礦井井下緊急避難硐室的設計原則與實例

摘 要：文章以鄂托克旗東亨煤礦16號煤層井下永久避難硐室及臨時避難硐室布置為例。系統的介紹了井下緊急避險設施的設置的必要性，設置的原則及其結構特點，各類安全設施的布置原則等。

關鍵詞：16號煤層；避難系統；永久避難硐室；臨時避難硐室

1 井下緊急避險系統必要性

從礦井自身的逃生安全上講，目前東亨煤礦井下作業人員僅依靠自救器逃生，由于距離較長，自救器最大安全保障時間僅有45min，根本無法保證井下作業人員逃生安全。另一方面，根據國家相關法律法規規定煤礦井下必須建設完善井下緊急避險系統。

2 緊急避險設施的布置原則

2.1 科學合理

緊急避險系統建設需要綜合應用多領域、多學科的知識，具備高技術含量。緊急避險系統設計應堅持科學合理的原則，在科學的設計計算、綜合比對和試驗驗證的基礎上進行，保證設計的每項內容均具備科學依據。

2.2 安全可靠

緊急避險系統建設是生命工程，應以安全性和高可靠性為首選。緊急避險設施應比常規礦用設備具備更高安全等級，并有保證隨時能用的技術保障手段。緊急避險設備設施的自動化、智能化程度可不斷提高，但必須以可靠的手動控制為基礎。

2.3 因地制宜

要充分利用已有硐室、井巷建立緊急避險設施，探討適應自身特點和要求的緊急避險系統建設方案，提高緊急避險系統的實用性。

2.4 簡單實用

設計應力求簡單，避免由于系統的復雜性而增加的失效點和失效概率，最大限度減少人員混用、濫用的幾率。系統設施和功能應該實用，避免功能多樣化、裝修高檔化帶來新的不安全因素，以滿足緊急避險基本安全需求為目的。

