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通常来说，地下避难硐室这个装备是为了在矿难事故发生时为不能及时从工作面撤离的矿工提供一个安全的，封闭的空间。
它在一定时间内能够抵挡爆破震动和高温环境。
它能隔绝外界的有毒有害气体，提供氧气、水和食物。
排出内部有毒有害气体，通过交流设备提供交流，引导救援人员将受困矿工救至地面（Chengeta1．，2010）。
通常来说，地下避难硐室被分为三类；
固定的，移动的和软的（Yang，2010a，2010b）。
固定的或移动的避难硐室都拥有用钢或者其他坚固材料制作的框架。
固定避难硐室被安装在地下危险的工作地点，移动避难硐室能够通过辅助运输装备或橡胶轮胎移动到巷道内（Lieta1．2010a）。
软的避难硐室则是由阻燃物和耐火帆布组成，当空气中的压缩空气被释放进去的时候，它可以被认为是一个可以反复使用的帐篷。
当这些软的避难硐室不使用的时候，他被折叠存放在一个叫做拖车的铁质容器内。
当煤矿事故发生的时候，这些软的避难硐室将会话费几十秒或者几分钟去按下启动按钮，由于移动避难硐室能够跟随避难硐室移动，因此移动避难硐室的应用也越来越广泛（GaoandZhang，2009）。
到目前为止，避难硐室在地下煤矿事故的救生中以扮演了一个十分重要的角色。
在2003年，南非最大的金矿发生了断电事故，井下3400人中只有9人死亡，其中280人从地下避难硐室中被救出。
在2004年，南非另一个巨型金矿发生了火灾，之后52人失踪，但在两天后他们都被从救生舱和地下避难硐室中营救出来（Yang，2010）。
在2006年2月份，加拿大的一个钾盐矿发生了火灾，72人被困在避难硐室中，26小时之后被营救（Xiang，2006）。
在2006年4月，一个金矿发生了倒塌致使两名矿工被困井下，在被困14天之后他们被成功救出。
在2007年十月，一个澳大利亚金矿发生了木支架火灾，54人前往了避难硐室并在最后被解救。
在2008年8月，中国河南省的平禹煤电集团发生了瓦斯泄漏事故，两名矿工躲在救生舱中并最后获救。
在这些实例当中被困矿工都被成功解救，由此避难硐室的应用在全世界范围内引发了很大的关注。
许多专家分析了36起国外典型的煤矿事故，他们得出以下结论：
如果爆炸发生在工作面，在工作面区域的大部分人将会立刻死亡；
如果爆炸发生在工作面之外，那么大部分人则会死在前往安全区域的路上，前往安全区域的人都是因为火灾和窒息性气体死亡的。
建立井下紧急避难系统和使用避难硐室对于提升被困矿工被救的可能性有着十分重要的意义。
1地下煤矿避难硐室研究的意义
1.1社会意义
像加拿大，南非，澳大利亚，美国等国家有着强大的采矿工业。
他们对于安全的矿山生产都十分重视。
1928年加拿大开始浮现出救生舱，并且在1970年以后有害气体处理系统在金属矿中开始使用。
到今天救生舱的建设必须遵循法律。
在南非，救生舱从1970年被沿用至今，并且在井下建立救生舱已出台法律强制执行。
澳大利亚从2000年起作为一项最基本的法律条文规定将移动避难硐室应用在金矿中。
美国国会通过了“2006年煤矿法案”煤矿安全与健康管理部门和一些政府机构下达了煤矿安全管理的新规定，并贴别指出地下封闭救生舱必须建设。
在中国，将近95%的煤矿是地下煤矿，而且煤矿的赋存条件也是世界上最复杂的。
仅管中国煤炭产量仅为世界总产量的1/3但是中国煤矿事故造成的死亡总数却占总死亡人数的4/5。
由于存在最高的死亡率，全世界每20起煤矿事故中就有8起发生在中国。
