兰花科技创业股份有限公司唐安煤矿井下紧急避险设施工程实施方案.doc

中国煤炭科工集团沈阳研究院 兰花科技创业股份有限公司唐安煤矿 井下紧急避险设施工程 实施方案 中国煤炭科工集团沈阳研究院 二O一一年五月 ≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈≈ 唐安煤矿井下紧急避险设施工程实施方案 中国煤炭科工集团沈阳研究院 目 录 前 言3 第一章 矿井概况5 第二章 井下紧急避险设施建设分析6 第一节 矿井灾害危险分析6 第二节 建设井下紧急避险设施的必要性6 第三节 井下紧急避险设施建设基本要求6 第四节 井下紧急避险设施位置的确定10 第五节 井下紧急避险设施建设规模的确定13 第三章 永久避难硐室的结构及井巷工程14 第一节 永久避难硐室井巷工程14 第二节 永久避难硐室的装修14 第四章 井下紧急避险设施及生命保障系统的组成和主要技术参数15 第一节系统简介15 第二节认证资质15 第三节结构特点16 第四节供氧系统18 第五节 过滤降温除湿系统23 第六节 气幕洗气系统25 第七节 井下紧急避险设施环境监测装置27 第八节 井下紧急避险设施供电系统29 第九节 救灾通信系统32 第十节 个体防护装备39 第十一节 辅助设施40 第五章 避难所维护管理42 第一节 日常维护管理42 第二节 避难所救援应急管理措施43 第六章 工程投资概算45 第七章 工程设计资质证书46 前 言 一、 任务来源 为实施和贯彻落实国家安全监管总局和国家煤矿安监局关于煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定的要求，中国煤炭科工集团沈阳研究院受阳泉煤业集团的委托，承担了兰花科技创业股份有限公司唐安煤矿井下紧急避险设施初步设计任务。沈阳研究院通过对唐安煤矿地质及生产资料的收集，现场调研及实地考察，在对唐安煤矿实际情况进行充分分析、论证和技术方案比较的基础上，提出了唐安煤矿井下紧急避险设施初步设计。 以煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定为依据，结合唐安煤矿井下实际情况，建设井下永久避难硐室和采、掘工作面移动救生舱更符合避难逃生的实际需要。对外能够抵御爆炸冲击、高温、烟气、冒顶坍塌和隔绝有毒有害气体；对内能为被困矿工提供氧气、食物和饮水，在灾变情况下使井下有人工作的地点均有紧急避险设施为其服务，保障矿工生命安全。 二、 设计的主要依据 1、煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定的通知，安监总煤装[2011]15号； 2、煤矿矿井井底车场硐室设计规范（MTT 5026 -2009）； 3、煤炭工业设计规范； 4、煤矿安全规程 国家安全生产监督管理总局，2010年1月21日实施； 5、煤矿安全工程设计； 6、井下可移动分体紧急避险设施配置系统鉴定材料煤炭科学研究总院沈阳研究院； 7、唐安煤矿提供的地质资料和生产实测资料； 三、 设计的指导思想 1、坚持“安全第一、预防为主”的方针，结合矿区安全生产实际情况，围绕煤矿井下出现矿井火灾、煤尘爆炸、瓦斯突出或爆炸等灾变情况，使矿工在紧急避险设施的掩护下成功逃生或等待救援，保障矿工生命安全； 2、实现“三防一隔”，防毒、防火、防震、隔爆； 3、实现井下各紧急避险设施与井上指挥中心平台双向信号传输； 4、在符合相关要求，满足使用的前提下，尽可能降低成本，节省工程投资； 5、因地制宜地采用新技术、新工艺、新装备、新材料； 6、尽量利用原有的巷道、不增加开拓费用； 7、紧急避险设施及各系统设备选型留有余地，能充分满足区域内避难人员数量的需求。 四、 井下紧急避险设施工程设计简介 本次设计仅提供井下紧急避险设施工程实施方案。工程实施方案只做原则性的简要说明，作为下部开展工作的基础材料，具体内容为 1、唐安煤矿灾害情况分析、建立紧急避险设施的必要性、井下紧急避险设施种类、位置、规模的确定等进行阐述； 2、井下永久避难硐室生命保障系统的组成及主要技术参数；包括 1）结构特点 2）供氧系统 3）压风供氧系统 4）空气幕洗气系统 5）过滤除湿降温系统 6）监测监控系统 7）供电系统 8）通讯系统 3、井下永久避难硐室所需设备、仪器、仪表及附属装置、个体防护装备选型。 