【正文】 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 1 摘要 本文的設(shè)計(jì)課題題目是“井下救生艙設(shè)計(jì)”。由于近年來，我國煤礦災(zāi)害頻發(fā)，給國家和企業(yè)造成重大人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，因此急需設(shè)計(jì)一種用于礦下工人自救的緊急避難場(chǎng)所，來盡量減少礦難所帶來的危害。正是基于這種思想， 設(shè)計(jì)了煤礦井下救生艙 。 本文對(duì)我國現(xiàn)在煤礦下自救設(shè)施做出簡單介紹，提出井下救生艙的設(shè)計(jì)要求 和技術(shù)參數(shù) ， 分析了救生艙結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)可能遇到的問題，重點(diǎn)對(duì)救生艙艙門的鎖緊機(jī)構(gòu)的方案論證，運(yùn)動(dòng)分析和各部件的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)做出了詳細(xì)分析計(jì)算，并簡述了救生艙的模塊化設(shè)計(jì)思路，艙體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和剛度校核等內(nèi)容。 關(guān)鍵詞： 井下救生艙，模塊化，就生艙門，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 2 Abstract 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 3 目錄 第一章 緒論 ............................................................................................................5 當(dāng)前我國的礦井安全設(shè)施狀況 ......................................................................5 當(dāng)前 發(fā)生井下事故時(shí)礦工的自救狀況 ............................................................5 井下救生艙方案介紹 ......................................................................................6 第二章 救生艙 設(shè)計(jì)參數(shù)要求 ...................................................................................9 第三章 救生艙整體結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) ............................................................................ 11 、外觀形狀設(shè)計(jì) ............................................................................................ 11 整體尺寸設(shè)計(jì) ............................................................................................... 12 艙體尺寸的約束條件： .......................................................................... 12 、救生艙結(jié)構(gòu)要求： ............................................................................... 14 、救生艙內(nèi)部尺寸設(shè)計(jì) ........................................................................... 14 、通用段長度設(shè)計(jì)方案 ........................................................................... 14 艙體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： ........................................................................................... 16 第四章 模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .......................................................................................... 19 模塊化設(shè)計(jì)思路 .......................................................................................... 19 生存艙結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ........................................................................................... 