紧急避险系统建设方案设计.docx
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紧急避险系统建设方案设计
郑州嵘昌集团昌隆煤业有限公司
井下紧急避险系统建设方案设计
郑州嵘昌集团实业有限公司
二0一一年八月
附：
1、各紧急避险设施基本功能装置配备情况表（表一）
2、煤矿井下紧急避险系统建设项目投资估算表（附表1）
3、各紧急避险设施设计图（附图1）
前言
建立并完善煤矿井下安全避险“六大系统”是国家安全发展的需要，煤矿井下紧急避险系统是国家强制推行的先进适用技术装备，为规范和促进郑州嵘昌集团昌隆煤业有限公司井下紧急避险系统的建设、完善和管理工作，根据《国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知》（国发【2010】23号）精神和安监总煤装【2011】15号文件《国家安全监管总局国家煤矿安监局关于印发煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定的通知》精神以及登封市煤炭局相关文件规定，结合郑州嵘昌集团昌隆煤业有限公司的实际情况，特编制本方案设计。
本设计中的紧急避险设施建设主要有永久避难硐室的建设。
紧急避险系统建设的主要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。
紧急避险设施应具备安全防护、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。
建设完善煤矿井下安全避险“六大系统”是指建设完善紧急避险系统与矿井安全监测监控、人员定位、压风自救、供水施救、通信联络等系统相连接，形成井下整体性的安全避险系统。
第一章矿井概况
概述
郑州嵘昌集团昌隆煤业有限公司位于登封市大冶镇东施村。
矿区西距登封市约18km，东北距新密市约27km。
地理坐标为东经113°13′25″-113°13′41″，北纬34°26′55″-34°27′15″。
登封～大冶～新密公路和大冶～伊川铁路从矿区外南部约2km处通过，矿区内有简易公路与其相通，交通便利。
矿井开采二1煤层，矿区井田面积0.6837Km2。
保有地质储量142万吨，可采储量81万吨，设计生产能力15万吨／年。
矿井正常涌水量15m3/h，最大涌水量30m3/h,煤尘具有爆炸危险性，爆炸指数为12.17%，煤层自燃倾向为三类，不易自燃煤层。
一、瓦斯等级情况
郑州嵘昌集团昌隆煤业有限公司根据《河南省工业和信息化厅关于2010年度全省煤矿瓦斯等级鉴定结果的批复》（豫工信【2011】111号）瓦斯等级鉴定结果为低瓦斯矿井，相对瓦斯涌出量为1.61ｍ3/t,绝对瓦斯涌出量为0.56ｍ3/min。
矿井无瓦斯突出现象。
根据《国家安全生产洛阳矿山机械检测检验中心》检验报告；煤尘爆炸性和自燃倾向性鉴定结果：
煤尘有爆炸危险性，爆炸指数为17.89%，煤层自燃等级为
类，自燃倾向为不易自燃。
二、通风系统情况
通风采用中央并列式通风方式，通风采用抽出式为，主、付井进风，风井回风的通风方法，主通风机采用FBCZ-NO13/55（A）型主扇2台，配备电机功率55KW，一备一用。
矿井总回风量为1105m3/min。
矿井掘、采接替正常；矿井采用分区通风，采区进、回风巷贯穿整个采区，矿井通风系统中不存在一段为进风巷、一段为回风巷的现象；按照要求设置了采区专用回风巷，矿井采掘工作面和各硐室的风量分配合理，能够满足安全生产的要求；不存在无风、微风、不合理串联通风现象。
局部通风机按照要求实现“三专两闭锁”。
三、安全监控系统情况
矿井已安装阳城电子KJ95N型矿井安全与生产检测监控系统，已实现对井下瓦斯、CO浓度、温度、风速的动态监测，为煤矿安全管理和避险救援提供决策和调度、指挥依据。
