對(duì)煤礦井下永久避難硐室內(nèi)部配置的研究

楊建華

佳木斯職教集團(tuán)

對(duì)煤礦井下永久避難硐室內(nèi)部配置的研究

楊建華

佳木斯職教集團(tuán)

煤礦井下永久避難硐室在配置上應(yīng)遵循可靠、實(shí)用的基本原則，其壓風(fēng)供氧、供水、供電和通信應(yīng)從地面單獨(dú)引入硐室，在硐室入口密閉的條件下，這樣的避難硐室可在發(fā)生礦難的第一時(shí)間內(nèi)迅速由地面向硐室內(nèi)的避難人群提供可靠德 壓風(fēng)供氧，有效地避免由于礦難救助時(shí)間長(zhǎng)，自備氧耗盡所導(dǎo)致的井下避難人員的大量傷亡。

礦井；永久避難硐室；避災(zāi)系統(tǒng)

前言

硐室是“巖石里面的房屋”之意，當(dāng)我們?cè)诿旱V的礦井巖層中打通一定的空間，兩側(cè)安裝好防爆密閉門，向硐室內(nèi)通入可供人呼吸的氧氣（也就是“壓風(fēng)”），配之以水、電、食物，它就構(gòu)成了一個(gè)井下避難所，在礦難發(fā)生時(shí)能有效地防止井下工作人員的大量傷亡。這種避難所在國(guó)際采礦業(yè)已經(jīng)普遍運(yùn)用。且收效良好，已經(jīng)報(bào)道的智利礦難就說明了這種場(chǎng)所的避險(xiǎn)作用。按照這種避險(xiǎn)基本思路，我國(guó)也在各大礦區(qū)全力推廣井下可移動(dòng)式救生艙和建立井下永久避難硐室，其原理相同，但由于井下永久避難硐室易于煤礦自行施工，容量大、成本較低，故成為各個(gè)煤礦的避險(xiǎn)設(shè)施的首選。

本文在硐室內(nèi)部設(shè)施配置上對(duì)當(dāng)前我國(guó)井下永久避難硐室內(nèi)部配置的基本現(xiàn)狀進(jìn)行一下簡(jiǎn)單的分類，并給予了基本分析，在此基礎(chǔ)上對(duì)各類配置進(jìn)行對(duì)比，從中找出筆者認(rèn)為比較合理的基本配置作為我本人對(duì)煤礦井下避難硐室在內(nèi)部配置上的研究結(jié)論，供各級(jí)管理部門、設(shè)計(jì)部門及使用部門進(jìn)行參考，如有謬誤，請(qǐng)多指教。

一、當(dāng)前煤礦井下避難硐室各類配置的基本現(xiàn)狀

在成此文之前，筆者對(duì)我國(guó)煤炭大省山西、陜西的部分煤礦進(jìn)行了走訪并實(shí)地參與了井下避難硐室的安裝。對(duì)于永久避難硐室，它應(yīng)該包含如下基本因素：

1、在井下巖層中掘出空間（打洞），通常都在距地面大于200米的巖層中。

2、掘后按照土建施工圖紙進(jìn)行施工，一般都為兩層，第一層為錨噴，厚度約為100mm；第二層為混凝土發(fā)碹，厚度約為600mm。形成的硐室大多為三間，中間為主硐室，供避難人群休息，兩側(cè)為過渡硐室，用以容納硐室的主要設(shè)備（如氣瓶、過濾器等）。

3、都有兩道防爆密閉門和兩道密閉門，且經(jīng)過防爆沖擊試驗(yàn)為合格品。

4、都具有保持硐室內(nèi)外氣壓平衡的排氣系統(tǒng)，且整個(gè)硐室具有排水系統(tǒng)、壓風(fēng)系統(tǒng)、供水系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、通信系統(tǒng)。

上述幾條是煤礦井下用久避難硐室構(gòu)成的基本要素，如果土建施工達(dá)不到上述要求的則不能稱為永久避難硐室。

通過對(duì)山西臨汾礦區(qū)和陜西華亭集團(tuán)的一些煤礦的走訪，所到之處的永久避難硐室都基本滿足上述基本要求，因此在配置的研究上具備了基本前提。

永久避難硐室，土建的結(jié)構(gòu)形式大同小異，但在內(nèi)部設(shè)施的配置上卻有著很大的差異，筆者走訪的臨汾礦區(qū)的7個(gè)煤礦和華庭集團(tuán)的3個(gè)煤礦中硐室配置的基本狀況如表1所示：

