井下12人移动救生舱设计.docx

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井下12人移动救生舱设计

摘要

多数矿难表明，矿井事故发生后形成的高温，有毒有害气体环境是造成矿工伤亡的主要原因。

为井下矿工提供安全可靠的救生舱、避难硐室是降低伤亡的主要手段，是目前国际矿山应急救援的发展趋势和方向，煤矿井下移动式救生舱的设计可以为外部救援争取救援时间，保障矿工朋友们的安全。

本文通过对救生舱的研究，完成了一整套救生设备的结构设计，首先主要介绍国家的相关规定。

接着依据国家规定，确定设计目标。

之后计算出救生舱的容量要求，进而确定的救生舱的整体结构。

除此之外，本文还通过了一些技术参数验证，对井下救生舱内部环境做了更好的安全措施，确保矿工能够有足够的时间等待救援。

本文还介绍了有关救生舱的维护及保养内容。

在最后说明了以后需要改进的方向。

关键词：

救生舱避难硐室结构设计

Abstract

Mostoredifficulttoshowthatmineaftertheaccidentoftheformationofthehightemperature,toxicorharmfulgasesenvironmentisthemainreasonforthecasualtiescausedminers.Toprovidethesafetyoftheminersescapecapsule,sheltercavernisthemainmeanstoreducecasualties,isthepresentinternationalminerescuedevelopmenttendencyandthedirection,thedesignoftheundergroundcoalmineescapecapsulemobileforexternalaidforrelieftime,ensurethesafetyoftheminersfriends.

Thisarticlethroughtoescapecapsuleresearch,completedasetofsurvivalequipmentstructuredesign,firstmainlyintroducestherelevantprovisionsofthestate.Thenaccordingtostateregulations,todeterminethedesigngoal.Afterescapecapsulecapacityrequirementscalculated,anddeterminetheoverallstructureoftheescapecapsule.Inaddition,thispaperalsothroughsometechnicalparametervalidation,undergroundescapecapsuleinternalenvironmenttodobettersafetymeasures,toensurethatminerscanhaveenoughtimetowaitforrescue.Thispaperalsointroducestheescapecapsulemaintenanceandmaintenancecontent.Inthefinalshowstheneedtoimproveafterthedirection.

Keywords:

escapecapsulesheltercavernstructuredesign

前言

根据世界各国对矿井事故的调查，在火灾、爆炸等事故发生现场瞬间受到伤害死亡的矿工只占事故伤亡人数的一部分，有相当一部分矿工都是因为在矿井透水或火灾、爆炸后不能及时升井或逃离高温、有毒有害气体现场，导致溺水、窒息或中毒死亡的。

因此，各国都在大力建设矿井避难硐室和研制矿用救生舱。

矿用救生舱可以为发生事故后无法及时撤离的矿工提供一个安全的密闭空间，对外能够抵御爆炸冲击、高温烟气，隔绝有毒有害气体，对内能为被困矿工提供氧气、食物和水，去除有毒有害气体，赢得较长的生存时间。

同时，被困人员还能通过舱内通讯监测设备，引导外界救援。

每年世界上矿难频发，如何预防事故发生和减少人员伤亡一直是世界矿产安全工作的重点，救生舱的研制使煤矿救援进入了一个崭新的阶段，一出现便成为了研究热点。

目前，最大限度预防矿山事故，减少人员伤亡依然为一项世界性难题。

为此，在继续深入研究事故防范措施的同时，国家投入大量人力财力到矿山重大灾害应急救援技术方面。

1绪论

1.1研究意义

我国作为能源消费大国，煤炭在我国能源生产的大格局中占有绝对的比重，达到近70%。

我国的煤炭产量虽然只占世界煤炭产量的1/3，但煤矿矿难死亡人数占世界煤矿事故死亡人数的4/5。

世界每发生20起导致死亡人数最多的煤矿灾难中，就有8起发生在中国，频繁的矿难不仅造成了许多家庭的破裂，同时也严重影响了中国的国际形象。

《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）明确要求“煤矿和非煤矿山要制定和实施生产技术装备校准，安装监测监控系统、井下人员定位系统、紧急避险系统、压风自救系统、供水施救系统和通信联络系统等技术装备，并于3年之内完成”，即监测监控系统，实现对煤矿井下CO浓度、瓦斯、风速、温度的动态监测；人员定位系统，掌握各个区域的作业人员分布情况；压风自救系统，确保发生灾害时现场工作人员有充分的氧气供应；避难硐室、可移动式救生舱等紧急避险系统，实现井下灾害突发时的安全避险；通信联络系统，实现矿井井上下和各个作业地点通信畅通；供水施救系统，在灾害突发后为井下作业人员提供清洁水源或必要的营养液。

其中监测监控、人员定位、压风自救、供水施救和通讯联络在煤矿日常建设中已经基本完善，只有紧急避险系统没有完善的理论及实践研究，事故发生的瞬间，因坍塌、爆炸、冲击波等伤害而遇难的人员，仅占事故伤亡总人数的10%左右；而90%的煤矿工作人员遇难。

是由于事故发生后附近区域氧气耗尽，同时含有高浓度的有毒有害气体，而逃生路线被阻断，无法及时撤离到安全区域所造成的，因此，建设一个使现场人员能够及时避开危险的安全场所，是减少人员伤亡的最可靠的措施。

为进一步提高煤矿安全防护和应急救援水平，保障矿工生命安全，促使煤矿安全生产，借鉴美国、澳大利亚、南非等国家成功经验和做法，国家把建设煤矿井下避难所（就生硐室）应用试点已列入2010年煤矿安全改造项目的重点支持方向。