第一章 矿井概况 山西兰花科技创业股份有限公司唐安煤矿分公司，是兰花科技创业股份有限公司下属分公司之一，是兰花公司属下的一个充满活力的现代化矿井。 一、矿井范围及位置 唐安煤矿分公司位于山西省高平市马村镇唐西村西，“长平之战”古战场高平关下，行政区域划属高平市马村镇管辖，地理坐标为东经11243′20″北纬3542′42″，是全国化肥、电力、冶金、造气等原料煤的重要生产基地。本矿井有铁路专用线13.95km，在南陈铺车站与太焦线铁路相接，该铁路向南与京广、焦柳及陇海线相接，并可转运至连云港港口和石舀所港口，向北至榆次与同蒲铁路相连。原沁辉二级公路纵穿本井田与207国道相接。矿井东距高平市14km，南距晋城市50km，西距沁水县70km，北距长治市80km，四通八达，交通十分方便。 二、开采情况 根据2009年12月山西省国土资源厅颁发的采矿许可证（证号C14000020091212200 50841），批准开采山西组的3号煤层和太原组的9号、15号煤层。井田3、9、15号煤层范围以22个拐点坐标之连线圈定，其走向长4.5 km ，倾斜宽6.0km；现开采3号煤层。采掘工作面位于井田北中部的四盘区内。井下共有一个综采队、二个综掘队和三个开拓队。开采采用倾斜长壁综采放顶煤的采煤方法，运输方式采用胶带输送机、无极绳绞车运输。提升方式采用带式输送机、串车提升。 三、开拓方式 矿井采用斜井开拓方式；现有主斜井、副斜井和回风立井三个井筒。三个开拓面、两个掘进面，均采用分区通风，所需风量由局部通风机压入式供给。井下中央变电所、消防材料库等硐室利用主通风机负压通风，井下爆破材料库、盘区集中变电所及主排水泵房等峒室采用独立通风。 第二章 井下紧急避险设施建设分析 第一节 矿井灾害危险分析 井下主要灾害为水、火、瓦斯、煤层、煤与瓦斯突出等灾害。 1、水灾矿井正常涌水量为158m3/h，最大涌水量为306m3/h。 2、火灾煤层自燃倾向性为不易自燃。 3、瓦斯于2010年9月3日、13日、23日在各鉴定地点进行了测定，测定结果为全矿绝对瓦斯涌出量为9.26m3/min，相对瓦斯涌出量为2.69m3/t，属低瓦斯矿井 4、煤尘煤尘无爆炸性。 第二节 建设井下紧急避险设施的必要性 国家安全监管总局国家煤矿安全监察局于2011年1月25日下发了煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定的通知， 通知规定，“所有井工煤矿应按照规定要求建设完善煤矿井下紧急避险系统，并符合系统可靠、设施完善、管理到位、运转有效的要求。2012年6月底前，所有煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出矿井，中央企业所属煤矿和国有重点煤矿中的高瓦斯、开采容易自燃煤层的矿井，要完成紧急避险系统的建设完善工作。2010年6月底前，其他所有煤矿要完成紧急避险系统的建设完善工作。” 通过对唐安煤矿灾害危险分析，该矿井下可能出现矿井火灾、瓦斯突出或瓦斯煤尘爆炸等灾变情况，建设井下永久避难硐室和采掘工作面移动式救生舱更加符合避难逃生的实际需要，在灾变情况下使井下有人工作的地点均有紧急避险设施为其服务，实现矿工在紧急避险设施的掩护下成功逃生或等待救援，保障矿工生命安全，因此，无论从满足国家的要求还是从保障矿工生命安全的角度，建立井下紧急避险设施很有必要。 第三节 井下紧急避险设施建设基本要求 （一）井下紧急避险设施设置的基本要求 1.井下紧急避险设施是指在井下发生灾害事故时，为无法及时撤离的遇险人员提供生命保障的密闭空间。该设施对外能够抵御高温烟气，隔绝有毒有害气体，对内提供氧气、食物、水，去除有毒有害气体，创造生存基本条件，为应急救援创造条件、赢得时间。紧急避险设施主要包括永久避难硐室、临时避难硐室、可移动式救生舱。 2.紧急避险设施的建设方案应综合考虑所服务区域的特征和巷道布置、可能发生的灾害类型及特点、人员分布等因素。优先建设避难硐室。 