礦井避險硐室相關(guān)問題研究

摘 要：本文結(jié)合目前國內(nèi)緊急避險硐室建設(shè)的要求及現(xiàn)狀，分析了各類避險硐室的優(yōu)劣，提出了作者的部分看法及建議，供相關(guān)人員參考。

關(guān)鍵詞：緊急避險硐室；有源；無源；優(yōu)點；缺點；看法；建議

中圖分類號：TD77 文獻標(biāo)識碼：B

一、概述

隨著國家經(jīng)濟的發(fā)展和對作業(yè)安全的重視，日前國家提出了“加強礦山緊急救援系統(tǒng)的建設(shè)要求”，全國礦山行業(yè)正在大力推進礦山緊急避險設(shè)施的建設(shè)工作，其中主要包括井下避險硐室和礦用移動式救生艙；這些設(shè)施按是否使用蓄電池可分為有源和無源兩種類型。本機構(gòu)從2010年10月至今，受國家相關(guān)機構(gòu)的委托，承擔(dān)了近60家生產(chǎn)企業(yè)的礦用移動式救生艙的檢驗任務(wù)，同時也現(xiàn)場參觀、檢測了部分避險硐室。根據(jù)個人掌握的情況和知識，現(xiàn)就有源和無源避險硐室的特點談幾點個人看法，供大家探討和參考，若有不妥，歡迎批評指正。

二、關(guān)于避險硐室的建設(shè)

煤礦緊急避難硐室按是否使用蓄電池可分為有源和無源兩種類型，按是否使用鉆孔可分為鉆孔式和非鉆孔式，按使用時間長短可分為永久性避難硐室和臨時性避難硐室。

對有源式避難硐室，由于目前大容量電池組的安全問題未能徹底解決，其安標(biāo)證也無法取得，因此實際采用的極少；鉆孔式緊急避險硐室雖然有不用配置降溫設(shè)備、不用配置有毒有害氣體去除設(shè)備等許多優(yōu)點，但由于煤礦所在的地理位置一般較特殊，多數(shù)煤礦地處山區(qū)，打孔成本極高，煤礦企業(yè)一般無法或不愿采用這種方式；因此，目前多數(shù)煤礦的緊急避險硐室均采用了無源的方式，并配置了降溫設(shè)備、環(huán)境參數(shù)監(jiān)控設(shè)備、艙內(nèi)壓力維持設(shè)施、各類有毒有害氣體去除設(shè)備等。

1 避險硐室的降溫設(shè)施

目前避險硐室的降溫設(shè)施主要還是采用液態(tài)二氧化碳和制冰兩種方式，個別采用了橡變材料的制冷方式。

首先，對采用液態(tài)二氧化碳降溫的，其主要優(yōu)點是不需要使用空氣循環(huán)風(fēng)機的動力電池，其主要缺點主要有：

（1）使用的液態(tài)二氧化碳高壓氣瓶較多，一般人均6瓶左右（按106小時使用時間），若按50人的硐室計算就需要300瓶左右氣體，如此多的液態(tài)二氧化碳高壓氣瓶長期放在潮濕的礦井下，若管理與維護不到位，本身就存在很大的安全隱患；個人認(rèn)為不能算是一個好方案。

（2）液態(tài)二氧化碳在氣化過程中存在管路泄漏和冰堵的可能性較大，使用故障率較高；管路泄漏對避險人員安全構(gòu)成潛在的巨大威脅；由于管路長期放在放在井下、環(huán)境潮濕、還要長期承受高壓，個人認(rèn)為無論出廠質(zhì)量如何控制，發(fā)生管路泄漏的概率還是非常高的，安全隱患也是較大的。

（3）液態(tài)二氧化碳的制冷效果問題：由于硐室中人員數(shù)量較多，溫度上升較快，當(dāng)溫度超過32度后，液態(tài)二氧化碳的制冷效果不太理想；有的單位雖然在液態(tài)二氧化碳中加入了乙酸乙脂或鹵酸乙脂，可將其氣化臨界點提高到34-35度，但仍然有制冷失效的可能。

