地下礦山緊急避險設施的方案研究

李丹

近年來我國經濟持續、快速發展，對礦產資源的需求量劇增，礦產資源勘探、開發力度不斷加大，礦井生產規模、開采難度進一步增加，非煤礦山安全生產面臨嚴峻的形勢和挑戰。據統計，截至2015年底，全國共有生產礦山75937座，在建礦山10239座；生產礦井：按礦產資源分，金屬礦6874座，占9.05%；非金屬礦67716座，占89.18%。

為了避免和減少地下生產礦山安全生產事故的發生，根據《國家安全生產監督管理總局關于切實加強金屬非金屬地下礦山安全避險“六大系統”建設的通知》的要求，水文地質條件中等及復雜有透水風險的地下礦山，生產中段在地面以下垂直高度超過300m的礦山，距中段安全出口超過2000m的生產中段，均應設緊急避險設施。

一、緊急避險設施介紹

緊急避險設施是指永久性和便攜式安全救生艙，為井下遇險人員提供一個安全和可以呼吸的環境，安全救生艙的基本功能是一旦井下發生巖崩、火災、透水、爆炸等事件時，能夠防止有毒氣體的進入，并提供呼吸空氣的來源，以保持生命。已經成為井工礦逃生和救援策略的一個必要的部分。

目前，國內礦山主要使用的應急避難設施主要有以下三種類型：

（1）永久性固定避難所：在礦井巷道兩側地層中直接挖掘而成，主要布置在主巷或逃生路線上。利用貫穿到地面的鉆孔，向避難所內持續提供輸送新鮮空氣，并實現與地面的通訊。

（2）臨時性固定避難所：在礦井工作面附近的巷道中挖掘而成，依靠氧氣瓶等設備為避難所提供一定時間的氧氣。當該工作面停產后，臨時性避難所即被廢棄，避難所內密封門、氧氣瓶、通訊、監測儀器等設備被轉移到新的臨時避難所中。

（3）可移動式救生艙：多數為艙體式結構，具有行進裝置或者吊裝、拖曳部件，能在巷道中移動，隨工程進度不斷改變位置。氧氣瓶、通訊、監測儀器等設備均安裝在艙體內。

緊急避險設施的選址，必須從工作地點到避難所行走難易程度，如巷道高度、傾角、設備設施布置、人員方向迷失的可能性等；逃入避難所所需時間；隨身佩戴自救器維持時間。緊急避險設施的容積，應能夠容納該服務區域內可能出現的所有人員，且每人占有容積不小于0.6m3。緊急避險設施結構，為兩道風門結構，以便形成風障，防止有毒有害氣體侵入。內部應具備的設施，必須有供氧、通訊、報警設備及自救器、飲用水等，有效防護時間8～24h。

為了幫助礦工在低可視的環境下進入避難所，一般應采用三種指示：聲指示：在避難所入口設置警報器；光指示：在避難所入口處設立報警燈；物理指示：從工作地點到避難所設置生命繩。

二、遼寧某礦井下30人避災硐室建設方案

（一）選址

設置在井下350m中段井底車場附近。

（二）避災硐室平面布置

總體：長×寬×高16.2mX3.5mX2.7m：過渡室：長×寬×高=2m×3.5m×2.7m；生存室：長×寬×高10.2m×3.5m×2.7m：衛生間：長×寬×高=1.5m×1.5m×2，2m：備用蓄電池室：長×寬×高=1.5mX2mX2.2m；應急器材、食品、氧氣瓶間：長×寬×高=2，5m×3.5m×2.7m。

（三）支護方式

根據選址處巖體的硬度及礦壓情況，整個避災硐室斷面形狀為直墻拱形，硐室內壁采用素噴漿支護。

（四）系統構成

（1）防火防爆系統。避難硐室的防火防爆系統包括防火防爆密閉門和防火防爆密閉墻，要求該系統能夠高溫和抗沖擊波的破壞。要求防爆密閉門的開啟應遵循靈活、快捷、手動、密閉性良好等原則。第一道密閉墻掏槽深度為0.3m，防火防爆密閉墻厚度1_Om；第二道密閉墻掏槽深度0.3m，密閉墻厚度0.5m。上述兩道密閉墻必須四周掏槽，并施工錨桿與周邊巖體密室。密閉墻均為鋼筋混凝土結構。

（2）密閉緩沖系統。避難硐室內的密閉緩沖系統包括外層防爆密閉門、墻；緩沖空間內的二道密閉門；避難硐室四周的密閉緩沖層。該系統能夠防止毒害氣體的滲入，緩解礦壓和周圍采動對硐室整體結構和支護的破壞。

（3）氣幕、水幕隔絕系統。外層防護門入口處上方設置的氣幕、水幕系統能夠有效防止毒害氣體伴隨避難人員的進入而污染避難硐室內部的空氣，防止火苗進入避難硐室。

（4）供氧系統。自供氧式避難硐室采用“多級供氧”方式，保證硐室內部的氧氣需求。包括井下壓風供氧和氧氣瓶供氧。

（5）通信系統。保證硐室內至少兩種有線通訊方式，礦用電話2臺，礦用紅外線攝像儀2臺，利用現有的電話并結合災害報警系統，及時匯報避難硐室內的人員情況，等待救援的到來。

（6）監測監控系統。避難硐室內多合一監測監控設備能夠同時監測硐室內部及外部的CO、CO2、O2、溫度和濕度的含量變化，并在以上環境參數超限時發出警報功能，提醒硐室內的人員采取相應的措施保證環境的穩定。設置數據接口，與井上監測平臺對接，將檢測到的艙內氣體環境參數傳輸到井上。設置人員管理系統終端2臺，以監控避難人員數量。

（7）附屬系統。附屬系統能夠保證救援人員到來之前，維持硐室內避難人員的基本生活需求，包括照明系統、動力系統、水、食物、衛生設備、標志標識、急救箱、滅火器、自動蘇生器、自救器等。

三、對緊急避險設施建設的幾點建議

救生艙等避難所是生命工程，要求高技術含量和高可靠性。相關技術裝備的引進和相關領域技術的采用應根據中國礦山的特點，在設備研發過程中雖經大量試驗，也需通過實用不斷優化調整，以最大限度保證避險人員的生命安全。

具備較高起點。在充分借鑒發達國家成功經驗和做法的基礎上，將潛艇、船舶、高樓逃生等領域的一些高新技術用于井下避險設施的研發。

相關領域的單位參與。除傳統礦用產品研發領域的單位開展研發外，相關領域的機構參與緊急避險設施的研究，尤其是移動式救生艙研究，推動整體水平的提高。