3.各紧急避险设施的总容量应满足突发紧急情况下所服务区域全部人员紧急避险的需要，包括生产人员、管理人员及有可能出现的其他临时人员，并应有一定的备用系数。永久避难硐室的备用系数不低于1.2，临时避难硐室和可移动式救生舱的备用系数不低于1.1. 4.所有煤与瓦斯突出矿井都应设井下紧急避险设施。其他矿井在突发紧急情况时，凡井下人员在自救器额定防护时间内靠步行不能安全撤至地面的，应建设井下紧急避险设施。 5.煤与瓦斯突出矿井应建设采区避难硐室。突出煤层的掘进巷道长度及采煤工作面推进长度超过500米时，应在距离工作面500米范围内建设临时避难硐室或设置可移动式救生舱。其他矿井应在距离采掘工作面1000米范围内建设避难硐室或设置可移动式救生舱。 （二）井下紧急避险设施的通用技术要求 1.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96小时。 （1）具备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。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，并保证紧急避险设施内始终处于不低于100帕的正压状态。采用高压气瓶供气系统的应有减压措施，以保证安全使用。 （2）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（舱）内的氧气、一氧化碳，生存室（舱）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。 （3）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。配备的自救器应为隔绝式，有效防护时间应不低于45分钟。 2.紧急避险设施应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。 矿井安全监测监控系统应对紧急避险设施外和避难硐室内的甲烷、一氧化碳等环境参数进行实时监测。 矿井人员定位系统应能实时监测井下人员分布和进出紧急避险设施的情况。 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0.10.3兆帕之间，供风量不低于0.3米3/分钟人，连续噪声不大于70分贝。 矿井供水施救系统应能在紧急情况下为避险人员供水，并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。 矿井通信联络系统应延伸至井下紧急避险设施，紧急避险设施内应设置直通矿调度室的电话。 3.紧急避险设施的设置要与矿井避灾路线相结合，紧急避险设施应有清晰、醒目、牢靠的标识。矿井避灾路线图中应明确标注紧急避险设施的位置、规格和种类，井巷中应有紧急避险设施方位的明显标识，以方便灾变时遇险人员迅速到达紧急避险设施。 （三）避难硐室的基本要求 1.避难硐室分为永久避难硐室和临时避难硐室 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。 2.避难硐室应布置在稳定的岩层中，避开地质构造带、高温带、应力异常区以及透水危险区。前后20米范围内巷道应采用不燃性材料支护，且顶板完整、支护完好，符合安全出口的要求。特殊情况下确需布置在煤层中时，应有控制瓦斯涌出和防止瓦斯积聚、煤层自燃的措施。永久避难硐室应确保在服务期间不受采动影响，临时避难硐室应在服务期间避免受采动损害。 3.避难硐室应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，排水管和排气管应加装手动阀门。过渡室内应设压缩空气幕和压气喷淋装置。永久避难硐室过渡室的净面积应不小于3.0米2；临时避难硐室不小于2.0米2。 生存室的宽度不得小于2.0米，长度根据设计的额定避险人数以及内配装备情况确定。生存室内设置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。