井下救生艙（避難所）的研究制造

宮艷華

（龍煤卓異救援裝備科技有限公司 黑龍江 佳木斯 154000）

1 產品項目的意義和必要性

我國的能源結構是煤炭占消耗總量的70%左右，但作為世界煤炭生產大國， 我們是安全生產水平最差的國家之一。根據近十年以來礦難的年死亡人數可以看出，我國煤礦事故發生和死亡基數高居不下。 不僅給人民生命和財產造成了重大損失，而且嚴重影響著我國煤炭工業的形象，危及社會的和諧穩定。 而瓦斯煤塵爆炸、煤與瓦斯突出、透水、冒頂以及由此引發繼發性事故一直是導致重大人員傷亡的主要原因。礦難發生后大約1 小時之內由于事故原因復雜、易導致連鎖事故發生等特點使外部救援措施無法及時展開。

針對事故的突發性和實地因素， 應建立集礦難氣味預警、礦工撤離、進艙避難和外部救護隊快速營救等環節為一體的礦山應急救生系統的解決方案，無疑將最大限度地提升礦難應急救援效率和成功率。

作為礦山開采的特殊性來講，不可預見性高，即使在安全管理完備的情況下仍然存在發生意外情況的可能性，這個時候完善的應急救生設施就成了遇險礦工最大的生命希望，是保證礦工生命安全最后一道防線。 如果在事故發生后甚至危險警報出現后的第一時間內， 礦工能啟動合理的自救機制，能夠有一個安全的臨時避難所，能多堅持幾個小時或幾天，那么隨著外部救援的積極展開，相信更多人的生命是可以挽回的。

2 產品項目的主要技術特點和創新點，關鍵技術內容和技術路線

主要技術特點和創新點：

（1）模塊化：采用模塊化組裝式結構，模塊之間采用螺栓連接，分為過渡艙、主艙、能源艙。 用戶可以根據載人數量，救援天數等，選擇相應的主艙、能源艙大小，組合安裝，艙與艙之間采用統一安裝尺寸，其體積和長度縮小更加適應本國煤礦井下運輸和使用條件。

（2）無電化：所有的功能模塊均采用無電化或本安型弱電化設計，更適用于高瓦斯礦井。

（3）啟動快：過渡艙內具有非電力洗氣裝置，一鍵式開關，在15 秒內可以啟動，通過高壓空氣作為動力源可以快速洗滌過渡艙內有毒有害氣體。

（4）集成化：航天技術的非電力空調是具有集降溫、除濕、 空氣凈化于一體的集成整體， 是救生艙獨有的核心技術。 可以使艙內溫度控制在26℃以下，有效地保證人員生存質量。

（5）人性化：國家煤礦救護研究院配備的醫療自救箱及多功能工具箱更適用于應對避難突發事故。

（6）全監控：CO、CO2、O2、CH4、H2S、溫度和濕度的內外部環境監控及報警功能和多路通訊系統與接口可聯絡到地面主控中心，檢測與照明均采用本安型弱電力和熒光源支持方案，安全可靠性更高。

（7）耐高溫：采用火箭研究院技術的耐火材料和耐高溫密封使救生艙具有瞬間0.5s 內達到1200℃的耐高溫能力；在溫度300℃條件下8 小時， 艙內溫度不高于30℃±2℃持續耐高溫能力。

（8）高強度：雙層高強度鋼板和骨架的結構殼體可以抗＞0.5MPa 沖擊能力和可承受＞1.0MPa 爆炸沖擊壓力，并在全封閉狀態下具有氣壓調節裝置， 可以保證主艙壓力＞過渡艙壓力＞艙外壓力。

（9）低維護：采用的中科院金屬所的超長時間防腐涂敷材料、6 年保質期的軍用食品和水，使維護周期加長，維護費用降為最低。

（10）標識化：配備各式熒光、反光標識和救生艙內部醒目位置具有詳細的使用說明（如氧氣流量計會根據人數，有相對應的設定值；CO2、CO 吸收劑更換時間； 非電力空調的數據表等）。

