1.05L/min·人

合格

吸收剂：

0.63L/min·人

合格

12

CO 吸收能力

处理一氧化碳的能力应能保证在20分钟内将

一氧化碳浓度由0.04%降到0.0024%以下

压风置换：

11.86min

合格

吸收剂：

17.56min

合格

13

环境监测仪器

配备检查

应具有内外环境参数检测仪器，能对 CO

、CO2、 O2、 CH4温度、压力等进行检测和

监测。

符合要求

合格

14

综合防护性能

各装备能够配合启动

实现应急启动

合格

紧急避险设施性能测试数据表

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13