表1、10家煤礦永久避難硐室配置狀況

由上表看出，地面打孔的有兩家，而巷道接入的有8家。所謂地面打孔是指用鉆機(jī)從地面鉆孔然后下入內(nèi)徑不小于300mm的無(wú)縫鋼管做孔壁，將壓風(fēng)管、供水管、照明電纜、通信電纜從地面經(jīng)打通的孔道直接送入硐室，一切由地面供給。這樣做的好處是不管礦難中巷道破壞的有多么嚴(yán)重，供給硐室的壓風(fēng)、水、電均不受影響，是一種可靠的配置，缺點(diǎn)是成本較高。而巷道接入是指整個(gè)硐室的壓風(fēng)、供水、供電、通信均從井下的壓風(fēng)、供水、供電、通信系統(tǒng)中接入。如果礦難中井下系統(tǒng)遭到破壞，將危及到硐室，一旦硐室的自備氧消耗完畢之后，避難人群的生命保障便有后顧之憂。因?yàn)橐坏┚掳l(fā)生瓦斯爆炸，爆炸之后其有毒氣體消散的時(shí)間非常緩慢，或者是井下有水災(zāi)時(shí)更給救援帶來了不便。因此，當(dāng)眾多的避難人群消耗掉自備氧氣之后，而可供呼吸的壓風(fēng)供氧系統(tǒng)又在爆炸中被摧毀，則硐室內(nèi)的人群呼吸便無(wú)法維持下去，會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。

這是我們根據(jù)煤礦井下狀況所遇到的基本分析，但在實(shí)際的硐室施工過程中，有很多礦井其作業(yè)巷道距離地面較遠(yuǎn)，尤其是黑龍江的煤礦，很多在井下采取多水平掘進(jìn)、由地面打孔，鉆孔距離有的高達(dá)700-800米，透過巖層的鉆孔成本較高，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，所以壓風(fēng)的引入也是難度較大，地面的情況地面下部的地質(zhì)狀況以及高昂的打孔成本都決定地面打孔對(duì)某些煤礦的確存在較大的困難。

當(dāng)壓風(fēng)、供電、供水、通信系統(tǒng)由地下巷道直接引入時(shí)，其施工方便，成本低，加之硐室的內(nèi)部又配備了可供避難人員呼吸120小時(shí)的自備氧氣，所以很多煤礦采用巷道接入壓風(fēng)、供水、供電、通信系統(tǒng)，這也是根據(jù)煤礦自身情況的一種選擇，筆者認(rèn)為它避險(xiǎn)可靠率在80%，因?yàn)橥ǔＴ?20小時(shí)之內(nèi)救援人員是可以抵達(dá)礦難現(xiàn)場(chǎng)的。

在硐室內(nèi)部避險(xiǎn)設(shè)施的配置上，有70%的煤礦選擇了安裝空調(diào)系統(tǒng)，其作用是降溫除濕與空氣凈化，其冷卻方式無(wú)論是二氧化碳CO2制冷還是蓄冰制冷，筆者認(rèn)為都不是避難硐室的主要配置，最關(guān)鍵的配置還是壓風(fēng)的可靠性問題。當(dāng)生存得到保障時(shí)，再簡(jiǎn)易的內(nèi)部配置同樣可以達(dá)到避難救命的功能。這是本文所要表達(dá)的基本觀點(diǎn)。

二、對(duì)井下永久避難硐室的配置類型的基本研究

1、煤礦井下永久避難硐室的內(nèi)部配置的基本內(nèi)容

按照國(guó)家對(duì)煤礦井下避難硐室的基本要求，通過設(shè)計(jì)實(shí)踐，筆者認(rèn)為井下永久避難硐室內(nèi)部配置的基本內(nèi)容由如下基本要素構(gòu)成：

①硐室的避險(xiǎn)人員的數(shù)量，它決定了一個(gè)硐室是采用實(shí)用配置還是采用高標(biāo)配置。

②礦井的危險(xiǎn)狀況，是否為“煤與瓦斯突出”礦井，也就是說危險(xiǎn)級(jí)別不同，其硐室內(nèi)部配置上決定是否加裝一些選裝件，如空氣凈化裝置、降溫裝置（空調(diào)機(jī)）、人員定位裝置。

③內(nèi)部的壓力調(diào)節(jié)及排水系統(tǒng)，其壓力調(diào)節(jié)至少要有兩套手動(dòng)泄壓裝置，目前又有新的自動(dòng)泄壓裝置來對(duì)硐室內(nèi)部氣壓進(jìn)行調(diào)節(jié)。

④所有硐室都必須有壓風(fēng)與氣幕噴淋裝置、手動(dòng)泄壓裝置、自動(dòng)排水裝置、照明裝置、自救裝置（自救器）、休息座椅、供水系統(tǒng)，因?yàn)檫@是維持生命必須的基本條件。