永久避难硐室生存室的净高不低于2.0米，每人应有不低于1.0米2的有效使用面积，设计额定避险人数不少于20人，宜不多于100人。临时避难硐室生存室的净高不低于1.85米，每人应有不低于0.9米2的有效使用面积，设计额定避险人数不少于10人，不多于40人。 4.避难硐室防护密闭门抗冲击压力不低于0.3兆帕，应有足够的气密性，密封可靠、开闭灵活。门墙周边掏槽，深度不小于0.2米，墙体用强度不低于C30的混凝土浇筑，并与岩（煤）体接实，保证足够的气密性。 利用可移动式救生舱的过渡舱作为临时避难硐室的过渡室时，过渡舱外侧门框宽度应不小于0.3米，安装时在门框上整体灌注混凝土墙体，四周掏槽深度、墙体强度及密封性能要求不低于防护密闭门的安装要求。 5.采用锚喷、砌碹等方式支护，支护材料应阻燃、抗静电、耐高温、耐腐蚀，顶板和墙壁的颜色宜为浅色。硐室地面高于巷道底板不小于0.2米。 6.有条件的矿井宜为永久避难硐室布置由地表直达硐室的钻孔，钻孔直径应不小于200毫米。通过钻孔设置水管和电缆时，水管应有减压装置；钻孔地表出口应有必要的保护装置并储备自带动力压风机，数量不少于2台。避难硐室还应配备自备氧供氧系统，供氧量不小于24小时。 7.接入避难硐室的矿井压风、供水、监测监控、人员定位、通讯和供电系统的各种管线在接入硐室前应采取保护措施。避难硐室内宜加配无线电话或应急通讯设施。 8.避难硐室施工前，应有专门的施工设计，报企业技术负责人批准后方可实施。 9.避难硐室施工中应加强工程管理和过程控制，确保施工质量。 避难硐室施工、安装完成后，应进行各种功能测试和联合试运行，并严格按设计要求组织验收。 （四）可移动式救生舱的基本要求 1.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。 2.选用的救生舱应符合有关标准规定，其适用范围和适用条件应符合所服务区域的特点，数量和总容量应满足所服务区域人员紧急避险的需要。 3.救生舱应具备过渡舱结构，不设过渡舱时应有防止避险人员进入救生舱内时有害气体侵入的技术措施。过渡舱的净容积应不小于1.2米3，内设压缩空气幕、压气喷淋装置及单向排气阀。 生存舱提供的有效生存空间应不小于每人0.8米3，应设有观察窗和不少于2个单向排气阀。 4.救生舱应具有足够的强度和气密性。舱体抗冲击压力不低于0.3兆帕。在50020帕压力下，泄压速率应不大于35020帕/小时；舱内气压应始终保持高于外界气压100～500帕，且能根据实际情况进行调节。 5.救生舱应选用抗高温老化、无腐蚀性、无公害的环保材料。舱内颜色应为浅色，外体颜色在煤矿井下照明条件下应醒目，宜采用黄色或红色。 6.救生舱的设置地点和安装应有设计和作业规程，并严格按照产品说明书进行。在安装救生舱的位置前后20米范围内煤（岩）层稳定，采用不燃性材料支护，通风良好，无积水和杂物堆积，满足安全出口的要求，不得影响矿井正常生产和通风。 7.接入救生舱的矿井压风管路、供水管路及通讯线路应采取防护措施，具有抗冲击破坏能力，管路与救生舱应采用软联接。 8.救生舱安装完成后应进行系统性的功能测试和试运行，满足要求后方可通过验收。 9.拆装、运输和移动救生舱时应有保护措施，编制操作规程和安全技术措施，保证拆装、运输和移动过程中不损坏救生舱。救生舱移动后应进行一次系统检查和功能测试。 10.可移动式救生舱应符合相关规定，并取得煤矿矿用产品安全标志。紧急避险设施的配套设备应符合相关标准的规定，纳入安全标志管理的应取得煤矿矿用产品安全标志。 第四节 井下紧急避险设施位置的确定 根据安监总煤装【2011】15号文件要求，煤与瓦斯突出矿井应建设采区避难硐室。突出煤层的掘进巷道长度及采煤工作面推进长度超过500米时，应在距离工作面500米范围内建设临时避难硐室或设置可移动式救生舱。其他矿井应在距离采掘工作面1000米范围内建设避难硐室或设置可移动式救生舱。所以唐安煤矿应把避险设施设置在距离采掘工作面1000米范围内；井下紧急避险设施的设置要与矿井避灾路线相结合；当井下采掘工作面出现灾变时，避灾人员立即配戴自身携带的隔绝式自救器到附近的紧急避险设施避险。 根据唐安煤矿2011年生产计划，共有一个回采工作面和三个掘进头同时生产，根据现有生产情况，工作人数结合现场实际，本次设计建设2处永久避难硐室和5个移动式救生舱。