在中国频繁发生的煤矿事故，不仅导致了生命和财产的损失，也摧毁了很多家庭和严重地影响了中国的国际形象（Shao，2009）。
因此建立和完善“六大系统”，其分别是：
地下煤矿监视和测量系统、矿工定位系统、紧急避难系统、增压通风与自救系统、供水救助系统、通信系统等必须建设，它能强制做好预防工作也能提升地下煤矿的抗压和缓和能力。
避难硐室应用于紧急避难系统，它能在矿难事故发生时为被困矿工提供一个救助空间。
1.2经济意义
目前，美国Strata公司生产的能容纳20人的钢制避难硐室价格在157000美元，澳大利亚生产的能容纳24人的钢制避难硐室价格是200000美元，并且这两种避难硐室每年的维护费用是3000美元。
在国外救生舱的生产已经成为一种行业。
在中国，避难硐室主要应用在煤矿，并且用在煤矿的避难硐室比用在金属矿的避难硐室结构要复杂。
中国的避难硐室容量在6-16人，避难硐室的加个依赖于它的容量通常来说每个人需要11万元。
国家煤矿安全管理机构下达了“对地下紧急避难建设和完善六大系统通告”中规定，紧急避难系统主要采用救生舱和避难硐室作为辅助设备。
在中国大约有13000家矿山企业，其中大部分只有救生舱并没有建设避难硐室，因此对于地下避难硐室的需求数量将会超过5000个。
避难硐室需要的技术并不同于救生舱，因此存在的市场容量将会达到4亿人民币。
与此同时，国外避难硐室的数量很大，并且他们主要用于金属矿山并不适合中国的，并且他们也不符合中国的爆破标准，因此发展地下矿上避难硐室的自我知识产权很有必要。
2地下避难硐室的现状
2.1国内现状
在中国2006年以前，并没有人研究和生产避难硐室，井下避难系统也被认为是所谓的开凿在巷道壁上用于躲避矿工和运输车辆的“避难区域”。
但事实上，如果矿难事故发生，特别是瓦斯爆炸造成矿工死亡的原因主要是伴随高温高压的冲击波，有毒有害气体，氧气缺乏（Yu，2010）。
在2006年，科学与技术部门通过了“关于快速救援被困矿工关键技术和装备的研究”的审核并作为“十一五”计划的内容并获得支持，其中被命名为“地下移动避难硐室的研究”的子项目是北京科技大学和潞安集团的合作项目。
在2008年3月，由宏光矿用机电设备公司制造了第一个移动避难硐室，在那之后，在潞安集团的模拟巷道内，避难硐室测试了制冷，两个人八小时测试，四个人六小时测试，四个人八小时测试，四个人96小时测试，在2009年3月21日地下移动避难硐室通过了国家技术鉴定专家的审核，并被认可投入生产。
2007年第一届中国国际工作面紧急救援技术与装备展览会在北京举行，向日葵国际集团（中国）生产的“矿井紧急救助系统”在工作车间展示出来。
2009年6月，武汉市盛宝公司进行了地下移动避难硐室6个人7天的生存测试。
2010年由河南中平能源和化学集团机械制造公司发展的地下移动避难硐室完成。
2011年由山西昌盛矿山科学公司生产的避难硐室在第七届中国国际煤炭装备及矿山技术设备展览会上亮相。
2012年六月在沈阳北方交通重工集团通过了综合保护测试。
到目前为止，大约有200家单位在进行避难硐室及其配套设备的研发。
并有超过33家已获得安全资质认证，也有一些企业在和澳大利亚和美国公司进行合作。
国内一些从事避难硐室研究的单位分别有；
山西崇矿科技公司、中国煤炭科学研究所的沉阳分公司、辽宁卓益设备制造公司、黑龙江龙卓益救援设备科技公司、中国煤机集团、楠江集团、中国煤炭科学研究所重庆分行等等。
事实上，中国避难硐室高速发展的时代开始于2010年。
7月27日由国务院下发了“关于进一步加强企业安全生产的通知”。
在通知中明确指出在2013年之前所有矿井必须建设紧急避难设备，不执行此项规定的将会被停业整顿。