2、配置類型

所謂配置類型筆者認(rèn)為有如下類型可供制作標(biāo)書時(shí)參考：

①地面打孔型，這類硐室內(nèi)部配置時(shí)可考慮適當(dāng)減少選裝件，一般考慮到成本可不設(shè)降溫除濕（空調(diào)）和供氧裝置，應(yīng)能容納較多人數(shù)（80-100人），這類配置也成為實(shí)用性配置。

②標(biāo)配型，所謂標(biāo)配，是指配置空調(diào)機(jī)完成降溫并完成空氣凈化，內(nèi)部還配備自備氧（瓶裝）并設(shè)有壓縮空氣保壓系統(tǒng)，另外室內(nèi)還必須配置自動(dòng)泄壓裝置。

③低配型，所謂低配型是指在配置上除了壓風(fēng)和氣幕噴淋裝置、斜壓系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、供水供電通信系統(tǒng)外，其余均不配置，此類硐室配置低、造價(jià)低，但基本功能尚可，屬經(jīng)濟(jì)型永久硐室，由煤礦根據(jù)自身情況確定。

3、說明

煤礦井下避難硐室的內(nèi)部配置，當(dāng)前國(guó)際上和國(guó)內(nèi)均無(wú)成型的經(jīng)驗(yàn)和規(guī)范，除了國(guó)家安監(jiān)局對(duì)井下避難設(shè)施有一個(gè)初步的基本要求外，具體細(xì)節(jié)，各種形式均無(wú)詳細(xì)的規(guī)范，很多問題都是通過邊設(shè)計(jì)、邊施工、邊改正來使配置盡量趨于合理，筆者從設(shè)計(jì)到安裝的全過程中，逐步體會(huì)到一個(gè)永久性的井下避難硐室的內(nèi)部配置是非常關(guān)鍵的，它涉及到整個(gè)硐室在避險(xiǎn)中的成效。因此筆者對(duì)該配置的初步研究知識(shí)表達(dá)了本人的觀點(diǎn)，希望能夠拋磚引玉，啟迪智者。

三、本文的主要觀點(diǎn)和結(jié)論

煤炭是國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的主要能源，但煤炭的生產(chǎn)往往伴隨著一定的危險(xiǎn)性，在煤與瓦斯突出的礦井中，瓦斯?jié)舛雀?，?dāng)井下發(fā)生瓦斯爆炸時(shí)會(huì)危及到井下工作人員的生命安全。隨著黨的“以人為本”的政策實(shí)施，政府正在密切關(guān)注煤礦礦工的作業(yè)安全，井下永久避難硐室就是體現(xiàn)了關(guān)愛礦工的生命安全。目前，全國(guó)煤炭系統(tǒng)都在認(rèn)真貫徹中央的“煤礦建設(shè)井下避險(xiǎn)設(shè)施”的指示精神，修建井下避難硐室，由專業(yè)生產(chǎn)廠家制造井下避難硐室設(shè)備并現(xiàn)場(chǎng)安裝，同時(shí)負(fù)責(zé)井下工作人員進(jìn)行硐室使用的培訓(xùn)。在對(duì)井下避難硐室內(nèi)部設(shè)施的配置上，通過設(shè)計(jì)和調(diào)查研究，我個(gè)人認(rèn)為在井下永久避難硐室的配置上盡量遵守如下配置原則：

1、盡量在人數(shù)上應(yīng)達(dá)到80-100人的容納規(guī)模，以降低土建成本。

2、一般情況下盡量采用標(biāo)準(zhǔn)配置，使硐室內(nèi)部設(shè)施配置齊全，以提高生存質(zhì)量。

3、為便于硐室管理和維護(hù)，最大限度地降低硐室造價(jià)，亦可采用低配置硐室，雖然該類硐室沒有空調(diào)系統(tǒng)、沒有自備氧氣和壓縮空氣補(bǔ)壓系統(tǒng)，但其壓風(fēng)和氣幕噴淋系統(tǒng)、供水排水系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、通信系統(tǒng)完備，仍然可以具備避險(xiǎn)的基本功能，這對(duì)于大礦、多硐室分布是比較理想的經(jīng)濟(jì)配置形式。

上述三條是我個(gè)人在硐室的設(shè)計(jì)和安裝過程中通過井下實(shí)踐，考察所形成的井下永久避難硐室內(nèi)部設(shè)施配置的基本觀點(diǎn)，愿與業(yè)界同仁和煤礦的朋友們進(jìn)行交流，以便推陳出新，形成合理的硐室配置機(jī)制。