煤矿井下紧急避险系统是在井下发生紧急情况时，为遇险人员安全避险提供生命生命保障的设施、设备、措施组成的有机整体，紧急避险系统建设包括为井下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，科学制定应急预案及进行自救培训等，紧急避险系统是煤矿井下安全避险六大系统的核心部分。

2010年五月19日，国家安监总局在山西潞安矿业集团常村煤矿召开全国井下救生舱等避险设施建设现场会，该矿当时已建成1个永久避难硐室和2个救生舱，据常村煤矿估算，采用永久避难硐室+救生舱模式，全矿井约需费用一亿元。

紧急避险系统能够在保障矿工生命中发挥重要作用。

美国矿山安全健康监察局（MSHA）分析了1900～2006年的煤矿井下事故，发现264名矿工在事故发生后依然幸存，但最终只逃生和等待救援中丧生。

针对类似情况下的矿工安全，MSHA认为，通过实施新的标准可挽救其中43名矿工的生命，余下的221名可通过建立紧急避险系统为其提供生命保障，MSHA估计，如果使用救生舱等避险设施，可使井下发生事故后矿工生命挽救率提高25%～75%。

有关专家对国外36起典型事故进行分析，发现发生在工作面区域的人员死亡大部分发生在逃生途中；火灾和窒息事故的人员死亡主要发生在人员逃生或逃生受阻的过程中。

因此，建立井下紧急避险系统对提高遇险人员的生存概率十分重要。

1.2相关领域国内外技术研究现状

1.2.1国外紧急避险系统现状

一直以来，欧美各发达国家对矿井事故的应急救援工作十分重视，将应急避难空间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。

其中，对于加拿大、美国、澳大利亚采矿业发达等国家，在地下矿山中设置和使用矿井应急避难室，已经是矿井应急救援中的一项成熟而有效的技术，并且已经有了多次成功营救的经验。

目前，国外矿井中使用的应急避难室主要有以下三种类型：

（1）永久性固定避难室（PermanentChamber）。

在矿井巷道两侧地层中直接挖掘而成，主要布置在主巷或逃生路线上。

利用贯穿岩层到达地面的管道为避难室内持续地输送氧气、实现通讯。

（2）临时性固定避难室（TemporaryChamber）。

在矿井工作区域附近的巷道岩层中挖掘而成，依靠氧气瓶等设备为避难室提供一定时间的氧气。

当此处采掘工作完成后，临时性避难室即被废弃，室内密封门、氧气瓶、通讯、监测仪器等重复性使用设备将拆除并转移到新建设的临时避难室中。

（3）便携式避难室（PortableChamber）。

多数为车体式结构，具有行进装置或者吊装、拖曳部件，能在巷道中移动，随工程进度不断改变架设位置。

氧气瓶、通讯、监测仪器等设备均安装在车体中。

南非自20世纪70年代就出现避难所。

1986年Kinross金矿矿难（死亡177人）后，法律强制井工矿必须设立避难所。

澳大利亚金矿自2000年一直使用可移动式救生舱，目前已是法律的基本要求。

美国煤矿井下避险设施的应用起源于2006年，西弗吉尼亚州萨戈煤矿发生的爆炸事故（死亡12人），引起社会的高度重视，美国国会通过了《2006年矿工法》。

其后，MSHA和有关政府出台了新的矿山安全管理规定，规定井下必须设置气密性避难所。

印度、英国、德国、法国等也在研究和应用避难所。

从使用情况来看，早期主要用于金属矿山，煤矿应用研究较少，认为煤矿在灾变时期容易发生火灾或爆炸等次生灾害，突发紧急情况下人员尽可能撤离。

目前，越来越多的国家规定煤矿井下必须设立避难所。

国外煤矿井下紧急避险系统的建设和使用，有以下几个方面好的经验：

（1）世界各主要采煤国对井下紧急避险系统的建设和使用维护管理均有明确的法律法规，美国、南非等还建立了救生舱标准，使煤矿安全保障能力具备必要的法制基础。

（2）有紧急避险系统的整体设计，并于其他安全保障系统有机结合，美国职业安全健康研究院在有关报告中指出：

避难所挽救生命的可能性只有在煤矿经营者结合救生舱制定全面的逃生救援计划的情况下才会实现。

（3）井下紧急避险设施应实现对矿井的全覆盖，所有井下人员，包括生产人员、管理人员及可能临时出现的人员应有避难空间，澳大利亚西澳矿山安全检查规章推荐避难所容量应为服务区作业人员数量的2倍以上。

（4）避难所的设置应考虑多方面因素：

所服务区域的特点（空间结构、危险源分布、作业类型等）；灾变时期人员抵达难易程度、所需时间；随身佩戴自救器的防护时间；岩体稳定性和支护有效性。

（5）避难所类型的选择应考虑所服务区域的特点及可能发生的灾害类型。

一般规定，避难所的类型由煤矿根据自身的特点自主选择，以满足矿工避险需要的原则。

目前，南非煤矿以避难硐室为主；美国煤矿井下配备避难所1193台，其中软体式救生舱1000台、硬体式救生舱123台，避难硐室70个；加拿大煤矿采用避难硐室与救生舱相结合方式，二者的数量比约为1:

5，救生舱以硬体式为主。

（6）避难所的有效防护时间主要根据灾变时期应急救援时间确定，南非规定避难所的有效防护时间为8～24h，澳大利亚规定至少36h，美国规定不低于96h。

（7）避难所采用两道门结构，以便形成风障，防止有毒有