此系统类属于分布式总线型树状网络结构。
分站采用工业计算机技术，具有独立进行数据采集、处理和完成相应控制的功能，并与登封市煤炭局联网和集团公司总调度室联网。
四、人员定位系统
矿井现已安装常州（天地科技）KJ95N型人员定位系统，通过人员定位系统，在调度室实现对入井人员的动态管理，准确掌握各个区域作业人员的情况，加强对人员的安全管理和及时有效避险。
2011年6月按照《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规程》要求，进行系统完善、升级改造。
目前已实行入井人员全员定位。
五、压风自救系统
矿井设计的40立方空气压缩机现阶段已投入使用，井下各作业地点的压风管路和压风自救袋已安装到位，并能够正常供压。
通过完善压风自救系统，确保在井下发生灾害时，现场作业人员有充分的氧气供应，防止发生窒息事故。
六、供水施救系统
矿井供水管路采用2寸钢管，供水管路每间隔50米有一个供水阀门，向各个作业地点进行供水降尘等，通过完善供水系统，在灾害发生后为井下作业人员提供清洁水源或必要的营养液。
七、通信联络系统
矿井采用MTD-958程控交换机，容量79门，供井上下通信联络，调度室设有对外直通电话、煤炭局直拨电话，井上下联系电话，井下中央变电所设直拨外线电话，现阶段各个通信网络畅通，通过完善通信联络系统，实现井上下和各个作业地点通信畅通，为防灾抗灾和快速抢险救灾提供准确的信息。
八、提升运输系统情况
矿井设计生产能力15万吨/年，采用立井开拓，装备两个井筒，其中主井直径为D4.0m，混凝土结构，井深为177m，装备一对1t非标罐笼，担负全矿井提煤、排水、进风、安全出口等任务；副井直径为D4.0m，混凝土结构，井深为129.5m，装备一对1.0t单层、单车非标罐笼，担负全矿井升降人员、设备、下放材料、安全出口等任务。
1、主井
主井担负全矿井提煤任务，装备1.0t双箕斗；提升机选用现有的2JTP-1.6型提升绞车、95KW电动机；提升钢丝绳选用6×19-Φ21.5特-交右型。
电控设备型号选用TKD系列带可控硅动力制动控制设备。
提升钢丝绳选用6×19-Φ21.5型，钢丝绳悬挂前已经国家安全生产郑州钢丝绳检测检验中心检验合格
2、副井
副井担负全矿井升降人员、设备及下放材料任务，装备一对1.0t单层单车非标罐笼；提升机选用一台2JTP-1.6型单绳缠绕式双滚筒提升绞车，380V，95KW绕线式异步电动机一台；提升钢丝绳选用6×19-Φ21.5特-交右型。
电控设备型号选用GKTD1.6-75S5K型带可控硅动力制动一套。
钢丝绳悬挂前已经国家安全生产郑州钢丝绳检测检验中心检验合格。
罐笼配装BF-111防坠器，按规定每6个月做一次不脱勾试验，每12个月做一次脱勾试验。
符合规程要求。
井下运输：
皮带大巷铺设PVC800S-650型胶带输送机。
工作面运输顺槽铺设SGWD-17T型刮板输送机。
掘进工作面采用SGWD-17T型刮板输送机。
九、供电系统
矿井供电系统主电源均来自大冶35KV变电站的冶西线和王楼变电站的桂范线，双回路供电，供电电压为10KV，矿井地面变电所安装有ST－630／10变压器2台，担负地面照明、绞车、提升、风机、木料场及生活区等矿区用电，供电电压为380V。
井下供电在地面变电安装S11－M800变压器2台，沿主井敷设MY／0.66-3×70+1×25阻燃铠装电缆三回，每回310m，两用一备，分别由主井地面变电所经主井筒引至井下中央变电所。
第二章采掘分布情况
矿井共划分11、13两个采区，目前11采区开采结束，13采区为准备采区。
矿井采掘布局为“两头一面”，目前正在回采的工作面为11采区的11070工作面，准备工作面为13采区的13042回采工作面，正在掘进的掘进工作面为13062上、下顺槽掘进工作面。
