雷忠青

同煤集團設(shè)計研究有限責任公司，山西 大同 037003

四臺礦311盤區(qū)永久避難硐室方案初探

雷忠青

同煤集團設(shè)計研究有限責任公司，山西 大同 037003

四臺礦隸屬于大同煤礦集團有限責任公司，根據(jù)國家相關(guān)規(guī)定在311盤區(qū)建立永久避難硐室，硐室分為過渡室和生存室兩部分，硐室內(nèi)建立各種避險系統(tǒng)，并與礦井其他5大安全避險系統(tǒng)相連。

永久避難硐室；過渡室；生存室；通風；供氧；氣幕噴淋；空氣凈化、溫濕度調(diào)節(jié)

1.方案依據(jù)

1）《煤礦井下緊急避險系統(tǒng)建設(shè)管理暫行規(guī)定》（安監(jiān)總煤裝[2011]15號）；

2）《國家安全監(jiān)管總局國家煤礦安監(jiān)局關(guān)于煤礦井下緊急避險系統(tǒng)建設(shè)管理有關(guān)事項的通知》（安監(jiān)總煤裝[2012]15號）；

3）《煤礦建設(shè)完善六大系統(tǒng)標準化技術(shù)規(guī)范》；

4）《同煤集團四臺礦災(zāi)害預(yù)防及處理計劃》、《四臺礦311避難硐室井上下對照圖》等相關(guān)圖紙。

2.盤區(qū)概況

四臺礦隸屬于大同煤礦集團有限責任公司，剩余服務(wù)年限28年，核定生產(chǎn)能力500萬噸/年，設(shè)計開采侏羅系煤系。現(xiàn)開采14#層311及412盤區(qū)，盤區(qū)剩余服務(wù)年限約10年，隊組配置為兩綜采、四機掘，井下同時作業(yè)人員數(shù)為95人?，F(xiàn)有六大系統(tǒng)情況如下：

2.1 監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)

四臺礦現(xiàn)使用KJ86N型監(jiān)測系統(tǒng)，對井下各采掘面的瓦斯、溫度、CO、風速、主扇負壓等進行實時監(jiān)測，對各種設(shè)備開停、風機開停、風門開關(guān)狀態(tài)進行實時監(jiān)測，井下按要求設(shè)置了各類傳感器和監(jiān)測監(jiān)控設(shè)備，能實現(xiàn)瓦斯超限、設(shè)備故障自動斷電和聲光語音報警。

2.2 井下人員定位系統(tǒng)

四臺礦井下人員定位系統(tǒng)使用KJ69系統(tǒng)，全礦現(xiàn)使用無限編碼發(fā)射器3873臺。

2.3 井下壓風自救系統(tǒng)

四臺礦盤區(qū)皮帶巷內(nèi)有6寸壓風管路一趟，14#311回風巷、14#412回風巷分別有一趟2寸壓分管路；管路系統(tǒng)齊全，但都未安裝壓風自救系統(tǒng)。

2.4 供水施救系統(tǒng)情況

四臺礦現(xiàn)盤區(qū)皮帶巷內(nèi)鋪設(shè)6寸靜壓管路一趟。

2.5 井下通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)

四臺礦井下通訊運行的是DH-2000型調(diào)度程控交換器，容量為256門。412盤區(qū)共安裝電話16部。

3.方案設(shè)計

3.1 位置選擇

根據(jù)四臺礦礦井災(zāi)害特點，結(jié)合礦井井上下對照圖、井下開拓巷道布置方式、井下工作人員分布情況及礦方意見，考慮在1045軌道巷與14#層311盤區(qū)回風巷之間設(shè)置永久避難硐室。硐室一個通道與1045軌道巷相通，另一個通道與14#311-2巷相通。在地面考慮布置鉆孔，硐室服務(wù)區(qū)域為14#層311，服務(wù)半徑1000m。服務(wù)年限10年。

3.2 規(guī)模

根據(jù)14#層311盤區(qū)井下最大工作人員人數(shù)情況，按最大額定避險人數(shù)設(shè)計為100人。

3.3 鉆孔布置

鉆孔位于412風井工業(yè)場地入場道路北側(cè)70m處，距離最近的集團公司救護大隊四臺中隊車程為0.5小時。鉆孔參數(shù)：孔徑350mm，帶套管并保證凈內(nèi)徑>260mm，孔深282.288m。鉆孔鋪設(shè)壓風管路、供水管路、通信電纜及動力電纜，當井下硐室管路或電纜受災(zāi)害影響甚至破壞，無法維持避難硐室其他各系統(tǒng)穩(wěn)定運行時，由地面救助車接入鉆孔鋪設(shè)的管路及電纜供給硐室所需生存條件。

