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1、井下人员紧急避险系统,电话：13269358161 传真：010-61590332 Email：,姚 建,2,The Maintenance of a Safe and Breathable Atmosphere in Permanent Refuge Bays and Portable Rescue Chambers! Have become an integral part of the escape and rescue strategies in underground mines. The primary function of refuge bays is to sustain l
2、ife in the event of underground incidents, e.g. rock falls, fires, water，explosion etc. by preventing the ingress of noxious gases and providing a source of respirable air. 为永久性和便携式安全救生舱提供一个安全的和可以呼吸的环境！ 安全救生舱的基本功能是一旦井下发生岩崩、火灾、透水、爆炸等事件时，能够防止有毒气体的进入，并提供呼吸空气的来源，以保持生命。 已经成为井工矿逃生和救援策略的一个必要的部分。,1、矿山井下避难所的
3、定义与基本功能,3,煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定,4.煤矿井下紧急避险系统是指在煤矿井下发生紧急情况下，为遇险人员安全避险提供生命保障的设施、设备、措施组成的有机整体。紧急避险系统建设的内容包括为入井人员提供自救器、建设井下紧急避险设施、合理设置避灾路线、科学制定应急预案等。 5.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。 永久避难硐室是指设
4、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。 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。 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。,4,1、矿山井下避难所的定义与基本功能,瓦斯爆炸过程后，矿井中氧气浓度下降，燃烧生成大量的CO2和H2O，不完全反应产生的CO浓度一般也达到1000ppm以上，成为井下人员伤亡的主要因素之一。 灾后缺氧环境（ 16%）、有毒有
5、害气体环境（CO、HCN、HF、H2S、HCl、NH3、SO2、Cl2、COCl2、NO2 ）、高温烟气（火焰锋面温度可达到21502650）、二次爆炸冲击（可达2MPa以上）等危害是造成人员伤亡的主要原因。,正常矿井环境 O2：20.85% CO2：0.03% CO: 24ppm H2O: 0.5% N2: 78.62%,灾变,灾后矿井环境 O2：15.3% CO2：3.6% CO: 10004000ppm H2O:6.2% N2: 74.9%,据统计，在瓦斯煤尘爆炸事故中，死于CO中毒或窒息的人数占总死亡人数的80%以上。,5,2、国内外矿山井下避难所建设情况,通过调研发现，南非、加拿大、
6、美国、澳大利亚等采矿业发达国家，对矿井事故的应急救援工作十分重视，将应急避难所和救生舱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，并有了多次成功营救的经验。 例如，2006年12月美国西弗吉尼亚发生矿难后（12人被困，11人死亡），各州政府即制定了相关标准与法规，要求井下必须装置救生舱或避难所，2008年12月31日美国联邦政府在“地下煤矿强制安全标准（修订版） ”中 专门制定了矿用救生舱的标准。,6,机械结构：国外应急救生舱多数为整体式结构，舱体体积较大，欧洲某种型号可容纳15人的应急救生舱规格达到8m（L）2.4m（W）2.5m（H）；澳大利亚某公司的产品拥有可容纳4人、8人、12
7、人、15人、20人、30人的6种规格。 防护设计：国外应急救生舱多数只为隔绝有毒有害气体，舱体防护仅采用单层钢结构，隔温与防爆能力有限（如，美国救生舱承受的爆炸波压力为0.6MPa）。 使用材料：国外大部分硬体救生舱的制造采用了钢质材料；软体舱多采用乙烯基等聚合材料或橡胶材料，在矿井灾变高温环境下，这些材料有可能分解生成某些有毒有害气体在救生舱内部扩散。,（1）国外救生舱特点,7,在巷道旁侧建立的避难硐室,预留专用煤柱建立的避难硐室,工作面之间建立的避难硐室,2.2 避难硐室的 设置方式,8,国外救生舱开发情况 南非： Survivair-RRC，硬体式 美国： STRATA：硬体舱、软体舱、
8、中继站 ChemBio：主要为软体舱 澳大利亚：MineARC：硬体舱 加拿大： RANA：硬体舱、空气供给与废气处理设备 德国： DREGER：硬体舱、快速充气站 英国： Molecular：有害气体处理设备,2.3 国外井下避难所生产情况,9,2.4 国外对井下避难所的基本要求,（1）南非 避难所的设置。南非矿山健康与安全规程规定：长壁开采的工作面，距离工作面不超过750m的地点必须建立避难所；采用房柱式开采时，每1000m应设置避难所 避难所的选址。必须考虑：从工作地点到避难所行走难易程度，如巷道高度、倾角、设备设施布置、人员方向迷失的可能性等；逃入避难所所需时间；随身佩戴自救器维持时间
