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
12
13
升级会员 