移动式救生舱安设在3405采煤工作面的进风顺槽和回风顺槽各一台，3407进风掘进工作面一台，回风掘进工作面一台，尾巷掘进工作面一台，构成井下第二级紧急避险，永久避难硐室一处建立在七五二水平皮带运输大巷与七五二水平轨道运输大巷之间的7号联络巷，另一处建立在四盘区轨道运输大巷与四盘区皮带运输大巷之间并2号与3号联络巷之间，构成井下第三级紧急避险。井下紧急避险设施设置分析如下 1、3405采煤工作面移动式救生舱设置 图2-1 在3405采面的回风顺槽和进风顺槽各设置一台可移动式救生舱，服务于采面作业人员，救生舱距离工作面小于1000m，在运输顺槽可设置与采面移动变电站同时移动，每950m移动一次。（如图2-1所示） 2、3407进风掘进工作面，回风掘进工作面，尾巷掘进工作面移动式救生舱设置 分别在各掘进巷道距工作面100m处各建立1台移动式救生舱，服务于掘面作业人员，救生舱随工作面推进900m向前移动一次。（如图2-2所示） 图2-2 3、永久避难硐室设置 2台永久避难硐室一处建立在七五二水平皮带运输大巷与七五二水平轨道运输大巷之间的7号联络巷，服务于七五二水平巷道的人员。另一处建立在四盘区轨道运输大巷与四盘区皮带运输大巷之间并2号与3号联络巷之间，服务于四盘区的人员避险。（如图2-3所示） 图2-3 第五节 井下紧急避险设施建设规模的确定 根据唐安煤矿作业人员分布情况，设置2处100人永久避难硐室避难；3405采煤工作面设置两台16人移动式救生舱，其余三个掘进工作面设置两台10人移动救生舱，一台16人救生舱。（如图2-1，2-2，2-3） 以上紧急避险设施共可提供96人紧急避险，可满足全矿井265人的需要。 第三章 永久避难硐室的结构及井巷工程 第一节 永久避难硐室井巷工程 避难硐室由过渡硐室、CO2钢瓶硐室、生存硐室、卫生间及机电硐室等组成，硐室有效长度32m。其中过渡硐室两个，每个净长2.5m，净宽2m，净高2m；该硐室为矩形。生存硐室一个，净长18m，净宽3m，净高3m，该硐室为半圆拱形。CO2钢瓶硐室两个，净长4m，净宽3.9m，净高3m；该硐室为圆弧拱形。卫生间一个，净长1.5m，净宽1.2m，净高2.1m；该硐室为半圆拱形。机电硐室一个，净长2.0m，净宽1.5m，净高3m；该硐室为半圆拱形。 CO2钢瓶硐室采用防暴密封门与生存硐室隔开，避难硐室通过压风系统、供电电缆、监控信号与外界连通，在墙体内预埋管线。 硐室建设标准不低于井下炸药库施工标准。 第二节 永久避难硐室的装修 硐室、门框采用C30混凝土砌碹。所有硐室内表面用10mm厚白水泥沙浆抹面抹面厚度可根据实际情况进行适当调整，所有硐室底板敷设防滑大理石板。 第四章 井下紧急避险设施及生命保障系统的组成和主要技术参数 图4-1 分体式紧急避险设施 第一节 系统简介 移动分体式救生舱配置系统是一个密封式逃生避难室，可供灾变时期井下人员避险用，是一种与外界隔离、提供维持生命的安全环境空间，意在为井下的矿工在逃生成为不可能的情况下避难，以便让他们脱险或等待救援。该产品能提供避难人员至少96小时所需的氧气、水、食物以及所需的急救包、卫生设施、通信设备、环境气体监测设备等。为了保证紧急避险设施内人员的健康生存，它具有氧气供给装置、一氧化碳和二氧化碳吸收装置、除湿降温空调系统。该紧急避险设施配置系统属于逃生避难的一种先进的高新技术装备，主要应用于煤矿井下，同时也可用于非煤矿山、核电站、地铁、地下停车场等场所，具有拆装方便，操作简单等特点。 第二节 认证资质 1、多项权威机构的认证和检测结果表明， MineARC应急救生舱是目前世界上最先进的达到最严格质量标准的救生舱产品。 2、MineARC煤矿应急救生舱是世界上唯一获得美国西弗吉尼亚州矿工健康和安全办公室认证，同时达到美国矿工安全及健康管理局（MSHA）标准的救生舱产品。 3、MineARC独创世界上最先进的、无需电力驱动的，集CO/CO2气体滤清和空调降温于一体的本质安全型生产技术。 4、MineARC煤矿应急救生舱成功地通过了真人入舱测试。多项权威测试表明，该救生舱可以应对各种复杂恶劣的井下环境，同时也为外部救援争取到宝贵的时间。 