11070工作面采用走向长壁式，人工手镐落煤回采，全部垮落法，刮板输送机和皮带联合运输方式。
第三章紧急避险设施分布依据及地点
一、紧急避险设施布置依据
根据安监总煤装【2011】15号文件《国家安全监管总局国家煤矿安监局关于印发煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定的通知》中第5条“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；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。
”的规定。
另外考虑到避难硐室不宜设置在变电所、火药库或者停车点，因为它们存在火灾隐患；避难硐室还应该远离各种地质构造区域，如断层、岩层断裂破碎带，大的地下位移如地震有可能破坏避难硐室及其内部设备；避难硐室的位置还要考虑不能设置在井下容易积水的地点，避免水患，要选择在足够强度的煤层或者岩层中，并且要有足够的非可燃物保护厚度。
二、矿井各作业地点人员分布及采掘区域人员分布见表1
表1井底人员分布情况
序
号
工种
出勤人数及分布
6点班
2点班
10点班
分布地点
1
采煤工
59
59
59
采煤工作面
2
掘进工
21
21
21
掘进工作面
3
维修工
9
9
9
巷道
4
信号工
2
1
1
主井底
5
把钩工
2
2
2
主井底
6
放煤工
2
2
2
主井底
7
小绞车司机
1
1
1
13绞车场
8
皮带司机
3
3
3
运输巷
9
皮带维修工
2
2
2
巡回
10
井底推车工
6
6
6
主井底
11
溜子司机
6
6
6
运输巷
12
运料工
5
5
5
井底到采面
13
跟班队长
1
1
1
巡回
14
地质、测量人员
1
1
1
巡回
15
探水工
2
2
2
掘进工作面
16
开泵工
2
2
2
泵房
17
电工
3
3
3
巡回
18
电话维护工
1
1
1
巡回
19
变电所值班员
1
1
1
变电所
20
机电班长
1
1
1
巡回
21
放炮员
1
1
1
工作面
22
瓦斯检测员
3
3
3
巡回
23
监控系统管理员
1
1
1
巡回
24
通风工
1
1
1
巡回
25
通风班长
1
1
1
巡回
26
安全检查员
3
3
3
巡回
27
注水工
2
2
2
工作面
28
皮带维修工
1
1
1
巡回
29
探水班长
1
1
1
工作面
30
一线安全监督员
5
5
5
工作面
合计
149
148
148
根据矿井主井底布置一个永久避难硐室的规定和按照井下作业人员就近避难、一人一位的原则，在主井底附近布置1个永久避难硐室，能够满足各作业地点人员紧急避险需求。
从表1中可以看出，采煤工作面每班入井人数为59人，其中支柱工为6人，巷道中人员为9人，巡回人员为5人。
掘进工作面每班人数为21人，工作面人数为11人，巷道中有4人，巡回人员为6人。
巷道维修工人数为9人，工作面人数为8人，巡回人员为1人。
根据以上人员分布情况，考虑到11070回采工作面截止目前至停采线剩余回采量为80余米，根据矿井作业计划于2011年10月份前可回采结束，没有建立紧急避险设施的必要性，故在11070工作面内无需建立紧急避险设施。
三、紧急避险设施数量及分布地点
矿井紧急避险设施共计划布置1个永久避难硐室。
在主井底附近建设1个永久避难硐室。
具体位置见图
主井底车场永久避难硐室平面布置示意图
第四章紧急避险设施类型及容积
一、永久避难硐室规格
1、永久避难硐室生存室内按避难人数150人考虑，每人应不小于1.0m2，过渡室的净面积应不小于3.0m2的使用面积计算：
S生=1.0×150=150m2
S过=3.0m2
2、永久避难硐室的生存室的设计宽度为4.0m，过渡室的设计宽度为3.0m，生存室容量的备用系数为1.2，计算其长度：