19 初步確定艙體尺寸 ................................................................................. 19 校核其縱向剛度 ..................................................................................... 20 校核其橫向剛度 ..................................................................................... 22 第五章 救生艙艙門的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ............................................................................... 25 救生艙艙門方案確定： ................................................................................ 25 主艙門方案 : ........................................................................................... 25 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 4 過渡艙門結(jié)構(gòu)方案： .............................................................................. 27 應(yīng)急門方案 ............................................................................................ 28 、各艙門結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算： .............................................................................. 30 主艙門結(jié)構(gòu)計(jì)算： ................................................................................. 30 緩沖門結(jié)構(gòu)計(jì)算 ..................................................................................... 46 緊急門結(jié)構(gòu)計(jì)算 ..................................................................................... 53 致謝 ........................................................................................................................ 67 參考文獻(xiàn) ................................................................................................................. 68 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 5 第一章 緒論 “礦難”這個(gè)詞對(duì)于大多數(shù)中國人來說已經(jīng)不陌生了?！暗V難”，顧名思義就是礦山災(zāi)難或者礦井災(zāi)難，之所以稱其為災(zāi)難，是因?yàn)槠渚哂幸韵氯齻€(gè)特點(diǎn)：第一個(gè)特點(diǎn)是一次死亡人數(shù)多。礦難造成的人員死亡，少則十幾人， 多則上百人，其嚴(yán)重度相當(dāng)高，往往是礦難發(fā)生后人員生還的概率很小，甚至全軍覆沒。第二個(gè)特點(diǎn)是難以預(yù)報(bào)、預(yù)防。礦難的發(fā)生具有不可預(yù)測(cè)性。由于無法預(yù)測(cè)礦難，對(duì)于礦難的預(yù)防也就具有相當(dāng)大的難度，常常是無的放矢，難以實(shí)現(xiàn)有效的預(yù)防。第三個(gè)特點(diǎn)是救援難度大。礦難發(fā)生的地點(diǎn)往往地形十分復(fù)雜，常常是在地下幾百米，甚至上千米的地方，而且伴隨有坍塌、透水、火災(zāi)、爆炸等狀況，這就使得礦難的救援難度極大。由于具有以上三個(gè)特點(diǎn)，使得礦難成為礦山事故中最為嚴(yán)重的事故，也成為人們最為關(guān)注的事故。當(dāng)前我國的礦山井下事故多發(fā)，這顯示出我國礦 山礦井安全設(shè)施及礦工自救狀況不容樂觀。 當(dāng)前我國的礦井安全設(shè)施狀況 安全設(shè)施是確保礦山企業(yè)安全生產(chǎn)的基本物質(zhì)保障，是減少事故發(fā)生的最有力措施。礦山井下安全設(shè)施包括預(yù)防事故發(fā)生的安全設(shè)施和事故救援的安全設(shè)施。前者主要用于防止減少事故的發(fā)生，如安全帽、防爆電器、防墜設(shè)施、瓦斯報(bào)警裝置等。后者主要用于井下事故發(fā)生后 ， 礦工 們 的自救，如呼吸器等。