煤礦移動式避難艙標準的研究

1、煤礦移動式避難艙標準的研究摘 要：通過對國外關于礦山用避難艙標準的調研分析及國內外避難艙發(fā)展狀況，總結提出我國煤礦用移動式避難艙應具備哪些功能及特點，并對我國煤礦移動式避難艙的行業(yè)標準提出了比較具體的要求。關鍵詞：避難艙；煤礦；標準一、研究背景由于礦井事故存在破壞力大、事故原因復雜和易引起繼發(fā)性事故等特點，使得礦難發(fā)生后外界無法及時展開救援。而井下由于事故所帶來的中毒、窒息、溺水等構成了“頭號殺手”，許多人員傷亡都是由于遇險礦工不能及時找到安全的避難場所造成的。2006年，美國西弗尼亞州的薩戈煤礦發(fā)生瓦斯爆炸事故，13名礦工被困井下兩天，最終導致12人死亡。這次礦難的發(fā)生促使煤礦公司和美國政府

2、重新對安全標準進行評估。2009年2月22日我國山西焦煤集團屯蘭礦發(fā)生了特大瓦斯爆炸事故，導致74人死亡，其中很多遇難者都是由于爆炸后，井下聚集了大量的一氧化碳，中毒而亡。許多生還的礦工都是在自救器的幫助下才走出長長的巷道，逃離死神的魔爪。因此應將遇險礦工的“被動待援”轉化為“主動自救和外部救援相結合”，在礦山井下作業(yè)面放置具備抗壓、防毒、隔熱、防水并能提供必要生存條件的礦用應急避難艙成為必然。當礦難發(fā)生時，井下遇險人員應迅速撤進應急避難艙避難。目前，在采礦發(fā)達國家，移動時避難艙的應用已經非常普遍，采用可移動式避難艙已經成為加拿大金屬礦安全的基本要求。澳大利亞使用避難艙最為頻繁，在澳大利亞，政

3、府強制要求所有的井工礦井必須使用避難艙。美國的相關法律也要求井工礦井使用避難艙。而在我國，由于還沒有制定相關的標準，對避難艙的生產、檢驗尚無規(guī)范性文件，致使該項應急救援裝備落后于國外，因此制定該裝備的產品標準是非常必要的。該標準的制定對于保護礦工的安全，降低死亡率具有重要意義。二、避難艙的發(fā)展自從1928 年的Hollinger 礦山火災（造成39 人死亡）后，加拿大就出現了初級的避難艙，利用壓縮空氣，通過面具提供呼吸氧氣。20 世紀70年代初南非某金礦的工人在一次礦井火災中碰巧逃到一個有壓縮空氣的盲巷里，首次建立了簡單的避難艙，因而全部獲救。后來，出現了空氣過濾系統，用來清除空氣中的一氧化碳

4、和二氧化碳，降低了這兩者的危害。2006年美國Battelle公司提出了充氣膨脹式避難艙的設想。充氣式避難艙用柔性的材料作為避難艙的塑料墻，塑料墻起到隔熱、隔絕有毒氣體的作用，從而有效的保護入員。但充氣式避難艙由于抗沖擊性比較弱，在生產中很少被采用。目前國際上廣泛應用的是以高強度鋼為材料制造的移動式避難艙，這種避難艙可耐高溫，抗沖擊能力強。三、國際標準情況早在2005年，澳大利亞就制定了金屬礦山用避難艙標準，很多國家如西班牙、法國等都采用此標準應用金屬礦山用避難倉。2007年南非制定了煤礦用避難倉的行業(yè)標準，并開始在全國井工礦推廣使用避難艙。2008年美國MSHA制定了目前世界上最嚴格的避難艙

5、標準。 四、主要研究基礎我們分析了美國、南非、澳大利亞等國關于避難艙的標準，同時調查研究了全球6個國家共15個避難艙生產商的產品，總結我院多年關于應急救援產品的應用經驗，同時在撫順國家煤礦防爆安全產品質量監(jiān)督檢驗中心的多年應急救援產品檢驗經驗的基礎上，總結分析出我國煤礦用移動式避難艙需具備以下主要功能：當避難艙的外部服務（如井下電力、壓風和可飲用水等）被切斷，避難艙就必須獨立地運行，來確保內部避險人員的生存，此時其處于單機運行狀態(tài)。在危險情況下，避難艙被完全斷絕外部供應的情況是存在的。此時避難艙必須為避難艙中的人員提供全面的，獨立的生存支持。這其中包括：（1） 供給可呼吸的空氣。可呼吸空氣可通

6、過避難艙內的氧氣瓶來提供，瓶裝醫(yī)用氧氣可以維持在艙內人員呼吸96h，每人每分鐘提供0.5L的氧氣。使用氧氣燭也是很好的一種供氧方式，它是一種容易貯存和使用方便的固體氧源。它蓄氧量高，類似于液氧的密度，大約是同體積壓縮氧的3倍。氧燭比較穩(wěn)定，不會產生泄露現象，并且具有產氧迅速快、產氧量大、設備體積小、重量輕和貯存期長等優(yōu)點，可作為避難艙應急用的氧源。（2） 維持避難艙的電源。一些避難艙中的空氣監(jiān)測、空氣凈化、照明和電子控制系統都需要電源。在正常情況下，可利用礦井下電力系統供電。在特殊情況下，當礦井電力系統被破壞，可采用專門的外置電池供電，通常外置電池可以利用井下電源重復充電，以備緊急情況下使用。