（11）系列化：形成8、12、16、24、36 人的多系列化救生艙產品，并提供與避難硐室配套的6 大系統配套產品，選擇范圍更廣。

關鍵技術內容：

該產品由幾個獨立工作的基本單元組成，各單元在正常工作狀態下能夠完成下列功能：

（1）生保系統

包括氧氣供給保障系統、 空氣凈化、 降溫除濕三個部分。

供氧系統中還集成了礦井壓風系統接入功能，即將壓風管路接到救生艙，在壓風系統未破壞情況下優先使用自然空氣，其次再啟動壓縮氧氣，用氣動風機使艙內氣體均勻混合，形成比較完善的氣體配比處理機制，保障救生艙內人員呼吸氧氣濃度在18.5%～22.0%之間，最高不超過23%。 最后還自救器作為后備供氧保障。 空氣凈化采用化學吸附劑進行CO2吸附，此外對少量的CO 或H2S 等與可去除。

降溫除濕系統解決人員在絕熱環境下的適于人生存的低濕環境。 采用航空制冷劑以恒壓方式釋放，以氣動風機來完成它的第二功能，就是加快冷能與環境的交換，且該制冷劑化學性能穩定，不會對人產生有毒有害的影響。

（2）生存保障系統

救生艙配備在額定防護時間內額定人員生存所需要的食品和飲用水，并有足夠的安全余量。 其中，食品配備不少于2000kJ/人.天，食用水不少于500mL/人.天。 此外還配備了環保型排泄物處理裝備。

（3）環境監測系統

救生艙內、 外環境監測系統可以獨立進行實時監測、顯示，并超限報警。 艙內環境監測的參數包括CO、CO2、O2、CH4、H2S、溫度和濕度；艙外環境監測參數包括CO、O2、CH4、CO2、溫度。 檢測采用本質安全型的手持食品完成艙內外的氣體檢測，同時還配備氣體采樣器作為后備工具。

（4）通訊系統

救生艙的通訊選用礦用本安電話與礦井調試指揮系統連接。

（5）艙內照明及指示系統

救生艙配備照明設備全部采用本質安全型照明燈，單個燈具最長照明時間在60 小時，可方便切換照明檔位，其本體可在井上單獨充電，維護量小。

（6）應急工器具

應急救助所需要醫療設備， 包括醫療急救箱、 蘇生器等；應急維修所需工具箱、滅火工具等。 便于安裝，易于維護。

技術路線：

（1）外殼結構

采用先進的鋼結構設計思路，本著強度大、重量輕、結構合理、便于運輸的原則，在符合我國礦井基本實際情況下進行充分的論證和試驗，達到在實際應用中效果最佳。

殼體為鋼結構，組合式安裝；充分利用內部空間，人均占有的容積能達到0.8 立方米；外觀顯示窗直徑為100mm,選用耐高溫、抗沖擊的防爆玻璃；艙體底部采用防滑結構；救生艙整體氣密性艙內保持正壓， 在-1000Pa 壓力下， 壓力上升值時≤200Pa；本艙體結構采用鋼結構，在300℃高溫的情況下，不會損壞，中間采用航天專用隔熱材料，外部溫度60℃條件下，艙內溫度不高于30℃±2℃。

抗沖擊能力：＞0.5MPa，可承受最大爆炸沖擊壓力：＞1.0MPa，瞬間耐高溫能力：≤0.5s 達到1200℃。

（2）無耗能設計或微耗能設計

供氧方案共采用了3 種形式的供氧：壓風管路、瓶裝醫用氧和自救器；有害氣體的吸收及處理單元：化學吸附劑處理過程。

溫濕度控制實施方案：降溫采用航空制冷劑釋放完成制冷，采用氣動風機加強冷量的均勻分布，除濕利用低溫下的冷凝作用去除空氣中的水氣。

（3）全方位的物資儲備

應急工具存儲庫；醫用器械和藥品箱；食物存儲單元；存儲食物、水。

（4）廢物處理單元

真空打包方案處理糞便、尿等廢物。 手動處理可能存在的意外進入艙內的少量進水。

（5）安全可靠的通訊單元

本質安全性電話，與礦井通訊系統集成。

此項目從2009 年末開始項目調研，2010 年初已確立了開發該項目的任務計劃，主要部分已形成可生產的條件。 目前產品已經過各項指標檢驗合格后正式投入生產。