2010年10月14日，智利的圣何塞铜矿被困井下的33名矿工被从名为“凤凰”的避难硐室中救出（Gao.2010）。
目前，中国地下硐室发展的最大障碍的没有一个国家标准，现行的基础规定是：
“对煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定”，“对井下移动避难室使用的一般要求”，“地下煤矿硐室的基本要求（避难硐室）”，但是他们都不是国家标准。
目前，国家技术委员会中国国家标准化管理委员会矿山机械托运，中国船舶工业集团公司718研究院，洛阳矿山机械工程设计研究院有限公司等我家单位正在为“煤矿井下移动避难硐室”制定机械及工业标准，但至今尚未完成。
2.2国外现状
国外避难硐室的技术相对成熟，它被设计为一个整体结构，但是大量的避难硐室通常很大。
与此同时，虽然国外的避难硐室也能隔绝有毒有害气体，但是他们的保护结构只有单层，隔热能力和爆炸削弱能力很低。
国外避难硐室的功能与国内相似，但是具体的性能参数是不一样的，具体的安装功能也与外国稍有不同。
例如，对于电力供应在美国和澳大利亚采用的是非煤矿被动方法，
主动源方法则在煤矿避难硐室中使用，然而在南非的避难硐室使用的则是主动源方法。
在制氧过程，美国、澳大利亚和加拿大使用的是压缩氧气，在南非则使用的是化学制氧法。
目前为止，国外研究和生产避难硐室的公司主要有MineARC公司（澳大利亚），ShairzalSafetyEngineering公司（澳大利亚）,CowanManufacturing公司（澳大利亚）,JackKennedyMetalProductsandBuilding公司（美国），strataProductsWorldwid公司（美国），DraegerSafetyEquipment公司（德国），CbemBioShelter公司（美国），RANARespiratoryCar集团（加拿大）等。
在他们之中，美国的strataProductsWorldwid公司和澳大利亚的MineARC公司是避难硐室生产中最大的公司，他们在避难硐室生产环节拥有最先进的技术。
Strata公司为地下矿山设计生产的包括了避难硐室和顶板支撑系统等等，他们公司为全世界范围内的大型矿企提供服务。
澳大利亚的MineARC公司长期致力于避难硐室的设计，完善和制造同时受雇于一家地下矿山，还涉及隧道工程和石油化工产业。
MineARC也是唯一一家被ISO9001认证的避难硐室生产商，他们的煤矿避难硐室在美国，在全世界也是唯一被OfficeofMiners’HealthSafety&
TrainingofWestVirginia认可的。
国外的避难硐室最主要的不利条件就是体积太大,国外的避难硐室主要用于金属矿山，例如，就拿德国DraegerSafetyEquipment公司生产的确定的避难硐室参数来说8m×
2.4m×
2.5m（长×
宽×
高）能容纳15人，显然这样的尺寸对于中国大部分的矿山来说太大了。
3井下避难硐室的主要功能实现
3.1保护功能的实现
地下矿的条件非常复杂，事故的主要形式表现为瓦斯爆炸、矿尘爆炸、火灾、水灾、顶板塌陷等（Wangeta1．，2011）。
因此地下避难硐室应该具有抵抗以上提到事故的能力并不会毁坏，从而保护矿工（Xueta1．，2012）。
因此，地下避难硐室的外壳必须在抗震、抗静电、防火、气密性表现得令人满意。
地下避难硐室的外形可以分为两种，一种是方钢外壳，目前国内大部分使用的也是这种。
另一种是圆钢制外壳，在结构上类似于潜水艇，这样的外形有良好的抗震，抗压性能，以及较小风阻。