其次，對采用制冰方式制冷的，其主要優(yōu)點是自身不存在大的安全隱患，主要缺點是。

（1）耗能較大，由于要求長期保持制冰狀態(tài)，壓縮機長期處于待機工作狀態(tài)，必然能耗較大；

（2）壓縮機故障概率較高，維護工作量較大。

（3）需要另外考慮空氣循環(huán)設(shè)施的動力，且沒有電池的標(biāo)準(zhǔn)，安標(biāo)證暫時無法辦理。但目前有的采用氣動風(fēng)機、有的采用人工風(fēng)扇予以解決。

第三，對采用橡變材料等其他化學(xué)變化類型的制冷方式，由于目前認(rèn)識和研究較少，煤礦使用的也不多，人們對其優(yōu)缺點的認(rèn)識也較有限，但個人認(rèn)為，煤炭行業(yè)應(yīng)加強該方面的研究，借用潛艇、航空航天等行業(yè)的相關(guān)研究成果，一定能夠找到更加科學(xué)合理的制冷方式。

綜上所述，在目前狀態(tài)下，制冷方式的選擇最好采用制冰方式，結(jié)合氣動風(fēng)機解決空氣循環(huán)及有毒有害氣體去除裝置動力問題，這樣既能有效避免了采用液態(tài)二氧化碳的安全風(fēng)險，又能有效回避采用大容量電池組的安全風(fēng)險。長遠(yuǎn)來看，應(yīng)加強化學(xué)制冷方式的研究。

2 避險硐室的環(huán)境參數(shù)監(jiān)控設(shè)備

目前主要有采用傳感器或便攜式儀表兩種方式，多數(shù)采用便攜式儀表方式，原因在于便攜式儀表具有如下優(yōu)點：

（1）有現(xiàn)成的市場產(chǎn)品，且具有有效的安全標(biāo)志證書，買來即用，方便快捷。

（2）不用大容量電池組，避開了礦井用大容量電池組無標(biāo)準(zhǔn)、無法辦理安全標(biāo)志證書的難題。

（3）成本相對較低。

便攜式儀表的主要缺點有：

（1）維護相對麻煩，要求經(jīng)常檢查電池電量狀況，進行充放電、校準(zhǔn)維護。

（2）操作較難，便攜式儀表的操作一般需要進行專業(yè)的培訓(xùn)，且要經(jīng)常操作，方可能在事故等緊急、緊張狀態(tài)下迅速、正確地進行操作；這些要求對文化程度普遍不高的礦井一線工人來說，具有相當(dāng)?shù)碾y度，因此其真實的適用性是個問題；目前，雖然市場上有的儀表采用開電源即用的方式，但其準(zhǔn)確性有待實踐的驗證。

（3）電化學(xué)式一氧化碳測試儀表根本不能在緊急避險設(shè)施中使用，大量的試驗證明：由于避險設(shè)施內(nèi)人員的呼出氣體中含有氫化物、硫化物等氣體，會嚴(yán)重干擾電化學(xué)元件的化學(xué)反應(yīng)。

（4）便攜式儀表用于避險設(shè)施外氣體檢測時，對抽氣裝置有較高的要求。目前，許多避險設(shè)施采用檢測管用機械式采樣器進行氣體采樣，個人認(rèn)為是不準(zhǔn)確的，必將帶來錯誤的動作和結(jié)果。

（5）便攜式儀表需要定期開機測試，不能實現(xiàn)適時測量；不能實現(xiàn)與礦井監(jiān)控系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)。

礦用傳感器的主要缺點是：

成本較高；需要用電池，目前沒有電池標(biāo)準(zhǔn)，辦理電池安標(biāo)證有困難。但其也具有諸多優(yōu)點：

（1）維護相對簡單，只需要按規(guī)定定期校準(zhǔn)。

（2）操作簡單，只需要通電即可使用。

（3）由于具有電源，有可能不用電化學(xué)式一氧化碳傳感器，選用紅外原理的一氧化碳測試儀表，不受人員呼出氣體的干擾，測量準(zhǔn)確。

（4）加裝防爆保護裝置后可安裝在避險設(shè)施外，只需將數(shù)據(jù)傳入，不需要抽取外面的有毒有害氣體到避險設(shè)施內(nèi)。

（5）能實現(xiàn)適時測量，減少人員操作。

（6）能實現(xiàn)與礦井監(jiān)控系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)，在事故中若線路沒有被損壞，便于井上了解情況。