3.4 硐室設(shè)計

（1）硐室構(gòu)成

硐室分為過渡室和生存室兩部分，硐室有兩個通道，兩個通道分別布置在不同的巷道中，一個通道與1045軌道巷相通，另一個通道與14#311-2巷相通。兩個通道同時作為兩個安全出入口。

隔離門采用密閉門設(shè)置，密閉門上設(shè)置觀察窗，密閉門及觀察窗承受約為0.3Mpa的爆炸壓力。外側(cè)第一道門采用既能抵擋一定強度的沖擊波，又能阻擋有毒有害氣體的防護密閉門；第二道門采用能阻擋有毒有害氣體的密閉門。墻體用強度不低于C30的混凝土澆筑，并與巖（煤）體接實，保證足夠的氣密性。

門墻設(shè)2趟單向排水管和單向排氣管。

生存室內(nèi)設(shè)有醫(yī)療室、儲物室、設(shè)備室、儲氣室、衛(wèi)生間及地面鉆孔。

（2）硐室斷面及面積

本次設(shè)計通道凈寬2.4m，凈高2.6m；硐室凈寬3.6m，凈高2.6m。

過渡室面積：4（長）×2.4（寬）=9.6m2＞3m2

生存室面積：30（長）×3.6（寬）=108m2＞1×100=100m2

均滿足規(guī)定。

（3）支護形式及方式

通道為半圓拱支護，硐室為三心拱支護，均采用C25鋼筋混凝土砌碹支護，通道支護厚度為800mm，硐室支護厚度為800mm；均采用C15混凝土鋪底，鋪底厚度為250mm。頂板和墻壁刷為白色。

3.5 硐室內(nèi)部相關(guān)系統(tǒng)

（1）通風、供氧系統(tǒng)

a、日常中避難硐室供風量120m/min。

b、災(zāi)難發(fā)生后，日常通風不起作用后，采用礦井壓風供氧，壓風出口壓力在0.1～0.3MPa之間，供風量不低于每人0.3m /min，連續(xù)噪聲不大于70dB(A)。

c、上述系統(tǒng)不起作用時，采用自備氧供氧時，本次設(shè)計額定避險人數(shù)100人，人均供氧量為0.5L/min、額定防護時間為96小時，配用40L壓縮氧氣瓶，公稱壓力為15MPa，可用最大壓力為13MPa，則

儲氧量為0.5×1 0 0×6 0×9 6為288000L，288000/（40×130）=55.4瓶，共需氧氣瓶56瓶。

d、上述系統(tǒng)不起作用時，采用地面鉆孔救援設(shè)施，通過地面空壓機供氧。

e、同時硐室內(nèi)配備正壓氧氣呼吸器以備應(yīng)急需要。呼吸器使用時間不低于2小時。

硐室內(nèi)配有隔絕式壓縮氧自救器120臺，額定保護時間45分鐘，以便礦工在逃離避難硐室后佩戴。

（2）氣幕噴淋系統(tǒng)

硐室內(nèi)部采用正壓設(shè)計，以有效防止有害氣體進入硐室；密閉門內(nèi)側(cè)設(shè)空氣氣幕，減少并阻隔有毒有害氣體的進入。硐室內(nèi)配有壓縮氣瓶，以用于萬一礦井壓風自救系統(tǒng)受損，壓風失去時環(huán)境的維持，提供足夠的壓縮空氣，支持人員多次進出避難硐室。

在礦井壓風自救系統(tǒng)能夠使用時，由其供給足夠的風量；在壓風自救系統(tǒng)失效時，由存儲的高壓空氣瓶供氣，在壓風管路與空氣瓶兩者之間設(shè)置自動連鎖裝置，實現(xiàn)自動轉(zhuǎn)換。

高壓空氣瓶配有減壓裝置，分別滿足氣幕、壓風噴淋、補氮和維持正壓的需要。

（3）空氣凈化系統(tǒng)

通過化學藥劑分散去除，將裝有化學藥劑的藥簾分散懸掛于硐室各處，依靠氣體自然擴散去除有害氣體。

避難硐室處理CO2的能力不低于0.5升/分鐘/人，處理CO的能力應(yīng)能保證在20分鐘內(nèi)將一氧化碳濃度由0.04%降到0.0024%以下。

在整個額定防護時間內(nèi)，室內(nèi)環(huán)境中CO2濃度不大于1.0%，甲烷濃度不大于1.0%，CO濃度不大于0.0024%。

（4）溫濕度調(diào)節(jié)

通風、圍巖吸熱吸濕自然降溫。

當避難硐室內(nèi)溫度較高時，通過采用相變材料進行降溫，使得避難硐室內(nèi)溫度不高于35℃。

（5）供水系統(tǒng)

