主要產煤國井下避難手段

為提高煤礦事故應急救援水平,國家正大力建設煤礦井下緊急避險6大系統,并將井下救生艙試點建設列為2010年安全生產工作重點任務。世界主要采煤國家對井下避難所的功能定位是什么,基本類型有哪些,有哪些規定和做法,處于一種什么樣的研發使用狀況,本文提供了最新信息。

煤礦井下避難所的功能定位和類型

世界主要采煤國家曾對煤礦事故做過詳細調查,在瓦斯爆炸、礦井火災等惡性事故發現后,現場瞬間受到傷害死亡的礦工只占到一少部分,絕大多數遇難礦工是在應急避險過程中,因不能逃離高溫、有毒有害氣體等災區環境而窒息或中毒死亡的。

建立煤礦井下避難所,對保證遇險人員生命安全,減少災害影響程度,具有對癥下藥之作用,這也是世界各主要采煤國家的通行做法。

各國煤礦井下避難所的功能定位是:井下發生煤與瓦斯突出、火災、瓦斯煤塵爆炸、水害等災變事故后,在逃生路徑被阻的情況下,為無法及時撤離的遇險人員提供一個安全的密閉空間。對外能夠抵御高溫煙氣,隔絕有毒有害氣體;對內能為遇險人員提供氧氣、食物和水,去除有毒有害氣體,創造基本生存條件;并且能為應急救援創造通信、監測條件,贏得救援時間。

目前,世界主要采煤國家開發應用的井下避難所主要有避難硐室和可移動式救生艙兩種基本類型。

避難硐室是在礦井避災路線的井巷兩側地層中直接挖掘洞穴或利用兩條巷道間的聯絡巷,配備必要的避險設施設備而成。根據供氧方式,可分為鉆孔供氧式和自備氧式。前者利用貫穿巖層直達地表的大直徑鉆孔持續地輸送氧氣,并實現通信聯絡,一般為永久性避難硐室;后者依靠自備的壓縮氧或化學氧,提供一定時間的氧氣,完成使命后所配備設備還可轉移到新的避難硐室中繼續使用。

可移動式救生艙是在井下發生災變事故時,為遇險礦工提供應急避險空間和生存條件,并可通過牽引、吊裝等方式實現移動,是適應礦井采掘作業要求的避險設施。根據外殼材質,可移動式救生艙又可分為硬體式和軟體式。前者采用鋼鐵等硬質材料制成,分為組裝式(艙體為組裝式結構)和整體式(艙體為一整體機械結構);后者采用阻燃、耐高溫帆布等軟質材料制造,依靠快速自動充氣膨脹架設。

主要采煤國對設置避難所的要求

世界上的主要采煤國家,對煤礦井下避難所的設置、技術要求、維修管理和演練培訓均有明確的法律規定,以保證煤礦具備必要的應急避險保障能力。

南非

南非的礦山健康與安全規程規定,在長壁開采的工作面,750m內的地點必須建立避難所;采用房柱式開采時,每1000m應設置避難所。避難所選址必須考慮從工作地點到避難所的行走難易程度(如井巷高度、傾角、設施布置、人員方向迷失的可能性等),所需時間,隨身佩戴自救器的維持時間。

避難所應能容納服務區域內所有人員,且每人占有容積不小于0.6m3;應采用兩道風門結構,以便形成風障,防止有毒有害氣體侵入;避難所必須備有供氧、通信、報警、自救器、飲用水、急救設備等,有效防護時間8~24h。

為幫助遇險人員在低可視環境下安全進入避難所,應采用3種指示:聲指示——在避難所入口設置警報器;光指示——在避難所入口處設立報警燈;物理指示——從工作地點到避難所設置生命繩。

為保證避難所時刻處于完好狀態,南非礦產法規定:避難所和其他安全設施需要定期檢查,專人維護,以保證井下作業人員在發生爆炸、火災或水災時,有足夠的逃生機會。

美國

2006年,美國西弗吉尼亞州政府率先對避難所做出規定,并實施產品州政府批準,規定避難所防護時間不得少于48h。

2008年12月,美國礦山安全健康監察局(MSHA)發布救生艙條例,規定在2009年12月前,所有美國煤礦井下必須配備避難所,防護時間提高到96h。

美國礦山安全健康監察局規定:避難所距離最近工作面不得超過300m;設置在工作面以外的避難所2個間隔不超過礦工1h的行進距離。避難所的容積應足以容納所有井下工作人員,包括經理、供應商、檢測員及聯邦監察員,只有在礦工30min或更短時間內能夠到達地面的礦山可不設置避難所。

救生艙應至少為每人提供1.4m2的平面空間和0.85~1.70m3的立體空間,并使體感溫度不超過95OF;救生艙內O2應在18.5%~23%之間;應能監測并有效清除CO、CO2、CH4等有毒有害氣體;應配備雙向通信設施,存儲組件或給養的容器應密封、防水及防鼠啃。

