【正文】 家煤礦安監(jiān)局關(guān)于《建設(shè)完善煤礦井下安全避險“六大系統(tǒng)”的通知》，（安監(jiān)總煤裝（ 2020） 146號）等相關(guān)文獻資料規(guī)定，對井下救生艙提出以下技術(shù)要求： 項目 參數(shù)要求 額定人數(shù)，人 12 額定防護時間， h 96? 抗沖擊力， MPa ? 抗爆炸沖擊力， MPa 2? 瞬時耐高溫能力（ ? ）， C? 1200 艙外持續(xù)耐高溫能力， C? 55? 艙內(nèi)持續(xù)溫度， C? 32 2?? 艙內(nèi)持續(xù)濕度 85%? 最大耐水壓力， MPa 人均占有容積， 3m 艙內(nèi)正壓力， Pa 200— 300 供電電壓， V 380/660/1140 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 10 艙內(nèi)設(shè)備啟動時間， s 20? 艙內(nèi) 2O 含量， % ~ 艙內(nèi) 2CO 含量， % ? 艙內(nèi) CO含量， % 624 10??? 艙內(nèi) 4CH 含量， % ? 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 11 第三章 救生艙整體結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計 、外觀形狀設(shè)計 救生艙用于發(fā)生礦難后礦工們的緊急避難場所，需要固定在井下巷道內(nèi)的某個位置，因此其外形應(yīng)該與巷道整體外形相匹配，根據(jù)查閱資料，類比市場上各廠商所生產(chǎn)的救生艙，得出兩種方案可供選擇： 方案一： 救生艙結(jié)構(gòu)形狀如下： 該方案 中 艙體采用長方形， 底部裝有滑靴或滾輪，以便于在巷道內(nèi)移動， 上端 由 兩個傾斜成 45度的側(cè)板與頂板連接，其優(yōu)點是加工方便，可直接用型鋼焊接成型，減少加工成本 ，缺點是頂端焊接的位置，在受到爆炸沖擊波時，可能發(fā)生強度不足的現(xiàn)象。井下救生艙可以給被困井下的人員提供這樣一個前提。由于救生艙有足夠的安全性，可以使被困人員不受艙外各種危險的侵襲，加上有井外不斷供應(yīng)的空氣、水和食物，在這種條件下，井下被困人員可以生存十幾天，甚至一個月以上，這就為救援活動贏得了足夠充分的時間。井下事故的救援一直是一項非常艱難的工作，因為河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 8 人們必須在最短的時間內(nèi)將被困 井下的人員救出，否則救援工作就將變得沒有太大意義。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，因而使其成為一座堅固的“堡壘”。井下救生艙應(yīng)該可以適應(yīng)各類井下事故的特點，具有抗擠壓、抗沖 擊、耐高溫、防水浸、密封性能好等特點，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。在救援人員實施救援行動期間，救生艙內(nèi)的人員只需靜心等待。從各類井下事故發(fā)生的特點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間被困井下而被悶死、餓死、凍死、渴死的。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。 2)發(fā)生井下事故后即使巷道沒有被封堵住，也會造成并下的通風(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。第二種就是呆在井下等待救援。據(jù)不完全統(tǒng)計，目前 僅國有重點煤礦“一通三防”欠賬就高達 40多億元，民營企業(yè)的安全投 ^就更少或者沒有。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。礦難發(fā)生的地點往往地形十分復(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。第二個特點是難以預(yù)報、預(yù)防。 本文對我國現(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)計要求 和技術(shù)參數(shù) ， 分析了救生艙結(jié)構(gòu)設(shè)計時可能遇到的問題，重點對救生艙艙門的鎖緊機構(gòu)的方案論證，運動分析和各部件的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計做出了詳細分析計算，并簡述了救生艙的模塊化設(shè)計思路，艙體的結(jié)構(gòu)設(shè)計和剛度校核等內(nèi)容。河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 1 摘要 本文的設(shè)計課題題目是“井下救生艙設(shè)計”。 關(guān)鍵詞： 井下救生艙，模塊化，就生艙門，結(jié)構(gòu)設(shè)計 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 2 Abstract 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 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)計參數(shù)要求 ...................................................................................9 第三章 救生艙整體結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計 ............................................................................ 11 、外觀形狀設(shè)計 ............................................................................................ 11 整體尺寸設(shè)計 ............................................................................................... 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 ........................................................................... 14 、通用段長度設(shè)計方案 ........................................................................... 14 艙體結(jié)構(gòu)特點： ........................................................................................... 16 第四章 模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計 .......................................................................................... 19 模塊化設(shè)計思路 .......................................................................................... 19 生存艙結(jié)構(gòu)設(shè)計 ........................................................................................... 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 ............................................................................... 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)計算： .............................................................................. 30 主艙門結(jié)構(gòu)計算： ................................................................................. 30 緩沖門結(jié)構(gòu)計算 ..................................................................................... 46 緊急門結(jié)構(gòu)計算 ..................................................................................... 53 致謝 ........................................................................................................................ 67 參考文獻 ................................................................................................................. 68 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 5 第一章 緒論 “礦難”這個詞對于大多數(shù)中國人來說已經(jīng)不陌生了。礦難的發(fā)生具有不可預(yù)測性。由于具有以上三個特點，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。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、瓦斯報警裝置等。 當(dāng)前發(fā)生井下事故時礦工的自救狀況 近年來我國頻繁發(fā)生重大、特大礦山井下事故。從實際情況來看，這兩種方法都不可能實現(xiàn)井下礦工的有效自救。 在上述情況下，礦工要想逃出礦井必須冒極大的生命危險。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。 （ 1） 井下救生艙的設(shè)計思路如下： 1)為了使井下作業(yè)人員在發(fā)生井下事故時能夠在最短的時間內(nèi)躲避到 — 個安全的地方，同時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間，在礦井內(nèi)適當(dāng)?shù)牡攸c設(shè)置若干個井下救生艙。 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?？傊戮壬撌且粋€安全 性 、可靠性高的救生設(shè)備。它的抗擠壓性能，再加上對其設(shè)置地點巷道的特殊處理，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成的高溫及；中擊波的襲擊 i它的良好的密封性能及防水浸的性能使其可以抵抗有毒有害氣體及水的入侵，保證艙內(nèi)人員的安全?？梢哉f，井下事故的救援是在“和死神賽跑”，只有投 ^大量的人力物力，全力搶救，一刻不停，才有可能讓被困井下的人員生還。 3)能夠使被困井下的人員在最短的 時間內(nèi)脫離險境，變被動為主動。只要在井下適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)置若干個井下救生艙，井下作業(yè)人員便可以在事故發(fā)生后最短 的時間內(nèi)進入寓自己最近的救生艙內(nèi)，由此可以將被動的等待救援轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃拥淖跃取? 方案二：救生艙結(jié)構(gòu)形狀如下： 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 12 該方案中，艙體大體外形也采用長方體結(jié)構(gòu)，底部安裝滑靴或滾輪，以便于在巷道內(nèi)移動，不同之處在于艙體頂端由圓弧連接， 其優(yōu)點是，在受到爆炸沖擊波時，其頂端圓弧可以起到緩沖作用，以減小沖擊波對艙體的破壞，缺點是，結(jié)構(gòu)較方案稍微 復(fù)雜，給加工帶來一定的困難。 （ 2）艙體由緩沖艙、人員