7、（3）具備空氣調節(jié)和過濾功能氣體傳感器用來實時監(jiān)測避難艙內空氣成分的變化，以便啟動相應的儀器，調節(jié)空氣中各種氣體的比例。因為人員要在避難艙內生存，首先要維持避難艙內空氣中的氧氣濃度在18.5%至23%；其次，避難艙內的二氧化碳的濃度不應高于1%。高溫和高濕度不僅能引起最危險的中暑，還會形成一種緊張的環(huán)境。顯然，避難艙內有不少電力設備、照明設備，外界傳入避難艙的熱量都可能引起避難艙內溫度升高。人體每天產生 7281456kJ的熱量也會促使避難艙內溫度升高。因此避難艙必須具備溫度調節(jié)功能，控制艙內溫度在35以內。當人員與外界隔絕時，由于蛋白質的分解會不斷散發(fā)出硫化氫、氮和各類酸類等氣體。這些有害氣

8、體不僅妨礙呼吸，還會影響神經中樞，引起人頭痛、惡心和嘔吐。因此避難艙必須具備臭氣處理凈化功能，從而消除避難艙內的臭味、異味。（4）避難艙的密封避難艙里面處于正壓狀態(tài)，負壓是不合適的，因為工人不是一次進入避難艙的，這就要求避難艙的門不停地打開和關閉，因為處于正壓，這就防止了一些有害的氣體迸入。另外，如果避難艙封閉不嚴的話，正壓也可防止有害氣體進人。國外學者的研究發(fā)現，密封性不好的避難艙所造成的不利，影響遠遠大于避難艙的門開關數十次所帶來的不利影響。（5）其它功能另外飲用水、急救箱、廁所等在避難艙中也是必不可少的。飲用水可預先儲備，以備緊急情況下使用。在避難艙內，廁所一般為輕型可移動的廁所。另外滅

9、火器、觀察孔，通訊系統，儲藏室（儲藏水、食品、衣物和救援物品等）也應該配備。五、避難艙標準基本要求5.1避難艙和部件：(1) 暴露在礦井大氣中的電氣元件應該符合官方認定的本安標準；安放在避難艙內部的電氣元件必須符合本安標準。(2) 在艙體內部的持續(xù)噪音水平不得超過75分貝的。(3) 在艙體內部或者過渡艙內不得釋放有害或者刺激性的氣體。(4) 避難艙應該設計成能夠用移動的設備，如可用拖車安全的移動到其他位置。(5) 避難艙結構應該設計成能夠承受運輸或操作過程產生的碰撞沖擊。5.2 艙內溫度應該符合以下要求：(1) 要依照制造商的指示和說明的局限性使用，避難艙滿員時的艙內溫度不得超過35。(2)在

10、避難艙達到最大入住率，配置需要部件的條件下，測定艙內溫度，同時應該報告包括計算結果在內的試驗結果。5.3 避難艙應該包括：(1) 雙向通訊設施，礦井通信系統的一部分，可以在避難艙內被使用；它要與額外通信系統相融合，同時也要滿足通信運營商的認可的“應急計劃”中通訊協議的所要求的必要條件。 （2）確保避險人員的充足照明。 （3）有效地處理人體廢物并具有減少令人反感氣味的措施。 （4）急救用品。 （5）修理部件的材料，零件和工具。 （6）滅火器：(i) 符合煤礦井下使用要求的手提式滅火器；(ii) 正確使用滅火涉及如何使用化學品清除有害氣體；(iii) 在部署的時候，使用不產生有害副產品的低毒性滅火

11、劑。4.4 用來存放避難艙、部件和供給品的容器必須是：(1) 密封、防水和防鼠啃咬的；(2) 不使用工具也能輕易打開關閉； (3) 顯著地標記出到期日期和使用說明。六、主要檢測項目及試驗裝置6.1 主要檢測項目1、結構檢測包括空間檢測、過渡艙檢測、抗壓檢測、阻燃檢測、密封性檢測、有害氣體釋放檢測。2、可吸入空氣檢測空氣可維持時間檢測、氧氣濃度檢測、供氣流速檢測、正壓力檢測。3、環(huán)境監(jiān)測 艙內外O2、CO、CO2、CH4等氣體檢測，環(huán)境溫度檢測。4、有害氣體過濾檢測主要過濾CH4、CO及其它有毒有害氣體。5、本安防爆檢測在需要配接其它電氣設備情況下，其它電氣設備如監(jiān)測儀表、燈、通訊設備、電源等必

12、須具有煤安認證。6.2 主要試驗裝置試驗裝置主要由人工呼吸機、加溫增濕器、溫度計、流量計、氣泵、壓力傳感器、溫度傳感器、二氧化碳紅外分析儀、氧氣分析儀、一氧化碳分析儀等組成。試驗裝置示意圖如下：七、總結在我國，每年的礦井事故（尤其是煤礦）都造成大量的人員傷亡，其中絕大多數都是由于災難所形成的有毒煙氣隨風流蔓延，導致井下人員中毒、室息而死亡。而從國外應用避難艙營救被困人員的成功案例來看，在井工礦設立避難艙具有重要意義，的確大大提高了災難情況下人員的生存機會。在我國由于沒有制定避難艙的安全生產行業(yè)標準，煤礦還無法使用井下用避難艙，因此該中國煤礦避難倉安全生產標準一旦被實施，應急避難艙在我國煤礦的應用范圍將會越來越廣，這必將大大促進我國礦井