煤礦井下避難硐室的設計及位置優化的研究

藺斌斌

（潞安集團潞寧煤業有限責任公司，山西 忻州 036706）

避難硐室的設立就是防止礦難發生時有人無法逃脫而為他們提供臨時躲避空間。避難硐室內可以為受難者提供充足的新鮮空氣、清水和食物等生存要素，為地面的救援取得足夠的寶貴時間。避難硐室在井下作業施工區進行科學的設計和布置是有效地減少事故中傷亡人數的必要措施。

1 避難硐室選址方法

避難硐室與巷道的夾角存在三種布置結構，分別為硐室與巷道45°布置、135°布置、垂直90°布置，如圖1所示。經技術分析和經驗總結發現：發生煤塵或瓦斯爆炸事故時，硐室建設與巷道呈135°方向時受到的爆炸沖擊力最大，其次是垂直90°布置，受力最小的則是硐室與巷道45°布置方式[1]。

圖1 避難硐室與巷道位置圖

（1）根據避難硐室的分類和性質不同位置選擇有所不同。避難硐室根據其使用期限分為永久避難硐室和臨時避難硐室。臨時避難硐室一般建立在采掘區或者撤離線路上，使用期限在一年以內，隨著采掘工位的更換，也隨之一起拆遷換位；永久避難硐室一般建立在撤離線路、大巷、車場，礦難發生時，若人員遠離臨時避難硐室，就可以向著有固定位置的永久避難硐室移動，準確地尋求安全場所，永久避難硐室的使用期限在5年以上，內置永久性的孔道保證充足的空氣。根據避難硐室的使用區域不同分為作業面避難硐室、中央避難硐室、采區避難硐室，作業面避難硐室也是臨時避難硐室的一種，為的是保護作業面工作人員，距離作業面在750m以內，要隨著作業面的遷移而經常拆遷換位；中央避難硐室是永久避難硐室的一種，與上述永久避難硐室的建設位置和建設方法相同；采區避難硐室建設在通往采區安全出口的通道內，建立在工作人員比較集中位置的750m范圍以內，可以使用頂板質量較好、圍巖堅固、支護牢靠的獨頭巷道以及廢棄的存料場、泵房、車庫等[2]。

（2）避難硐室與工作人員的距離設計原則。硐室的基本設計原則就是接近人員比較集中的區域，能夠保證所有人員的活動范圍與避難硐室的最遠距離不超出1000m，并保證在40min內到達，針對瓦斯突出的礦井，硐室的設計距離不能超出500m。

（3）多個避難硐室的設計。一些大型的礦井，井下開采范圍非常大，必須建立多個避難硐室才能保證所有施工人員都包含在其保護的范圍內，若建立多個避難硐室，要保證兩個避難硐室之間的距離在1000～1500m之間。

（4）避難硐室與危險源之間的位置關系。礦井下存在著燃料、炸藥等危險源，還有在危險源附近施工的工作人員，為了保證施工人員的安全，一般在距離施工場地附近設置避難硐室，但這些避難硐室必須遠離危險源100m以上[3]。

（5）根據瓦斯爆炸沖擊力設計避難硐室。經礦難模擬試驗得知，試驗中被沖擊物體側面受力為1MPa，所以避難硐室的抗沖擊能力必須在1MPa以上。

（6）避難硐室與工作面的距離設定。一般情況下避難硐室距離工作面操作位在750m以內比較適宜。瓦斯含量較高的井下避難硐室要設置在防逆流風門外的進風流中，并且和工作面距離不能超出500m。

2 影響煤礦避難硐室選址的各種因素

避難硐室的位置必須進行合理的選擇，才能保證在礦難發生后，讓每一個生存者在最短的時間內能夠到達避難硐室內。必須綜合考慮各種影響因素，對避難硐室的選址進行進一步優化和研究，才能使其發揮最大作用。下面對各種選址影響因素進行分析。

2.1 地質情況的影響因素

（1）根據圍巖的穩定性選址。避難硐室必須建立在圍巖比較穩定的區域，遠離圍巖應力異常區域、高溫區域、透水風險區域以及地質構造帶，避難硐室地面的鋪設必須具有一定的阻燃性能和堅硬度。

（2）根據水文地質條件選址。防止事故中地下涌水造成二次災害，所以避難硐室的建設位置地勢要較高于正常地區，還要遠離易積水區和水患多發區域。在水文地質條件不良，并且存在透水災害隱患嚴重的礦井，或者施工區域距離地面超過300m的礦井，可以將避難硐室建立在最低生產深度的中間地段。

2.2 人類本能因素

（1）向光本能因素。井下礦難發生時，一般情況都會伴隨斷電和塌方，這些因素都會使井下變得一片漆黑，讓逃生人員失去視覺的幫助。為了本能的尋找光亮，逃生人員會向著有光的地點跑去，所以需要安裝帶有蓄電能力的，斷開外接電源后還能照明的應急指示燈，來指引避難者向著避難硐室逃離，并在避難硐室入口安裝聲光設備，引導避難[4]。

（2）人類左轉本能因素。大部分人都習慣使用右側肢體進行工作，因此右側肢體相對發達，在黑暗而慌亂的情形下，大部分人會不由自主的左轉對身體采取保護措施。所以在避難硐室布置時利用人類的這一本能特性，將避難硐室設立在沿逃生路線靠左側一邊，這樣可以幫助逃生者提高快速找到避難硐室的概率。

2.3 其他因素

（1）要保證避難硐室及周圍地面平整。礦井地下環境復雜，存在坡道、坑洼、障礙等不利于逃生的因素。避難硐室的選址，盡量在地勢比較平坦、空曠的區域內，有利于逃生者找到并迅速進入避難硐室，保證避難硐室內的地面平坦，有利于逃生者在避難硐室內部進行下一步的自救設施的操作。

（2）一些位置不允許建設避難硐室。火藥庫、變電所附近、停車點、燃油庫等一些危險地帶不適合避難硐室的設置，還有回風巷道是用來排放瓦斯和其他有害氣體的通道，不宜在此建造避難硐室，這樣逃難者就有可能受到二次爆炸、電擊或有害氣體帶來的更大傷害。

（3）根據自救器的使用時間。在災害發生的第一時間，逃生者會先佩戴防護面具、防護服、氧氣瓶等自救裝備，來抵御礦難中的有害氣體、熱量和沖擊等傷害，在進入避難硐室之前必須保證這些基礎自救裝備不會失效，避難硐室與井下操作人員的距離不宜超出750m，而且對于一些特殊工位，需要設置更近的距離。

（4）支護條件因素。支護設施是用于防止礦井塌方的基礎設備，密布在礦井之中，礦難中的爆炸、燃燒會對支護造成極大的沖擊和損害。支護一旦損壞，造成塌方的可能性就會大大增加，逃生路線會因此而被堵塞，避難硐室要建立在支護條件良好的區域，并且硐室周圍20m以內的支護必須采用阻燃材料。

3 結 論

煤礦井下避難硐室是在礦井發生災難事故時，用于逃生者躲避危險的臨時空間，內部具有能夠保證人們維持生命的空氣、水和食物等重要物資以及避險、逃生設備，尤其是在大型的工作現場，事故發生時井下操作人員無法及時逃離礦難現場，井下避難硐室是井下人員唯一的避難空間，避難硐室的選址位置必須綜合考慮各種影響因素并做到精確、嚴謹，才能讓逃生者在事故發生的第一時間及時找到避難硐室等待救援。