下面，本文就井下永久避難硐室內(nèi)部設(shè)施配置這個(gè)研究課題給出我個(gè)人的結(jié)論：

第一條：井下永久避難硐室是為了礦難避險(xiǎn)而建設(shè)，因此，千頭萬(wàn)緒歸根結(jié)底就是一句話，“進(jìn)入硐室，生命無(wú)憂”，故壓風(fēng)系統(tǒng)必須可靠。在配置上應(yīng)首選地面向硐室直接打孔送風(fēng)、水、電。

第二條：推薦低配硐室，簡(jiǎn)化硐室管理、維護(hù)、保養(yǎng)并降低硐室造價(jià)。

第三條：必須配置足夠的救生食品和飲用水，一般應(yīng)保證120小時(shí)的身體消耗（5天5夜），不能低于這個(gè)配置數(shù)。

[1]關(guān)于煤礦井下緊急避險(xiǎn)系統(tǒng)建設(shè)管理有關(guān)事項(xiàng)的通知，國(guó)家煤礦安監(jiān)局，2012-1-20

[2]聞邦椿.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).機(jī)械工業(yè)出版社，2012-07

[3]煤礦安全手冊(cè)，國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局，煤炭工業(yè)出版社，2005-12-01

所以該零件的凸模刃口各部分尺寸按上述凹模的相應(yīng)部分尺寸配做，保證雙邊間隙值在之間。

⒉制件的中間沖孔部分以凸模為基準(zhǔn)，配做凹模，則

所以該零件的凹模刃口各部分尺寸按上述凸模的相應(yīng)部分尺寸配做，保證雙邊間隙值在之間。

㈤ 計(jì)算制件的壓力中心

此工件的形狀較為復(fù)雜，且為不規(guī)則圖形，為了保持壓力機(jī)滑塊和模具的受力中心一致，避免壓力機(jī)的導(dǎo)軌急劇摩擦，縮短壽命，必須計(jì)算工件的壓力中心。

根據(jù)公式

三、制件沖壓模具的設(shè)計(jì)構(gòu)成

㈠模架的選取

模架采用后側(cè)導(dǎo)柱導(dǎo)套的形式

⒈上下模板的選取

上下模板材料均選用HT200：上模板的尺寸為：240*200*50（mm）

下模板的尺寸為：240*200*60（mm）

⒉導(dǎo)柱、導(dǎo)套、模柄的選取

導(dǎo)柱的尺寸規(guī)格選用直徑為40h6*200*58 (mm)

導(dǎo)套的尺寸規(guī)格選用直徑為40*95 (mm)

模柄的尺寸規(guī)格選用直徑為60*180 (mm)

㈡凸模、凹模、凸凹模的尺寸選取

凸模的長(zhǎng)度取60(mm)，用固定板進(jìn)行化學(xué)固定，由于直徑為22 (mm)的沖頭尺寸較大，長(zhǎng)期沖壓可能松動(dòng)或脫落，故設(shè)計(jì)一個(gè)螺釘進(jìn)行固定，螺釘?shù)囊?guī)格選用M6*20(mm)。凹模的厚度取40(mm)，凹模采用螺釘和銷固定，螺釘?shù)某叽缫?guī)格為M8*45(mm)，銷的尺寸取直徑8*40 (mm)。凸凹模的凹模刃口尺寸取9(mm)。

㈢固定板、墊板的選取

固定板的厚度取20(mm)，墊板的厚度取15(mm)

㈣卸料裝置的選取

頂板的厚度為10(mm)推件器的厚度為14(mm)，推件器和頂板之間采用螺釘固定，螺釘?shù)囊?guī)格為M6*15(mm)，卸料板的厚度為15(mm)，卸料板采用卸料螺釘固定在上模座上，卸料螺釘?shù)囊?guī)格為M8*45(mm)。卸料力采用橡皮施加，橡皮直徑的計(jì)算如下：

F --所需工作壓力 P - -壓縮10~35%時(shí)的餓單位壓力

㈤定位裝置的選取

條料的送進(jìn)過程中采用三個(gè)活動(dòng)擋料銷進(jìn)行定位，活動(dòng)擋料銷的規(guī)格為直徑10*20(mm)，彈簧選用為直徑1．2*12*35(mm)。

參考文獻(xiàn)

[1]彭文生，黃華梁，王均榮，黎桂英主編.機(jī)械設(shè)計(jì).長(zhǎng)沙：湖南科學(xué)技術(shù)出版社，1993

[2]吳宗澤主編.機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1988

[3]徐灝主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1991