5、MineARC非煤矿山应急救生舱是世界上唯一达到西澳大利亚州消费者与职业保护部制定的行业标准的产品，该标准是目前全球业界普遍认可的非煤矿山用救生舱的最高标准。 6、欧盟权威CE认证及澳大利亚C-Tick认证。 第三节 结构特点 可移动分体式救生舱由过渡舱、主舱、辅助舱、过滤降温除湿集成装置、供氧装置、环境气体监测监控与报警系统、不间断电源装置、无线通讯装置等部分组成。采用分体组合式结构，拆装、运输方便，密封式钢结构外壳给避难人员提供了安全生存空间。可根据用户不同的需求利用过渡舱、辅助舱和井下避难硐室组成永久井下紧急避险设施。 1、过渡舱 配备的密封过渡舱可以容纳4人，舱内配有医用氧气供应系统、压风供给系统、洗气系统、生物技术型卫厕及流量、压力等控制显示仪表。洗气系统仅一键控制，操作十分简单方便。 图4-2 过渡舱 2、主舱 主舱内部两侧均配置符合人体工程学原理的座位，座位下方有宽敞的储物空间，内外舱壁之间采用特殊的隔热材料，使之隔绝舱外产生的高温。舱内安装有过滤降温除湿集成装置，舱壁安装CO、CO2、O2、CH4、温度、湿度传感器和数据采集监视器，对舱外环境气体实时监测。 图4-3 主舱 3、辅助舱 辅助舱内配有为主舱内过滤降温除湿集成装置提供动力驱动的高压液态二氧化碳钢瓶，通过可拆分式钢瓶架固定；外部正面板右上角处配有CO、CO2、O2、CH4传感器，对舱外环境气体实时监测，通过电缆将监测数据传输到主舱数据采集监视器。 图4-4 辅助舱 第四节 供氧系统 图4-5 供氧系统 一、供氧系统的主要功能及要求 由于煤矿井下发生瓦斯爆炸、火灾、坍塌等灾害性事故时，都会致使紧急避险设施周围环境伴有缺氧、有毒有害气体出现。因此，必须在紧急避险设施内部设置具有向避险人员提供氧气以保证避险人员能够维持正常呼吸的供氧装置。供氧装置必须满足 1 避险人员在救生舱（紧急避险设施）主舱内能够呼吸到纯净的氧气，氧气浓度在18.5～23.0； ⑵ 氧气供给量及氧气浓度必须满足人体呼吸生理特点； ⑶ 氧气供给时间必须满足额定人数时不少于96小时的生存时间； ⑷ 供氧装置在井下特殊条件下不受环境影响，保证能够及时、可靠供氧并不会存在不安全隐患。 二、供氧方案的选择 对于煤矿个体呼吸防护装备，目前有正压氧气呼吸器、压缩氧自救器、化学氧自救器、过滤式自救器。这些个体呼吸防护装备都有“使用时间短”的共同特点正压氧气呼吸器最长的防护时间为4小时；压缩氧自救器、化学氧自救器、过滤式自救器最长的防护时间为45分钟，而且过滤式自救器对环境的氧气浓度要求大于17。由于上述个体呼吸防护装备防护时间短，有些需要经常检查维护，因此上述个体呼吸防护装备只能放在煤矿井下紧急避险设施内作为备用或离开紧急避险设施逃生时的供氧设备使用。经研究分析，紧急避险设施供氧方案采用压风系统供氧和压缩氧气供氧两种方式。 三、压风系统供氧装置 由于沈阳研究院移动式救生舱有按相关标准设置的标准配置，故以下所有计算均为永久避难硐室而进行。 1、可行性研究 由于人体是依靠呼吸空气进行生存，因此对于呼吸系统而言首选气源为空气。如果以储存在气瓶中的压缩空气作为气源，按照国家煤矿安全监察局办公室【2011】15号文件“井下紧急避险设施应配备矿井灾变期间的空气供给装置或设施，在额定防护时间内提供避险人员人均供风量不低于J0.3m3/min”要求，则需要钢瓶空气数量为 避险人员N100人、避险时间T96h5760min计算，所需空气体积为 VJTN0.35760100172800（m3）17280104 L 若选空气瓶水容积为V180升，每支气瓶内可用空气体积为 V2△PV1109808720（L） 式中△P气体可用压力差，△P13-2MPa128-19大气压109大气压 空气瓶数量为 ZV/V2199816（支） 如此多的空气瓶在避难硐室或救生舱内没有足够的空间容纳，显然不切合实际。 国家安全监管总局、国家煤矿安监局曾下发文件（安监总煤行〔2007〕167号），关于所有煤矿必须立即安装和完善井下通讯、压风、防尘供水系统的紧急通知。因此本方案首先选择利用煤矿压风系统作为供氧装置。 