避難硐室同時配備三套供水系統(tǒng)，分別為礦井供水施救系統(tǒng)供水、鉆孔供水、自備飲用水。

避難硐室接入礦井供水施救系統(tǒng)，接入的礦井供水管路有專用接口和供水閥門，為在緊急情況下輸送液態(tài)營養(yǎng)物質(zhì)創(chuàng)造條件。當?shù)V井供水管路遭到破壞后，避難硐室內(nèi)備有可供額定人員96小時飲用的純凈水和食品，同時，還可以通過地面鉆孔供水管路解決硐室內(nèi)人員的水分和能量補給。

（6）環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)

避難硐室配備獨立的內(nèi)外環(huán)境參數(shù)監(jiān)測儀表，在突發(fā)緊急情況下人員避險時，能夠?qū)Ρ茈U硐室過渡室及生存室內(nèi)的O2、CH4、CO2、CO、溫度、濕度和避險硐室外的O2、CH4、CO2、CO、溫度進行監(jiān)測，硐室內(nèi)設(shè)置兩個監(jiān)控分站，接入礦井監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)。在礦井監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)破壞后，分站可獨立工作96小時，并可將監(jiān)測儀表所采集到的數(shù)據(jù)，通過鉆孔內(nèi)的通訊電纜傳遞到地面。

（7）通訊系統(tǒng)

在硐室內(nèi)部和入口處分別安設(shè)直通礦調(diào)度室的固定電話，在硐室內(nèi)部安裝直通調(diào)度室的視頻及廣播系統(tǒng)，接入礦井通訊系統(tǒng)。在礦井通訊系統(tǒng)破壞后，通訊信號通過鉆孔內(nèi)的通訊電纜傳遞到地面。

（8）人員定位系統(tǒng)

避難硐室入口處和內(nèi)部分別設(shè)人員定位基站，實時監(jiān)測人員進出緊急避難硐室情況。人員定位基站接入礦井人員定位系統(tǒng)。

（9）供電系統(tǒng)

避難硐室同時配備三套供電系統(tǒng)，分別為礦井供電系統(tǒng)供電、鉆孔供電、自備蓄電池供電。

避難硐室供電分為正常供電和事故供電。正常供電接入礦井供電系統(tǒng)，照明采用礦用隔爆型熒光燈。事故供電采用礦用隔爆型備用電池箱和礦用隔爆型本安直流穩(wěn)壓電池供電，供給避難硐室內(nèi)各傳感器、礦用紅外攝像儀、硐室照明等所有用電設(shè)備。供電時間不低于96小時。此外，避難硐室配備直通地面的鉆孔，供電電纜通過鉆孔敷設(shè)至硐室，保障緊急情況下硐室內(nèi)用電設(shè)備的正常工作。

（10）排水、排氣系統(tǒng)

硐室設(shè)有3‰自然流水坡度，同時在硐室內(nèi)靠近底板附近安裝兩趟DN100的單向排水管，用于排出硐室內(nèi)積水。避難硐室內(nèi)靠近底板附近安裝兩趟DN50的單向排氣管，用于排出硐室內(nèi)有害氣體。單向排氣管在硐室內(nèi)裝設(shè)單向閥。

（11）生活系統(tǒng)

按規(guī)定配備足夠的食物、飲用水，硐室內(nèi)設(shè)置一個衛(wèi)生間，衛(wèi)生間為半圓拱斷面，凈寬3.6m，凈高2.6m，長1.8m，采用C25鋼筋混凝土砌碹支護，支護厚度800mm；采用C15混凝土鋪底，鋪底厚度為250mm。內(nèi)部設(shè)有兩個集便器。集便器自帶集便箱，腳踏式打包，材質(zhì)不銹鋼。

（12）醫(yī)療救護

硐室內(nèi)設(shè)置一個醫(yī)療室，醫(yī)療室為半圓拱斷面，凈寬3.6m，凈高2.6m，長5.0m，采用C25鋼筋混凝土砌碹支護，支護厚度800mm；采用C15混凝土鋪底，鋪底厚度為250mm。

為了使傷員得到及時救治，減少傷亡及痛苦，硐室內(nèi)應(yīng)備有床、急救箱和一定數(shù)量的擔架。急救箱里內(nèi)有一定量的繃帶和止血藥及其它應(yīng)急藥品。

4.其他

礦井應(yīng)建立避難硐室管理制度，確定專門機構(gòu)及人員對緊急避險設(shè)施進行維護和管理，定期對設(shè)施設(shè)備進行維護和檢查，必須及時對工人進行培訓，每月必須進行一次避災(zāi)培訓。

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.16.039

雷忠青（1971-），男，山西大同人，工程師，畢業(yè)于中國礦業(yè)大學采礦工程專業(yè)，現(xiàn)任同煤集團設(shè)計研究有限責任公司副總工程師。