a生=150×1.2÷4.0=45m；
a过=3.0÷3.0=1.0m；
a=a生＋2a过=45＋2=47m
3、根据永久避难硐室施工需要，生存室的设计宽度为4.0m和过渡室的设计宽度为3.0m时，生存室长度不得小于45m和硐室总长度不得小于47m可满足要求。
具体参数见各永久避难硐室设计图。
二、永久避难硐室系统设计
永久避难硐室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。
防护密闭门上设观察窗，门墙设单向排水管和单向排气管，排水管和排气管加装手动阀门。
过渡室内设压缩空气幕和压气喷淋装置。
永久避难硐室的系统主要组成包括第一道防护密闭门、第一道防爆密闭墙、第二道密闭门、空气循环系统、压缩空气幕系统及其附属系统。
1、第一道防护密闭门
防护密闭门的设计遵循灵活、快捷、手动、密闭性良好等原则。
门体要求能够抵御瞬时1000℃高温、1.0MPa的爆炸冲击波、有毒有害气体对人体的伤害。
门体的结构设计采用绕流和分流技术，防护密闭门上设观察窗。
2、第一道防爆密闭墙
防爆密闭墙同样要求能够抵抗瞬时1000℃高温和1.0MPa的爆炸冲击波。
通过采用C40强度的混凝土并配筋来实现要求。
为了加强其抗冲击波能力，墙体周边掏槽，深度不小于0.3m，墙体设计施工成楔形，门前设不少于两趟单向排气管和一趟单向排水管，排水管和排气管应加装手动阀门。
3、第二道密闭门
采用能阻挡有毒有害气体的密闭门。
三、空气循环系统
永久避难硐室内部的空气循环是通过主井进风管路实现的。
进风系统将压风管路从主井直接送入到永久避难硐室内。
在避难硐室内部布置成弥撒式和防护罩式相结合的布气系统，最后通过单向排气管路实现避难硐室内的空气循环，整个避难硐室内始终保持不低于100Pa的正压，防止毒害气体的渗入，在无压风的情况下，可采用高压氧气瓶供氧方式。
四、空气幕系统
空气幕系统安装在两端防护密闭门处，目的是阻隔逃生人员进入避难硐室时有毒有害气体的进入。
空气幕系统的动力采用高压空气，系统的启动与硐室密闭门相连动，使得在密闭门打开后，在门口形成气幕门。
五、附属系统
附属系统包括人员定位系统、监测监控系统、通讯联络系统、供水施救系统、压风自救系统等，附属系统的安装不得少于2套，这些附属系统能保证避难硐室内部人员在救援队伍赶来之前保持良好状态。
第五章紧急避险设施基本功能及整体性设计
一、紧急避险设施基本功能
紧急避险设施应具备安全防护、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，在无任何外界支持的情况下额定防护时间不低于96h。
二、自备氧供氧系统和有害气体去除设施
供氧量不低于0.5升/分钟·人，处理二氧化碳的能力不低于0.5升/分钟·人，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。
1、永久避难硐室供氧量计算：
Q=A·t·B=150×24×60×0.5=108000L
Q——需配备的总氧气量，L；
A——永久避难硐室按最大人数150人计算，人；
t——供氧量不小于24h计算，min；
B——供氧量不低于0.5L/min·人；
三、环境监测
紧急避险设施内部环境中氧气含量应在18.5%～23.0%之间，二氧化碳浓度不大于1.0%，甲烷浓度不大于1.0%，一氧化碳浓度不大于0.0024%，温度不高于35摄氏度，湿度不大于85%，并保证紧急避险设施内始终不低于100pa的正压状态。
配备独立的内外环境参数检测或监测仪器，在突发紧急情况下人员避险时，能够对避险设施过渡室内的氧气、一氧化碳，生存室内的氧气、甲烷、二氧化碳、一氧化碳、温度、湿度和避险设施外的氧气、甲烷、二氧化碳、一氧化碳进行检测或监测。
四、供电照明