救生艙擺放位置和逃生路線應在礦井平面圖和通風系統圖中準確標注;救生艙通道在任何時候都不得占用;救生艙應有醒目的位置標記和指向標識,應定期檢查和維護。

加拿大

加拿大采礦安全規程等規定,每個礦井必須設置固定式避難硐室或者移動式救生艙。

避難所的設置位置應綜合考慮3方面因素:一是工作地點的特征,遇險人員難于正常出逃或距離安全出口較遠的地點、新開拓水平,新建礦井或者老礦重新開采時,應考慮設置避難所;二是遇險人員抵達的難易程度,應設置在正常避災路線上,并保證巖體安全、支護良好,遠離可能存在危險的地區,并方便救護隊到達;三是遇險人員抵達所需時間,應盡可能靠近采掘工作區域,人員步行到達的時間不超過15~30min。

避難所的容量,必須容納當班工作的人數,并考慮其他人員。防護時間應根據礦山救護隊能夠到達的時間來確定。防護中應將O2控制在19.5%~20.9%,CO2<0.5%。

澳大利亞

西澳州礦山安全和檢查規章規定,地下礦井中必須有明確的緊急情況預防措施,為遇險人員提供避難所和新鮮空氣。

避難所距工作地點的距離,應不超過工人以人體適宜的身體狀態、使用自救器最大防護時間的50%、中等行進速度可以走出的最遠距離;應遠離潛在巖崩、淹井、火災、爆炸等危險的區域,并保證巖層穩定、支護良好。

避難所的容量,應能容納服務區域的所有工作人員,推薦為服務區域內作業人數的2倍以上。

避難所應配備通信設施及相關裝備,并應考慮避險人員的心理安全。避難所可分為3種工作方式,即備用方式、外部支持和獨立方式,獨立方式應至少維持36h。

避難所在井下首次安裝時應進行實驗測試,包括真空測試、電源支持測試。使用后一個合理周期(6或12月)還應檢測。應按照制造商的要求對避難所進行經常性檢查和維護,并作為日常工作的重點。

主要采煤國建設避難所的經驗

國外一般規定,避難所的類型由煤礦企業根據自身的特點自主選擇,以滿足礦工避險需要為原則。

目前,南非煤礦以避難硐室為主,較少使用可移動式救生艙;美國煤礦以可移動式救生艙為主,共配備避難所1193臺(個),其中軟體式救生艙1000臺,硬體式救生艙123臺,避難硐室只有70個;加拿大煤礦井下避難硐室與可移動式救生艙配備比例約為1:5,使用的可移動式救生艙以硬體式為主;澳大利亞則使用“空氣呼吸器+加氣站”的避險設施,災害事故發生后,遇險人員佩戴隨身攜帶的自救器,迅速跑到空氣呼吸器存放點換戴后逃生,對維持時間不足的空氣呼吸器,通過快速加氣站加氣,或者換佩后逃生。

研究分析南非、美國、加拿大和澳大利亞對礦山井下避難所的法律規定和做法,可以發現,建立井下避難所,已是世界各主要采煤國家的硬性法律規定和通行做法,并須從礦井整體安全角度考慮避難所的布局、建設和管理。

井下避難所應實現對礦井的全覆蓋,選擇避難所的類型時應考慮所服務區域的特點及可能發生的主要災害類型。設置時要考慮4方面因素,即:所服務區域的特點(空間結構、危險源分布、作業類型等);災變時期人員抵達難易程度、所需時間;隨身佩戴自救器的防護時間;巖體穩定性和支護有效性。

避難所應實現對所有下井人員的全容納,包括生產人員、管理人員及可能出現的臨時人員。有效防護時間不低于36~96h,具體應根據礦井災變時期應急救援所需時間來確定。避難所應由專人管理,確保始終完好、時刻能用,并將避難所安全使用作為員工培訓和應急演練的重要內容,確保人人會用。

綜合分析國外可移動式救生艙的基本技術特點,可以發現以下共同特點:具備包括氣密性、隔熱性、供氧等生存保障性能,以及有害氣體去除、氣體監測、通信指示等基本功能,具體指標不同。

防護時間一般為24~48h,美國礦山安全健康監察局雖規定防護時間為96h,但尚未有救生艙取得其認證。

艙體強度方面未見抗爆、抗沖擊的具體指標,美國礦山安全健康監察局規定要達到15psi(磅/平方英寸,相當于0.1Mpa),屬一般性強度。

關于可移動式救生艙的電源,美國、澳大利亞傾向于無源,南非采用鉛酸蓄電池。

在供氧方面,南非多采用化學制氧,美國、澳大利亞、加拿大則多用壓縮氧氣。

在艙內通風方面,均應具備促進艙內空氣流動的相關措施,為防止人員進入救生艙時帶入大量有毒有害氣體,無論硬體式還是軟體式,基本都采用過渡倉結構。隨著防護時間和環境適應性要求的提高,降溫系統已成為救生艙的必要組件,現在世界上通行的主要有電力空調、蓄冰降溫、液態CO2汽化、通風降溫4種方式。

井下避難所等避險設施是煤礦安全保障系統的重要組成部分,建立完善的井下避難所等避險設施,體現了以人為本的安全理念和科學發展觀的客觀需要,也是煤礦安全生產的具體要求,世界各主要采煤國家的成功經驗和做法,值得我國煤礦企業和相關管理部門認真分析、借鑒。(圖片由楊大明提供)

編輯 余茂君