按人均供风量不低于Q10.3m3/min的要求，当避险人员N100人时，所需总供风量Q Q1N 0.310030（m3/min）； 由于压风系统流量一般在20m3/min以上，两趟压风管的流量大于所需总供风量。因此以空气作为供氧气源的供氧方式压风系统供氧装置方案可行。此方案便于日常对装置的压力、供风性能等指标进行检查、对装置的组成部件进行维护及保养。 2、压风系统供氧原理 压风系统供氧装置利用地面压缩空气通过管路（地面压风系统）作为气源，经过阀门后进入过渡舱内设置的水、灰尘、油的三级过滤，经过预先设置的减压器、浮子流量计、管路进入气体输出端。为紧急避险设施内避险人员提供更加新鲜、舒适的空气质量。 压风系统供氧原理见图4-6所示。 图4-6 压风系统供氧原理图 3、主要技术参数 人均供风量≥0.3m3/min； 紧急避险设施内氧气浓度18.5～23.0； 减压器入口压力≥0.8MPa、出口压力0～0.6 MPa（可调节）、输出流量不小于20 m3/min； 浮子流量计量程0～8 m3/min、分度值0.3m3/min。 4、布置方式 在主硐室内座椅两侧布置4套压风系统供氧装置，装置的入口通过管路与压风系统管路连接。 四、压缩氧气供氧装置 1、可行性研究 在煤矿发生瓦斯爆炸等灾害时，有时地面压风系统在井下的管路会遭到严重破坏，因此必须有备用的供氧装置，以应对地面压风系统遭到破坏时仍能有效地供氧。当氧气浓度小于18.5时，该情况称为缺氧。缺氧可致人失去知觉甚至死亡。当氧气浓度大于32时，被称为肺氧中毒。当氧气浓度大于95时，被称为高氧（高浓度氧）。较长时间的高浓度氧气不仅损坏中枢神经系统和呼吸系统，还可能导致高可燃环境。因此应对压缩氧气进行调节控制。 据资料介绍，人体在平静坐姿时潮气量为500ml，生理无效腔体积为300 ml，呼吸频率为12～18次/ min，肺每分通气量为6～9 L/min。由于呼吸系统生理无效腔的存在，潮气量中的新鲜空气不能全部与肺泡中血液进行气体交换。因此应将与肺泡血液进行气体交换的空气量作为确定氧气消耗量的基准。 平静坐姿时对氧气的消耗量为 （潮气量-生理无效腔）呼吸频率氧气浓度（500-300）ml（12～18）次/min21（0.504～0.756）L/min； 美国矿山和健康管理局（MSHA）要求紧急避险设施内氧气消耗量按人均0.62 L/min计算。据资料介绍并根据我国人群身体状况及遇险时人体生理状态，可以确定人体对氧气的消耗量为Q10.5 L/min。则需要氧气钢瓶数量为 避险人数N100人、避险时间T96h5760 min计算，所需氧气体积 VQ1NT0.51005760288000（L） 若采用压缩氧气作为供氧气源，氧气瓶水容积为V180升，每支气瓶内可用氧气体积为 V2△PV1109808720（L） 注1大气压101325Pa 式中△P气体可用压力差，△P13-2MPa128-19大气压109 大气压 氧气瓶数量为 ZV/V233（支） 根据根据安监总煤装【2011】15号文件要求，永久避难硐室的备用系数不低于1.2，确定气瓶数量为40个 这样的压缩氧钢瓶数量在紧急避险设施内完全可以容纳，因此选用以贮存在钢瓶中的压缩氧气作为供氧气源的供氧方式压缩氧气供氧装置方案可行。此方案便于日常对装置的压力、供氧性能等指标进行检查，对装置的组成部件进行维护及保养。 由于在灾变期间进入救生舱内避险人数随时变化，按人体对氧气的消耗量Q10.5 L/min考虑，避险人数N100时单位时间总供氧量 Q Q1N0.510050（L/min） 为了有效控制不同数量避险人员时供氧量的输出，选择可调节流量计。 2、工作原理 该装置是利用储存在钢瓶中的医用压缩氧气，通过供氧控制装置为避险人员输出规定数值的氧气。在入风侧过渡硐室和回风侧过渡硐室内放置的钢瓶，出口经高压管路并联后集中至减压器，减压器将来自于氧气瓶中的医用压缩氧气压力进行减压并输出稳定的压力至可调节浮子流量计。浮子流量计的氧气输出量根据避险人员数量进行手动调节，在静坐状态下每人的氧气消耗量大约为0.5L/min。由于减压器输出稳定的压力，因此在浮子流量计调节值一定时，通过浮子流量计的氧气输出量不会随着氧气瓶中的压力变化而变化。 医用压缩氧气供氧装置配置及原理见图4-7。 