为确保各紧急避险设施内的正常供电，对主井底车场永久避难硐室内供电系统方案设计如下：
1、主井底永久避难硐室通过开拓掘进工作面而成，考虑避难硐室内照明电源，视频监控电源及其他设备电源，根据避难硐室的设置位置，设计以主井变电所3#、4#低爆开关做为避难硐室电源控制开关。
在避难硐室巷道两侧进、出口处一侧分别敷设1趟MY3×10+1×10型电缆，通过穿管预埋进入避难硐室，实现避难硐室内部双回路供电。
在避难硐室内巷道顶板安装5盏照明灯，同时安装一台ZBZ-2.5型照明综保控制照明，并安装矿用隔爆型备用电池箱、矿用隔爆兼本安直流稳压电源，当发生事故断电后采用备用电池箱做为备用电源。
铺设电源均能保证供电的可靠性，同时在避难硐室内设计配备不少于额定人数25%的一体式矿灯，保证铺设电源供电的可靠性。
2、人员生存保障
紧急避险设施内按额定避险人数配备食品、饮用水、自救器、人体排泄物收集处理装置及急救箱、照明设施、工具箱、灭火器等辅助设施。
配备的食品发热量不少于5000千焦/天·人，饮用水不少于1.5升/天·人。
永久避难硐室饮用水供给量计算：
V=A·t·B=150×（96/24）×1.5=900L
V——需供给的饮水量，L；
A——永久避难硐室按150人计算，人；
t——按额定防护时间不低于96h计算，天；
B——饮用水不少于1.5L/d·人；
五、矿用自救器
郑州嵘昌集团昌隆煤业有限公司全部采用ZH30隔绝式化学氧自救器，该自救器主要在矿井或其它环境空气发生有毒气体污染及缺氧窒息性灾害时，现场人员及时佩戴，保证人员正常呼吸并逃离灾区。
根据昌隆煤业灾变演练试验，该自救器正常工作时间能保持30min，是目前矿山企业普遍采用的自救器材，参数如下表所示：
ZH30隔绝式化学氧自救器参数
额定防护时间min
携带质量
Ｋg
佩带质量
Ｋg
外形尺寸mm（长×宽×高）
吸气温度
℃
吸气阻力Pa
中等运动
静坐
≥30
≥120
≤1.8
≤1.3
160×85×168
≤55
≤245
避难硐室内配备的自救器为隔绝式，有效防护时间不低于45分钟。
6、永久避难硐室基本功能装置配备情况
基本功能装置配备情况见附表
七、矿井安全监控系统按照规定进行安装使用
为了保证矿井安全监控系统正常运行，为井下各地区和避难硐室提供安全监测监控系统，根据矿井目前使用的安全监控系统的情况，选用KJ95N型煤矿监控系统，保证矿井安全监控系统的正常运行，为矿井避难硐室监测数据提供准确装备。
1、矿井安全监控系统能够实时监测井下各地区的瓦斯、一氧化碳、温度、氧气、二氧化碳等空气参数的情况。
紧急避险系统建设一个永久避难硐室，根据井下现有安全监控系统布置情况，分别对避难硐室的外部和内部设置氧气、二氧化碳、瓦斯、一氧化碳、温度等传感器，对避难硐室内外的有关数据进行监测，保证实现24小时连续监测。
2、在整个额定防护时间内，紧急避险设施内部环境中氧气含量应在18.5%—23.0%之间，二氧化碳浓度不大于1.0%，甲烷浓度不大于1.0%，一氧化碳浓度不大于0.0024%，温度不高于35摄氏度，湿度不大于85%。
3、主井底永久避难硐室内设置两台监控分站，监控分站配备监控分站后备电源，按照要求在避难硐室内、外设置各类传感器及配套设备，满足避难硐室的数据监测需要；设计从主井底的监控主线引出两趟监控线路，两趟监控线路分别从避难硐室的两端进入，监控电缆通过穿管预埋方式铺设在巷道底板中，满足安全监测监控数据要求。
4、主井底永久避难硐室监控系统电源取自于井底变电所，在供电系统不能保证供电的情况下，使用监控分站后备电源；传感器将采集的数据传输给监控分站，通过监控分站传送给地面监控中心；铺设两趟安全监测线路（一用一备），防止发生事故后损坏监控线路影响安全监控系统正常运行，保证安全监测监控数据实现连续监测。
八、人员定位系统