當(dāng)前我國各類礦山企業(yè)普遍存在著安全投入嚴(yán)重不足，安全技術(shù)裝備老化、落后、帶病運(yùn)轉(zhuǎn)、安全性能下降、抗災(zāi)能力差、不能及時(shí)有效的預(yù)防和抗御事故災(zāi)害的現(xiàn)象。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前 僅國有重點(diǎn)煤礦“一通三防”欠賬就高達(dá) 40多億元，民營企業(yè)的安全投 ^就更少或者沒有。 當(dāng)前發(fā)生井下事故時(shí)礦工的自救狀況 近年來我國頻繁發(fā)生重大、特大礦山井下事故。從歷次井下事故發(fā)生后的情況來看，當(dāng)前發(fā)生井下事故時(shí)礦工的自救能力及其低下。井下事故一旦發(fā)生，井下的礦工只有兩種河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 6 求生的方法：第一種就是及時(shí)撤出發(fā)生事故的礦井，回到地面上。第二種就是呆在井下等待救援。從實(shí)際情況來看，這兩種方法都不可能實(shí)現(xiàn)井下礦工的有效自救。第一種方法雖然是主動(dòng)的自救，但是在大多數(shù)情況下卻根本行不通。這是因?yàn)椋? 1)大多數(shù)井下事故發(fā) 生后，都會(huì)造成巷道坍塌，封堵住通往礦井外面的通道，使得在井下作業(yè)的礦工被困，根本無法逃出礦井。 2)發(fā)生井下事故后即使巷道沒有被封堵住，也會(huì)造成并下的通風(fēng)和安全設(shè)施部分或大部分被毀壞，巷道內(nèi)道路不暢、照明不佳、有毒有害氣體濃宦超標(biāo)等情況。 在上述情況下，礦工要想逃出礦井必須冒極大的生命危險(xiǎn)。 第二種方法也難以保證礦工的生命安全。因?yàn)樵诤芏嗲闆r下，發(fā)生井下事故后并下的設(shè)施遭到毀壞，巷道坍塌，這使得井外人員的救援活動(dòng)需要很長時(shí)間，少則幾天，多則十天半個(gè)月。被困井下的礦工由于缺少食物和水，加上井內(nèi)不斷積聚的有毒有 害氣體和粉塵，生命受到極大的威脅。很多被困幾百米甚至幾千米深的礦井里的礦工由于得不到及時(shí)的救援而活；舌被悶死、燒死、溺死、餓死，而地面上的人卻無能為力。綜合以上分析來看，我國當(dāng)前礦山的安全設(shè)施狀況和井下礦工自救的能力都急需改善和提高，而這其中提高井下人員在發(fā)生井下事故后的自救能力，是一條可以大大減少事故造成的人員傷亡的途徑。 井 下救生艙方案介紹 井下救生艙這一想法的產(chǎn)生，與當(dāng)前我國礦山事故頻發(fā)的背景有關(guān)。從各類井下事故發(fā)生的特點(diǎn)和那些在井下事故中幸存的人們的講述來看，被困井下的人中其實(shí)只有很少 —部分是 死于事故發(fā)生的瞬間，大部分人是由于長時(shí)間被困井下而被悶死、餓死、凍死、渴死的。 （ 1） 井下救生艙的設(shè)計(jì)思路如下： 1)為了使井下作業(yè)人員在發(fā)生井下事故時(shí)能夠在最短的時(shí)間內(nèi)躲避到 — 個(gè)安全的地方，同時(shí)也為了自韻多為接下來的事故救援提供大量有效的信息并爭取盡可能多的救援時(shí)間，在礦井內(nèi)適當(dāng)?shù)牡攸c(diǎn)設(shè)置若干個(gè)井下救生艙。這樣，當(dāng)井下事故發(fā)生后，無法逃出或河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 7 者不適宜立即逃出礦井的作業(yè)人員可以就近進(jìn)入井下救生艙，在最短時(shí)間能將并下人員與危險(xiǎn)隔離開來。 2)進(jìn)入井下救生艙的人員可以在那里與井上人員取得聯(lián)系，報(bào)告并下發(fā)生事故的情 況，并通過救生艙上的設(shè)施實(shí)時(shí)搜集井下信息，提供給救援 ^員。在救援人員實(shí)施救援行動(dòng)期間，救生艙內(nèi)的人員只需靜心等待。 3)井上人員接到井下救生艙內(nèi)的人員提供的信息后，確定井下人員的位置，并研究確定救援方案，開始救援。如果由于井下條件太復(fù)雜，估計(jì)救援活動(dòng)要持續(xù)較長時(shí)間時(shí)，可以應(yīng)救生艙內(nèi)人員的要求，通過救生艙上的專用管道向艙內(nèi)人員提供水和食物，直到救援行動(dòng)結(jié)束。井下救生艙適用于那些礦井內(nèi)發(fā)生坍塌、冒頂、瓦斯或者粉塵爆炸、透水等事故而被困并下無法逃出的人員的救生，也適用于在以上事故發(fā)生后，不適宜立即逃出井外(例如， 由于坍塌、冒項(xiàng)或者爆炸還在繼續(xù)，逃出井外需要冒極大的生命危險(xiǎn)的情況 )人員的 逃生。井下救生艙應(yīng)該可以適應(yīng)各類井下事故的特點(diǎn)，具有抗擠壓、抗沖 擊、耐高溫、防水浸、密封性能好等特點(diǎn)，并具備通風(fēng)排氣、通信供電、供水供食、溫度調(diào)節(jié)等設(shè)施和功能?？傊?，井下救生艙是一個(gè)安全 性 、可靠性高的救生設(shè)備。 (2) 井下救生艙的特點(diǎn) 井下救生艙是針對(duì)各類礦山井下事故的特點(diǎn)而設(shè)計(jì)的，因而能夠適應(yīng)各類井下事故發(fā)生后人員的救生。井下救生艙具有以下～些特點(diǎn)： 1)能夠在井下創(chuàng)造 — 個(gè)安全的小環(huán)境。由于井下救生艙本身具有抗擠壓、抗沖擊、耐高溫 、防水浸、密封性能好等特點(diǎn)，因而使其成為一座堅(jiān)固的“堡壘”。它的抗擠壓性能，再加上對(duì)其設(shè)置地點(diǎn)巷道的特殊處理，使其可以很容易抵抗巷道坍塌、冒頂片幫等事故的擠壓：它的耐高溫、抗沖擊性能使其在一定程度上可以抵抗瓦斯爆炸或者粉塵爆炸后形