9、,10,（1）南非 避难所容积。应能够容纳该服务区域内可能出现的所有人员，且每人占有容积不小于0.6m3（强制执行的职业守则规定为1.01.5 m2 ）。 避难所结构。两道风门结构，以便形成风障，防止有毒有害气体侵入。 避难所设施。必须有供氧、通讯、报警设备及自救器、饮用水等，有效防护时间824h。,2.4 国外对井下避难所的基本要求,11,（2）美国,2006年，西弗吉尼亚州政府率先对避难所做出规定，并对救生舱产品实施州政府批准，规定防护时间不得少于48h 2008年12月，MSHA发布救生舱条例，规定2009年12月前所有美国煤矿井下必须配备避难所，保证所有入井人员都有灾变时期的避险位置，
10、防护时间提高到96h。条例中对救生舱等避难所的设置提出了具体要求 避难所设置要求： 1）矿工在30min或更短时间内能够到达地面的矿山不需要布置 2）足以容纳所有工作人员，包括经理、供应商、检测员及联邦监察员 3）必须能够容纳邻近区域工作的最大矿工人数，包括轮班替换人员 4）设置位置距离最近工作面不超过300m 5）在距离工作面较远区域，两个避难所间隔不超过矿工1h的行进距 离，即矿工距离任一避难所或安全出口的行进时间不超过30min,2.4 国外对井下避难所的基本要求,12,（2）美国,救生舱的功能要求 1）至少为每人提供15ft2（约1.4m2）的地面空间和3060ft3（约0.851.7
11、0m3）的立体空间。如果废物在救生舱外处理，则气密室的空间与容积可计入在内 2）可吸入气体应由压缩空气瓶、压缩氧气瓶、或地面安装了排风扇或空压机的矿井提供，并保证气体未被污染 3）为每人提供的可吸入气体可维持96h，O2在18.523%之间，CO2平均浓度不高于1%且最大浓度不高于2.5% 4）在使用期间，应对救生舱内的大气进行监测 5）具有有害气体清除措施，有效清除CO、CO2、CH4等有毒有害气体 6）当用户依照生产商的操作说明及定义的极限使用时，救生舱在全部满员情况下的体感温度不得超过95（35） 7）应配备一套双向通信设施、照明、人体排泄物处理方法、急救物品、维修工具、符合要求的灭火器
12、 8）存储组件或给养的容器应密封、防水及防啃，醒目标注到期日期及使用说明,13,（3）加拿大,加拿大采矿安全规程、其它安全规程或指南规定，每个矿井必须设置固定式避难硐室或者移动式救生舱，并且必须考虑以下4方面因素：避难所的设置位置、容量、安全防护时间，O2和CO2的控制指标 避难所的设置位置应考虑以下因素： 1）工作地点的特征。下列地点必须考虑设置避难所：矿难发生时遇险人员难于按正常避灾路线逃出的地方；采掘工作面离安全出口较远的地方；新开拓水平；新建矿井或者老矿重新开采 2） 遇险人员抵达的难易程度。 必须设置在正常避灾路线上；必须远离可能存在危险的地点并保证有足够的安全距离，如距离火药库至少
13、60m，离5kV变电站至少15m，远离修理库或者燃料库， 远离爆破作业区以及其它危险场地；必须是救护队员容易到达的地点；设置地点岩体安全，支护良好 3）遇险人员到达避难所的时间。避难所尽可能靠近采掘工作区域；遇险人员步行到达避难所的时间不超过1530min,14,（4)澳大利亚,2005年西澳州矿山安全和检查规章4.36 1995 规定：地下矿井中必须有明确的紧急情况预防措施，为遇险人员提避难室和新鲜空气 避难所距离工作地点最大距离确定原则：人以合适身体状态、使用50%自救器防护时间、中等行进速度可以走出的最远距离 避难所覆盖所有工作人员，包括管理人员，推荐避难所容量应该是本地作业人员数量的2
14、倍以上 避难所建设位置，应远离潜在岩崩、淹井、火灾、爆炸等危险的区域（如变电站、炸药库、燃料存贮设施或停车场等），岩层稳定、支护良好 避难所存在三种工作方式：备用方式、外部支持和独立方式。独立方式应维持36h 具备通讯、内部装备，并应考虑避险人员心理问题（照明） 避难所在井下首次安装时应进行实验测试，包括真空测试 、电源支持测试，以后一个合理周期（6或12月）也应检测 按照制造商要求对避难所进行检查和维护，并作为日常工作的重点,15,3、矿井可移动式救生舱基本构成,3.1 密闭空间人体生存参数研究,为了得到人体对密闭空间各类气体成分、温度、湿度等相关参数的影响及其边界条件，为矿用救生舱的设计提
15、供依据，课题组在北科大建造了实验模拟舱。 实验模拟舱外形尺寸：50013001800mm；内部结构：设两道门，分为门舱和乘员舱；空间总容积为8.6m3；门舱尺寸：83511801680mm，容积1.7m3；乘员舱尺寸：347011801680，容积为6.9m3（依据：人体生存所需最小空间为1 m3）。,16,环境监测系统-硬件,17,空气净化系统,18,3.1 密闭空间人体生存参数研究,4人10h舱内CO浓度随时间的变化,实验进行到360min（6h），舱内检测出CO。 初步确定为舱内人员产生的。舱内出现CO后，至舱内4人实验结束时，测定值为1610-6。,19,矿用可移动式救生舱环境要求,舱
16、内环境指标 大气压力： （101.335）kPa 氧气浓度： 18.5%22% 二氧化碳浓度：0.3%0.8% 大气温度： 2030 大气相对湿度：30%80% 大气流动速度：（0.10.4）m/s 微量气体浓度：不超过规定值,20,实验目的：模拟矿井灾变环境，测试救生舱的综合生存保障能力，考察救生舱内外仪器设备的性能、指标，系统地掌握密闭空间人员长时间生存的试验数据。 实验条件：救生舱工业性试验标准试验大气条件为温度2025，相对湿度60%85%。试验过程中在试验控制室内通过标准气体钢瓶向巷道空间内注入一定浓度有毒有害气体，改变救生舱外气体成分，模拟矿井灾变环境。本次试验外部巷道实际气体环境及浓度为：CO（140010-6）、CH4（2%）、CO2（3.7%）、N2（84%）。,3.4 救生舱样舱现场试验,21,实验设计,试验人员进舱前在医院进行了体检。 舱内定期体检项目：测量心跳、血压、脉搏等基本生理数据并作记录。