根据安监总煤装【2011】15号文件要求，矿井人员定位系统要能够实时监测井下人员分布和进出紧急避险设施的情况。
煤矿井下人员定位系统，能够对各工作地区人员分布情况进行实时监控，紧急避险系统形成后，根据井下现有情况，分别对避难硐室的人员定位系统设计如下：
1、主井底车场永久避难硐室
主井底布置有一台人员定位系统网络交换机，为提高人员定位系统通信功能运行的安全系数，设计从主井井底，安装2趟人员定位系统分站，通讯电缆通过穿管预埋方式分别铺设在避难硐室进、出口巷道底板下，在避难硐室内安装2个KJF210系列矿用读卡器，可将采集的信息传输给监控分站，通过监控分站传送给交换机再传输至地面，两趟监测线路一用一备，防止发生事故后损坏通信线路而影响人员定位系统的正常工作。
九、压风自救系统
根据安监总煤装【2011】15号文件要求，矿井压风自救系统应能为紧急避险设施供给足量氧气，接入的矿井压风管路应设减压、消音、过滤装置和控制阀，压风出口压力在0.1—0.3MPa之间，供风量不低于0.3m³/min·人。
为满足井下紧急避险系统中对压风自救系统的要求，结合郑州嵘昌集团昌隆煤业有限公司实际情况，对压风自救系统设计如下：
主井底永久避难硐室压风自救系统出口压力在0.1—0.3Mpa之间，供风量不低于0.3m³/min·人。
郑州嵘昌集团昌隆煤业有限公司主井底永久避难硐室设计最多避险人数不大于150人，按每人每分钟供风量不低于0.3m³/min计算，空气压缩机供风量应不低于60m³/min。
矿井设计同时在地面建造压风机房，安装三台40m³/min空气压缩机一用一备一检修。
空气压缩机电源取自XX矿区地面变电所，通过铺设二趟MY3×50+1×35型橡套电缆向压风机供电使用。
压风管路采用Φ108mm无缝钢管1趟，经钻孔敷设至主井底车场永久避难硐室内。
管路分两趟别设置在巷道两侧的进、出口处，埋入巷道底板，提高管路的安全防护性能，满足压风系统的供风需求。
十、供水施救系统
根据安监总煤装【2011】15号文件要求，结合矿井目前供水施救情况，矿井供水施救系统应能为紧急避险情况下为避险人员供水，并能为在紧急情况下输送液态营养物质创造条件，接入的矿井供水管路应有专用接口和供水阀门，为满足井下紧急避险系统中对供水施救系统的要求，结合郑州嵘昌集团昌隆煤业有限公司供水施救实际情况，对矿井供水施救系统设计如下：
为了保证矿井供水施救系统正常使用，在副井内铺设一趟Ф150mm无缝钢管，使地面水池和井下静压水池连通，根据要求需要对这段管路进行更换为Ф100mm无缝钢管，满足避难硐室的供水施救需要。
在供水施救管路上安装减压装置，保证安全使用供水施救装置。
对于永久性避难硐室供水施救系统采取两套管路安装，一趟管路利用副井现有供水系统，一趟管路采用主井供水系统，提高避难硐室供水施救的安全防护系数，保证矿井供水施救系统的正常使用。
矿井供水施救系统应能为紧急避险情况下为避险人员供水，并能为在紧急情况下输送液态营养物质创造条件，接入的矿井供水管路应有专用接口和供水阀门，为了满足避难硐室供水施救系统的要求，在矿井供水施救管路上的三通阀门处连接到主井底永久避难硐室内，将供水施救管路提前预埋巷道底板中，在埋入底板中的供水施救管路需要采取保护装置，保证供水施救管路安全性，将供水施救管路设置为单向供水管路，并在管路上安装手动阀门，保证供水施救系统使用过程中的安全。
为了提高矿井供水施救系统的安全防护性能，主井底永久避难硐室利用主井管路向井下避难硐室内铺设一趟Ф100mm无缝钢管，将供水管路设置为单向供水管路，在管路上安装手动阀门，在紧急情况下向避难硐室内输送液态营养物质，提高供水施救系统的安全防护系数。
十一、通信联络系统
根据安监总煤装【2011】15号文件要求，矿井通信联络系统应延伸至井下紧急避
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