图4-7 医用压缩氧气供氧装置原理 3、技术参数 人均供氧量0.5 L/min； 紧急避险设施内氧气浓度18.5～23.0； 两套供氧系统用的减压器入口压力≥15MPa、出口压力0～0.5 MPa（可调节）、最大流量不小于60L/min； 浮子流量计量程0～60L/min分度值0.5L/min。 4、 布置方式 在过渡硐室两侧分别放置工作压力为13MPa、水容积为80L氧气钢瓶20支（共40支），两侧的氧气钢瓶经高压管路并联与减压器输入口连接，减压器及浮子流量计放置在主避险硐室墙壁上，可方便避险人员调节、观察压力及供氧流量数值。 第五节 过滤降温除湿系统 新型专利过滤降温除湿集成装置，非电力驱动，气压保持恒定，达到设定压力时自动启动空压机和制冷除湿系统。能快速清除主舱内的有害、有毒气体。同时完成过滤、降温、除湿功能。实现对紧急避险设施空间气体中CO、CO2浓度控制及温度、湿度的调节，确保在额定防护时间内空气温度在35℃以下、湿度在85以下，满足对CO2的吸收能力不低于每人0.5L/min（中国人实际0.3L/min），对CO的吸收能力在20分钟内由0.04降到0.0024以下，保证舱内CO2低于1.0、CO低于24ppm。 图4-8 过滤降温除湿集成装置 1、主要功能 过滤降温除湿系统是对由于避险人员在密闭的紧急避险设施中长时间进行呼吸所产生的CO2及避险人员由紧急避险设施外带入的CO气体通过CO2和CO吸收剂进行过滤，对由于人体温度通过皮肤进行散热及来自于外部空间的热源传入而形成的温升及对由于人体自身呼出饱和湿度的气体及人体自身汗液蒸发的湿度进行控制和调节。 2、工作原理 过滤降温除湿系统配置及原理见图4-9所示，该装置是利用储存在钢瓶中的液态CO2作为动力源和制冷介质，通过管路输送至装置中。该装置由一个机械单元组成，通过配备规定数量的CO2和CO吸收剂同时完成过滤、降温、除湿功能。 图4-9 过滤降温集成装置原理图 关于CO2钢瓶数量的确定钢瓶数量是根据平衡30人产生的热量所需要的制冷剂（液态CO2）确定的。人在轻微活动的条件下，每小时的发热量为400BTU（英热单位，相当于102大卡），而一公斤液态CO2蒸发汽化过程可以吸收275BTU的热量。 100人96小时发热总量400100963840000（BTU）； 需要液态CO2总量3840000/27513963.6（Kg）； 选择容积为80L的气瓶，在充装系数为0.6的条件下，需要的CO2气瓶总数为13963.6/（800.6）290.9（个），根据安监总煤装【2011】15号文件要求，永久避难硐室的备用系数不低于1.2，确定气瓶数量为350个。 关于空调数量确定每套空调每小时可以产生的制冷量为12000（BTU），96小时总制冷量为12000961152000（BTU）。 上面已计算100人96小时发热总量为3840000BTU，因此需要的空调数量为3840000/11520003.33（个），根据安监总煤装【2011】15号文件要求，永久避难硐室的备用系数不低于1.2，因此，选择空调数量为4个。 空调产生的冷凝水处理在空调下方安装一个接水盒，或用管路引流，通过过渡舱后排出到外部。 关于CO2吸收剂数量确定据资料介绍，按照每人每小时呼出24L CO2计算，100人96小时共呼出CO2数量为2410096230400（L）； 每盒装CO2化学药剂15Kg，对应的CO2吸收量为1400L/盒，需要配备的CO2吸收剂盒数位为230400/1400164.5（盒），根据安监总煤装【2011】15号文件要求，永久避难硐室的备用系数不低于1.2， 164.51.2197.4盒，因此确定用CO2吸收剂为198盒。 关于CO过滤剂数量确定按照煤安监司函办【2011】15号文件 “对CO的吸收（排除）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” 的要求以及人呼吸产生的CO量为2mg/m3为计算依据，并考虑灾害时期产生的CO气体可能进入紧急避险设施内，且每个空调需要配备1盒CO吸收剂，所以永久避难硐室需要8盒CO吸收剂（其中4盒备用）。 3、主要技术指标 对CO2的吸收（排除）能力不低于每人0