对于固定或移动避难硐室，不管是国内还是国外采用的都是方钢结构，采用两层钢材，除此之外两层钢材之间填充有高性能隔热材料，而且还是用了加固板used（ZhangandQu，2011）。
通常来说无毒的无机材料将会被涂在避难硐室内部，抗高温材料被涂在避难硐室外部，避难硐室有一个观察窗和一个逃离窗，通常来说避难硐室由不同的模块组成模块间通过螺钉连接，这些模块可以分为三类，入口模块，主体模块，动力模块（Gong，2012）。
为了方便移动和运输轮子和拖车套件被安装在避难硐室下部。
软的避难硐室的膨胀仓的材料必须坚固耐用，阻燃剂要易于粘合。
例如，国外一下制造商采用高强度碳纤维和尼龙作为涂层来延迟燃烧。
这样即使外部涂层因高温融化，涂层也会抵挡高温不会燃烧（Liu，2009）。
3.2制氧功能的实现
因为地下避难硐室是一个封闭的系统，必须为矿工的呼吸提供充足的氧气，人均一小时需要30L氧气，一天就需要720L,与此同时避难硐室里的氧气含量必须保持在18．5％～23．O％。
有三种方法进行制氧，通过矿井通风，通过高压氧气瓶，通过化学方法制氧。
在一些条件下，当矿难事故发生时，矿井通风管道没有被破坏，就可以通过通风系统进行氧交换。
一旦通风管道破坏倒是有害气体混入新鲜空气，通风系统就不能进行氧交换。
在那种情况下，高压氧气瓶就被用来生产氧气，这种方法的有点事高压氧气瓶虽然占用的空间小但可以制造大量的氧气，但是他的不利条件就是高压氧气瓶太高而无法直接进行呼吸，必须混入避难硐室内的空气或者压缩空气。
在一些特定条件下，拥有的管道通风系统和高压氧气瓶都不能使用，化学方法就用来制造氧气。
在目前为止，最主要的化学制氧方法是氧烛。
氧烛的主要成分是氯酸盐的固体化合物，在每个单位体积氧烛中含有催化剂，粘合剂和氧气的含量超过了高压氧气瓶，通过燃烧氧烛大量的氧气就会被释放出来。
这样的不利条件就是伴随氧烛的反应大量的热量也会被释放出来（Faneta1．，2006），这样在避难硐室中造成了高氧含量高压环境
3.3去除有毒有害气体功能
在矿工进入避难硐室之后，随着时间推移，矿工呼吸产生的CO2,新陈代谢产生的，CO，CH4，H2S，这些气体在避难硐室中就是有毒有害气体（Lieta1．，2010b）。
通常来说，在中国避难硐室内的有毒有害气体应该控制在CO≤24×
10-6，CO2≤1．0％，CH4≤1．0％。
与此同时，CO2的去除速度应该高于0.5L/（人*分钟），除去CO的速度应该使0．04％的CO在20分钟内低于0．0024％。
目前，Ag2O粉末作为CO和O2反应的催化剂产生CO2气体。
而除去CO2的方法有很多，例如物理吸附法和化学吸附法（Lieta1．，2010c）。
现在使用的是物理吸附的方法，在这种方法中，碱石灰粉末（NaOH和CaO粉末混合物）作为CO2的吸附剂吸收CO2。
一些系统当中也会使用LiOH，但是LiOH有腐蚀性，没有碱石灰安全。
活性炭了可以用来吸收CH4，H2S和其他有刺激性气味的气体。
通常Ag2O粉末、碱石灰、活性炭分别装在容器中。
3.4空气调节功能的实现
初期的避难硐室并没有空调设备，但是当矿难事故发生时，避难硐室可能处于一个相对温度较高的环境。
外部加热将会传导进入避难硐室；
避难硐室内的矿工也会散发出热量，通常来说一个成年人释放的热量为10l331．76kJ／d；
与此同时除去有毒有毒有害气体的物理化学吸附作用也会产生热量；
如今冷却系统是避难硐室不可缺少的组成。
通常来说，避难硐室温度的要求是（33+2）℃，所以避难硐室必须安装空调。
有四种方法为避难硐室降温；
耗电空调，冰库制冷，CO2相变制冷，通风系统制冷。
冰库制冷是将水装换成冰，这种方法的不利条件是压缩机制冷耗电太多。