綜上所述，個人認(rèn)為，目前多數(shù)緊急避險硐室采用的便攜式儀表方式不如采用傳感器方式安全、快捷和準(zhǔn)確，目前應(yīng)加強傳感器電源的研究和解決方案，以便將來徹底解決傳感器使用中的問題，扭轉(zhuǎn)目前大量采用便攜式儀表的欠科學(xué)的局面。

三、關(guān)于避險硐室門的強度

目前，大部分生產(chǎn)避險硐室門的企業(yè)均進行了硐室門的瓦斯煤層抗爆試驗，個別是通過有限元力學(xué)分析。個人認(rèn)為，兩種方法各有優(yōu)劣，但總體上，通過試驗更符合實際情況，有限元計算的主要問題在于其方法沒有明確的標(biāo)準(zhǔn)，其計算結(jié)果的科學(xué)性目前沒有充分的試驗證明。

四、建設(shè)避險硐室的較好解決方案

經(jīng)過以上分析，結(jié)合個人的經(jīng)驗，對于建設(shè)緊急避險硐室的相對較好解決方案，本人提出以下幾點建議：

1 在能從地面打孔的情況下，盡量選用打孔，只要在孔的上下兩端裝上通風(fēng)機雙向啟動按鈕，避險人員能夠十分容易地獲取新鮮空氣、水、食物等，同時能夠和地面調(diào)度室有效聯(lián)系；如此可以獲取最滿意的避險效果；避險硐室中，降溫設(shè)備、空氣流通裝置、供氧裝備、食物、水等均可以大大減少，甚至不用；環(huán)境參數(shù)監(jiān)控設(shè)備用電源也可以從該孔接入。

2 若打孔方案無法實施或成本過高，應(yīng)優(yōu)先選用制冰制冷、啟動風(fēng)機循環(huán)的方式；盡量避免采用液態(tài)二氧化碳制冷方式。

3 建議有關(guān)技術(shù)機構(gòu)，應(yīng)組織盡快制定礦用大容量電池的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，以便順利解決礦用大容量電池的檢驗、取證問題；沒有絕對安全的裝備，只要安全系數(shù)達到一定程度就可以考慮采用，正如手機用鋰電池也有爆炸致人死亡的個別事故，但其事故概率是趨近于零的，這是不爭的事實。

4 在電源問題未能有效解決前，環(huán)境參數(shù)監(jiān)測儀器只能選用便攜式儀表，是不得已的選擇；選用制冰制冷時的空氣循環(huán)動力，建議采用氣動風(fēng)機或人工動力風(fēng)機的方式。

5 若電源問題能有效解，環(huán)境參數(shù)監(jiān)測儀器建議優(yōu)先選用傳感器方式，特別是應(yīng)選用紅外原理一氧化碳傳感器（不能選用電化學(xué)原理的）；選用制冰制冷時的空氣循環(huán)動力，可以選用電動風(fēng)機或其他方式。

6 建議加強橡變材料的研究，尋找到一種真正安全有效的制冷方式，改變目前只能采用制冰制冷或液態(tài)二氧化碳制冷的方式，因這兩種方式均存在較大的缺陷或安全隱患。

7 避險設(shè)施外氣體參數(shù)的檢測，建議選用流量可調(diào)的便攜式電動泵，加上測試氣室、必要管路和控制閥門，能夠方便地滿足測試流量、測試響應(yīng)時間、氣體抽入、氣體排出、氣路密封等要求。

8 泄壓閥建議選用自動與手動泄壓閥串聯(lián)的方式，因為礦井下潮濕的環(huán)境容易使自動泄壓閥的彈簧失效，同時也能防止爆炸時單向閥的損壞。

9 避險硐室門的強度，建議應(yīng)進行煤層瓦斯抗爆試驗的驗證。

10 避險硐室應(yīng)進行嚴(yán)格的技術(shù)驗收，驗收中不僅要考核其技術(shù)裝備，還應(yīng)規(guī)范、檢查其維護制度、礦井人員培訓(xùn)狀況。否則，只有裝備是難以達到設(shè)計和使用效果的。因此，建議國家相關(guān)機構(gòu)應(yīng)加強避險硐室通用技術(shù)條件或標(biāo)準(zhǔn)的研究，盡快規(guī)范其技術(shù)要求和驗收程序。

以上觀點僅代表本人的粗淺看法，不代表任何機構(gòu)或單位，若有不同意見歡迎探討、指正！同時，其他類型的避險設(shè)施亦有類似之處，可供參考。

參考文獻

[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[Z].