3 緊急避險設施選擇、位置及數量的確定

3.1 避險設施數量的確定

根據東亨煤礦緊急避險系統移交時的采掘位置，需要避險的人員數量（40人），設計在16號煤層中個布置1個永久避難硐室、2個臨時避難硐室。

3.2 避難設施位置的確定

永久避難硐室布置16號煤層中，該硐室設置在16號煤層輔運大巷與16號煤層運輸大巷之間。該硐室服務于16號煤層中不能直接升井的避險人員。

1#、2#臨時避難硐室布置1601工作面順槽中，距離1601綜采工作面1000m處。為1601工作面人員及部分零散人員提供避險設施。

3.3 避難設施容納人數的確定

3.3.1 永久避難硐室

根據該礦井井下人員分布情況，進入永久避難硐室的人員主要為全礦井下所有人員（除直接升井人員）。因此，該硐室的容納規模應滿足：

Z ≥（Z1-A）k=（44-4）×1.2=48人

式中：Z-避難硐室的額定避難人數；Z1-需要避險的所有人員人；A-需要避險時能夠直接升井人員；k-備用系數，取1.2。

根據以上計算結果，確定永久避難硐室規模為50人。

3.3.2 臨時避難硐室

1#、2#臨時避難硐室主要服務1601工作面及部分零散不能直接升井的避險人員。因此，臨時硐室的容納規模應滿足：

Z≥（Z2/2+B）k=（14/2+5）×1.1=13.2人

式中：Z-避難硐室的額定避難人數；Z2-1601工作面中不能直接升井的避險人員，14人；B-部分零散人員；k-備用系數，取1.1。

根據以上計算結果，確定臨時避難硐室規模為15人。

4 硐室結構及規格

4.1 永久避難硐室規格

4.1.1 硐室面積

永久避難硐室生存室內按避難人數50人考慮，每人應不小于1.0m2，過渡室的凈面積應不小于3.0m2的使用面積計算，則生存室和過渡室的最小使用面積分別為：

S生=1.0×50=50m2

S過=2.0×3.0=6.0m2

4.1.2 硐室長度

設計永久避難硐室凈寬為4.0m，則生存室和過渡室的最小長度分別為：

L生=50÷4.0=12.5m，設計取17m。

L過=3.0÷4.0=0.75m，設計取3m，2個過渡室總長為6m。

防爆墻厚度取0.5m，該硐室兩側共4堵墻，因此：

L墻=0.5×4=2m

因此，硐室凈長度：L總=L生+L過+L墻=17+6+2=25m。

4.1.3 硐室結構

硐室斷面為矩形，設計硐室總長為30m、凈寬4.0m、凈高2.5m；其中過渡室凈長均為3m，使用面積為12m2，生存室凈長為17m，使用面積為68m2，人均面積為1.36m2，防爆墻厚度為0.5m，硐室外的自身防護距離為2.5m。硐室地面高于相連巷道底板0.2m。地坪采用混凝土現澆鋪設，厚度為200mm，混凝土強度采用C30。

4.2 墻與門

永久避難硐室第一道防爆密閉墻厚度為500mm，采用C30混凝土澆筑，配雙層筋，鋼筋型號為Ф16mm；第二道密閉墻厚度為500mm，支護方式第一道相同。設計防爆密閉門與密閉門門體尺寸為1.8m×1.0m，門板厚度不小于8mm。門體為復合結構，密封可靠，開閉靈活，防水抗壓達1Mpa～2Mpa，門上設置觀察窗。

4.3 支護方式

該永久避難硐室的支護采用錨網索噴+砌碹支護方式，錨桿為Ф20mm×2000mm高強錨桿，間排距800mm×800mm，“三花”布置方式；金屬網規格為Ф6鋼筋，100mm×100mm網格寬度；錨索規格為：Ф17.8mm×6000mm，間排距為2400mm×2400mm；噴射混凝土厚度為150mm，強度不低于C20。

4.4 臨時避難硐室規格

4.4.1 硐室面積

臨時避難硐室生存室內按避難人數15人考慮，每人應不小于0.5m2，則生存室的最小使用面積為：

S生=0.5×15=7.5m2

4.4.2 硐室長度

設計永久避難硐室凈寬為5.0m，計算其長度：

L生=15÷5.0=3.0m，設計取3.7m。

防爆墻厚度取0.8m，該硐室共1堵墻，因此：

L墻=0.8m

因此，硐室凈長度：L總=L生+L墻=3.7+0.8=4.5m。

4.4.3 硐室結構

硐室斷面為矩形，設計硐室總長為6.0m、凈寬5.0m、凈高2.5m；其中生存室凈長為3.7m，使用面積為18.5m2，人均面積為1.23m2，防爆墻厚度為0.8m，硐室外的自身防護距離為1.5m。硐室地面高于相連巷道底板0.2m。地坪采用混凝土現澆鋪設，厚度為200mm，混凝土強度采用C30。

4.5 墻與門

設計密閉墻厚度為800mm，采用C30混凝土。為了加強其抗沖擊波能力，墻體周邊掏槽，深度500mm。設計與密閉門門體尺寸為1.8m×1.0m，門板厚度不小于8mm。門體為復合結構，密封可靠，開閉靈活，防水抗壓達1Mpa～2Mpa，門上設置觀察窗。

4.6 支護方式

臨時避難硐室與永久避難硐室的支護相同，即采用錨網索噴支護方式，錨桿為Ф20mm×2000mm高強錨桿，間排距800mm×800mm，“三花”布置方式；金屬網規格為Ф6鋼筋，100mm×100mm網格寬度；錨索規格為：Ф17.8mm×6000mm，間排距為2400mm×2400mm；噴射混凝土厚度為150mm，強度不低于C20。

5 結束語

5.1 避難硐室的設計必須充分考慮礦井實際情況，滿足礦井實際生產需要。

5.2 避難硐室的支護方式一般要選擇較普通硐室支護強度大的支護方式。

5.3 避難硐室設計應與礦井安全“六大系統”同時設計、同時施工、同時投入使用。

參考文獻

[1]國家安全生產監督管理總局、國家煤礦安全監察局.煤礦安全規程[M].煤炭工業出版社，2012.

[2]煤礦井下安全避險“六大系統”建設指南[M].煤炭工業出版社，2012.

[3]采礦工程設計手冊[M].煤炭工業出版社，2012.