CO2相变制冷是液态或者固态的CO2吸收热量变成气态的CO2，但是它的临界温度非常低，只有31．11℃，当温度高于31．11℃，固态或者液态CO2相变制冷的能力将会减弱或者是消失。
但是在中国，很多地下矿的温度盖于30℃，固体或者液体会因长时间保存而变质，如果那样的情况发生，一旦发生矿难事故，固态或者液态CO2将不能再工作。
通风系统制冷是通过通风管道压缩高压空气进入避难硐室进行制冷，但是必须满足两种先决条件，第一点就是当矿难事故发生时电力还能工作，因为压缩管道需要的电力非常多，电池无法满足需求，第二点是当事故发生时通风管道不被破坏通风系统任然能工作。
但是当矿难事故发生时，这两点先决条件一半很难满足（Dongeta1．，2011）。
将所有因素考虑在内，因为空调系统的电力消耗比其他要小，而且在不使用时空调系统对避难硐室外部温度变化不敏感，因此空调系统和适合用于避难硐室的降温。
但是因为空调系统的主机实在避难硐室内部而压缩机实在避难硐室外部，在使用空调系统时应该注意外部顶板爆破是对压缩机的影响。
与此同时，使用这个方法的电力供应一般是电池，事故发生时应该注意储存电量。
为了保障空气调节功能的实现，避难硐室内的空气应该是流通的，清洁的，冷却的。
在中国空气流通量要求不少于20L／min。
小的空气叶轮机使得空气流通，有两种驱动风扇的方法，一种是直接用电动机来驱动风扇，另外一种是用风动马达来驱动。
作为第一种方法电池储量也应该考虑，而后者可能会是空气循环的速率不足。
3.5环境参数监测功能的实现
不管是避难硐室内部还是外部的参数应该被记录下来。
因为避难硐室内部和外部的环境参数数量很大，并不是所有都要记录下来，在中国，避难硐室内部需要记录下来的参数最少包括；
C0，C02，02，CH4的浓度和温度及湿度。
难硐室外部需要记录下来的参数最少包括C0，C02，02，CH4的浓度温度。
通常来说，不通企业生产出各种各样的避难硐室监测数据包括了C0，C02，02，CH4的浓度和温度及湿度，并且传感器是安全的，这样避难硐室的内部参数可以直接测出，在避难硐室的内部固定的和活动的传感器都会被用上。
使用活动传感器的原因是测量角落里的参数，角落里的空气流通很差，有毒有害气体容易积聚。
但是用于避难硐室外部参数计算的方法与内部的计算方法有轻微的差异。
在测量温度和湿度的时候，传感器可以直接安装在避难硐室的外表面，在测量避难硐室外部有毒有害气体的时候，需要安装一个取样泵，应用取样泵将外部空气吸入避难硐室，测量完成之后，再将气体排出避难硐室。
3.6通信功能的实现
当矿难事故发生时，矿工被困在避难硐室中他们需要一个通信系统联系地面人员，引导救援人员营救他们。
目前，使用最多的方法是在巷道下埋设通信电缆，电缆连接到避难硐室。
不利条件就是这样的方法适应性很差，如果通信电缆被毁被困人员就很难与外部救援者取得联系。
为了克服这样的缺点，透地通信系统被应用。
目前，美国的LockheedMartin公司对双向的透地通信系统和澳大利亚的MineSitetechnologies公司对单向的透地通信系统的研发取得了MSHA资质证书（Suneta1．，2011）。
在中国辽宁卓益设备制造公司正在进行透地通信系统和矿山事故通信系统的研发，但是所有的测试至今尚未完成。
3.7电力供应功能的实现
冰库冷却系统，照明系统，通信系统和电力控制设备都需要电力维持运行。
电池能否为避难硐室内部的设备提供充足的电力保持他们稳定的运行从而影响到的避难时间是非常引人关注的。
目前，国内外都有两种为避难硐室供电的方法；
矿山电力系统和电池。
