四臺礦311盤區永久避難硐室方案初探

雷忠青

同煤集團設計研究有限責任公司，山西 大同 037003

四臺礦311盤區永久避難硐室方案初探

雷忠青

同煤集團設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，根據國家相關規定在311盤區建立永久避難硐室，硐室分為過渡室和生存室兩部分，硐室內建立各種避險系統，并與礦井其他5大安全避險系統相連。

永久避難硐室；過渡室；生存室；通風；供氧；氣幕噴淋；空氣凈化、溫濕度調節

1.方案依據

1）《煤礦井下緊急避險系統建設管理暫行規定》（安監總煤裝[2011]15號）；

2）《國家安全監管總局國家煤礦安監局關于煤礦井下緊急避險系統建設管理有關事項的通知》（安監總煤裝[2012]15號）；

3）《煤礦建設完善六大系統標準化技術規范》；

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

2.盤區概況

四臺礦隸屬于大同煤礦集團有限責任公司，剩余服務年限28年，核定生產能力500萬噸/年，設計開采侏羅系煤系。現開采14#層311及412盤區，盤區剩余服務年限約10年，隊組配置為兩綜采、四機掘，井下同時作業人員數為95人。現有六大系統情況如下：

2.1 監測監控系統

四臺礦現使用KJ86N型監測系統，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測，對各種設備開停、風機開停、風門開關狀態進行實時監測，井下按要求設置了各類傳感器和監測監控設備，能實現瓦斯超限、設備故障自動斷電和聲光語音報警。

2.2 井下人員定位系統

四臺礦井下人員定位系統使用KJ69系統，全礦現使用無限編碼發射器3873臺。

2.3 井下壓風自救系統

四臺礦盤區皮帶巷內有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；管路系統齊全，但都未安裝壓風自救系統。

2.4 供水施救系統情況

四臺礦現盤區皮帶巷內鋪設6寸靜壓管路一趟。

2.5 井下通信聯絡系統

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

3.方案設計

3.1 位置選擇

根據四臺礦礦井災害特點，結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盤區回風巷之間設置永久避難硐室。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，硐室服務區域為14#層311，服務半徑1000m。服務年限10年。

3.2 規模

根據14#層311盤區井下最大工作人員人數情況，按最大額定避險人數設計為100人。

3.3 鉆孔布置

鉆孔位于412風井工業場地入場道路北側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：孔徑350mm，帶套管并保證凈內徑>260mm，孔深282.288m。鉆孔鋪設壓風管路、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害影響甚至破壞，無法維持避難硐室其他各系統穩定運行時，由地面救助車接入鉆孔鋪設的管路及電纜供給硐室所需生存條件。

3.4 硐室設計

（1）硐室構成

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置，密閉門上設置觀察窗，密閉門及觀察窗承受約為0.3Mpa的爆炸壓力。外側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2趟單向排水管和單向排氣管。

生存室內設有醫療室、儲物室、設備室、儲氣室、衛生間及地面鉆孔。

（2）硐室斷面及面積

本次設計通道凈寬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 硐室內部相關系統

（1）通風、供氧系統

a、日常中避難硐室供風量120m/min。

b、災難發生后，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，連續噪聲不大于70dB(A)。

c、上述系統不起作用時，采用自備氧供氧時，本次設計額定避險人數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、上述系統不起作用時，采用地面鉆孔救援設施，通過地面空壓機供氧。

e、同時硐室內配備正壓氧氣呼吸器以備應急需要。呼吸器使用時間不低于2小時。

硐室內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

硐室內部采用正壓設計，以有效防止有害氣體進入硐室；密閉門內側設空氣氣幕，減少并阻隔有毒有害氣體的進入。硐室內配有壓縮氣瓶，以用于萬一礦井壓風自救系統受損，壓風失去時環境的維持，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能夠使用時，由其供給足夠的風量；在壓風自救系統失效時，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置自動連鎖裝置，實現自動轉換。

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

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的能力應能保證在20分鐘內將一氧化碳濃度由0.04%降到0.0024%以下。

在整個額定防護時間內，室內環境中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）溫濕度調節

通風、圍巖吸熱吸濕自然降溫。

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

（5）供水系統

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

避難硐室接入礦井供水施救系統，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營養物質創造條件。當礦井供水管路遭到破壞后，避難硐室內備有可供額定人員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人員的水分和能量補給。

（6）環境監測系統

避難硐室配備獨立的內外環境參數監測儀表，在突發緊急情況下人員避險時，能夠對避險硐室過渡室及生存室內的O2、CH4、CO2、CO、溫度、濕度和避險硐室外的O2、CH4、CO2、CO、溫度進行監測，硐室內設置兩個監控分站，接入礦井監測監控系統。在礦井監測監控系統破壞后，分站可獨立工作96小時，并可將監測儀表所采集到的數據，通過鉆孔內的通訊電纜傳遞到地面。

（7）通訊系統

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

（8）人員定位系統

避難硐室入口處和內部分別設人員定位基站，實時監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。

（9）供電系統

避難硐室同時配備三套供電系統，分別為礦井供電系統供電、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，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壓電池供電，供給避難硐室內各傳感器、礦用紅外攝像儀、硐室照明等所有用電設備。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至硐室，保障緊急情況下硐室內用電設備的正常工作。

（10）排水、排氣系統

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

（11）生活系統

按規定配備足夠的食物、飲用水，硐室內設置一個衛生間，衛生間為半圓拱斷面，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。內部設有兩個集便器。集便器自帶集便箱，腳踏式打包，材質不銹鋼。

（12）醫療救護

硐室內設置一個醫療室，醫療室為半圓拱斷面，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，硐室內應備有床、急救箱和一定數量的擔架。急救箱里內有一定量的繃帶和止血藥及其它應急藥品。

4.其他

礦井應建立避難硐室管理制度，確定專門機構及人員對緊急避險設施進行維護和管理，定期對設施設備進行維護和檢查，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，畢業于中國礦業大學采礦工程專業，現任同煤集團設計研究有限責任公司副總工程師。