在正常情况在，矿山电力通过变压器转变为电力设备提供合适的电压。
当矿难事故发生时，若矿山电力系统被损毁，预备的安全电池就为避难硐室提供电力。
目前来说中国使用的是高容量的氢镍电池，锂离子电池是不允许使用的。
不利的地方就是在电池工作的时候会产生大量的热量，如果不及时解决将会对被困矿工造成危害。
但是得益于磷酸锂铁电池的优点，例如；
高电压，高能量密度，使用寿命长等，因而有良好的安全性而且没有副作用（Zhangeta1．，2012）。
它也可以应用在地下避难硐室，但是认证工作还在开展过程中。
3.8医疗功能的实现
避难硐室中应该配备基本的和必要的医疗救助设备和材料。
一般避难硐室应该配备急救药箱，呼吸器，绝氧自救器。
急救药箱中应该有烧伤、划伤和中毒的药，医用绷带、毛毯、止血带，手和腿的夹板。
避难硐室当中的绝氧自救器是用来让营救人员引导被困矿工到达地面是使用的。
3.9附件功能实现
完成附件功能的设备主要包括排泄物处理系统、浓缩食品、饮用水、工具箱、灭火器等。
在中国食物食物的供给不能少于2000kJ／（人·
天），水不能少于0.5L／（人·
天）。
通常来说，排泄系统安装在入口模块上，食品、饮用水、工具箱安放在座位下面，灭火器挂在避难硐室墙壁上。
4发展的趋势和方向
4.1改善无线通信功能
目前，地下避难硐室的无线通信要朝着我们希望的方向发展是一个很艰巨的任务。
当矿难事故发生时电缆和用于无线通信的同轴电缆都被损坏，导致传统的无线通信技术在那个时候失效了。
地上和地下的圆形天线被用于透地通信系统，但是透地通信系统对干扰十分敏感，因此改善地下避难硐室的通信系统就很有必要。
4.2强化医疗支持
当被困矿工在避难硐室中货等待救援时因吸入C0或CH4中毒时，减轻中毒症状或治愈被困中毒的矿工医疗系统扮演了一个十分重要的角色。
目前人工呼吸功能也可以实现，但是如果在避难硐室当中的受困矿工发生意想不到的更大的伤害，则现行的医疗条件对他们的伤害一点帮助也没有，因此避难硐室的医疗支持必须加强。
4.3实施减压措施
对于被困矿工来说，当他们在避难硐室中等待的时候他们不知道何时才能被营救人员从避难硐中救到地面，通常他们会感觉很糟并有很大的压力，除此之外，因为避难硐室的空间很小，他们没有足够的空间使身体放松所以通常他们会很焦虑而且没有耐心。
强烈的焦虑会让他们出现心慌、出汗、呼吸加快、恶心等症状。
如何使被困于避难硐室的矿工减压和使他们心情平稳是一个亟须解决的问题。
4.4降低对矿山生产的影响
理论上，避难硐室能够随着采掘面进度不同移动，但在实际当中，由于高额的移动消耗避难硐室是不能移动的。
在一些小的煤层当中，避难硐室有可能影响地下通风，阻塞逃跑路线。
如何降低避难硐室对矿上正常生产的影响也是一个困难而需要解决的问题。
5结论
地下避难硐室的应用证明了当矿难事故发生时，地下避难硐室能够为被困矿工的生命提供保障。
如此对于地下避难硐室的研究非常有必要。
国外成熟的避难硐室都应用于金属矿山不能直接用于国内的煤矿，因此在国内避难硐室的研究应该应该向适应国内实际条件的方向做出努力。
对于地下避难硐室需要解决的问题还有很多，例如通信系统和移动性，中国的研究这么最重要的工作就是解决这些技术难题。
6参考文献
ChengJYangSQCheng2010．Presentresearchstatusofoverseasminerefugechamberandissuesanalysis．CoalScienceandTechnology，38（11）：
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