【文章內(nèi)容簡介】 進(jìn)行嚴(yán)密的封堵，確保氣密性。 硐室門選用鋼結(jié)構(gòu)密閉門。過渡室與外部之間選用抗沖 鋼制 262WDF058 型船舶用密封門，該門采用手動操作方式，在內(nèi)外都能開關(guān)和鎖緊。在門框架的型材內(nèi)，內(nèi)外兩層均鑲嵌有用于密封的密封條。 該門鎖緊機(jī)構(gòu)采用 6 點(diǎn)式壓緊方式來保證密封性能，能有效阻止有毒有害氣體的入侵，該門同時具備防火功能。 鋼制 262WDF058 型密封門外形如圖 331 所示，其密封結(jié)構(gòu)形式如圖 332 所示。 樂山沫鳳能源有限責(zé)任公司黃泥埂煤礦井下緊急避險系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 方案 13 圖 331 密封門二維圖 圖 332 門密封結(jié)構(gòu)形式圖 過渡室與生存室之間采用 GM0820 鋼結(jié)構(gòu)密閉門，該門能有效阻止有毒有害氣體進(jìn)入生存室。這兩種型號密閉門的尺寸均為 800mm樂山沫鳳能源有限責(zé)任公司黃泥埂煤礦井下緊急避險系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 方案 14 （寬）179。 2020mm（高），能保證人員順暢通過。在 262WDF058 型密封門上還設(shè)有觀察窗，方便人員觀察硐室外部情況。 接入避難硐室的礦井壓風(fēng)、供水、監(jiān)測監(jiān) 控、人員定位、通訊和供電管線在接入硐室前采用穿管防護(hù)并埋入地下，埋設(shè)長度不小于200m。 生存室在設(shè)備安裝完成后，用阻燃、抗靜電、耐高溫、耐腐蝕的材料進(jìn)行裝飾，頂板和墻壁顏色采用白色。 避難硐室兩端入口設(shè)置“避難硐室”反光標(biāo)志，標(biāo)志醒目。 第四 節(jié) 環(huán)境控制及生命保障系統(tǒng) 1 供氣調(diào)壓系統(tǒng) 供氣調(diào)壓系統(tǒng)包括供氣和調(diào)壓，其中供氣主要是指氧氣供應(yīng)，氧氣供應(yīng)包括壓風(fēng)供氧、壓縮氧供應(yīng)系統(tǒng)兩種供氧模式。壓風(fēng)供氧 主要是利用現(xiàn)有的井下壓風(fēng)救援系統(tǒng) 。兩 種供氧方式既可單獨(dú)對避難硐室進(jìn)行供氧，同時可在自動控制系統(tǒng)協(xié)同下聯(lián)合供氧 。充分保證了供氧的可靠。 調(diào)壓主要通過壓縮空氣供應(yīng)保持硐室內(nèi)空氣組分中氧氣分壓量及艙內(nèi)正壓。維持過渡艙壓力保持在 +100～ +500Pa 之間。同時，當(dāng)硐室內(nèi)壓力大于 +200Pa 時，能自動泄壓。 壓縮氧供氧 當(dāng)?shù)V井發(fā)生事故時，井下壓風(fēng)系統(tǒng)有可能受損無法正常工作，因此必須有備用的供氧系統(tǒng)，以確保壓風(fēng)系統(tǒng)遭到破壞時仍能有效供氧。而且當(dāng)壓風(fēng)系統(tǒng)由于供風(fēng)速率不夠或不穩(wěn)定等情況下，壓縮氧供氧系統(tǒng)能在自動控制系統(tǒng)的控制下進(jìn)行補(bǔ)充供氧，維持硐室內(nèi)氧氣含量始終在適合避險人員呼吸范圍內(nèi)。 功能 樂山沫鳳能源有限責(zé)任公司黃泥埂煤礦井下緊急避險系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 方案 15 當(dāng)井下壓風(fēng) 系統(tǒng)無法正常工作時，能為避難人員提供足量氧氣，保證人均供氧量不小于 ，且氧氣濃度為 %～ 23%。該系統(tǒng)工作時間不小于 96h，且有 倍余量。 設(shè)計(jì)方案 供氧方式采用高壓氧氣瓶供氧。氧氣瓶采用 15MPa 的鋼瓶，符合 GB5099 和《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》的規(guī)定，鋼瓶中存儲 的高壓氧，經(jīng)金屬軟管、分閥串聯(lián)，分閥供氧氣瓶日常維護(hù)使用，并匯總于總閥?？傞y輸出的高壓氧經(jīng)雙級減壓器減壓到 1MPa，再經(jīng)過電磁控制閥減壓至 后匯于生存室散氣管，排放至生存室。為了預(yù) 防電磁控制閥工作失效，在電磁控制閥處并聯(lián)手動控制閥門。選用的壓力表符合 GB/T1226 的有關(guān)規(guī)定。工作原理如圖 341所示。 該系統(tǒng)主要由壓縮氧氣鋼瓶組、減壓閥組以及相應(yīng)管路組成，氧氣鋼瓶組及減壓閥組均放置在硐室生存室內(nèi)，其中減壓閥組安裝在墻壁上，可方便避難人員調(diào)節(jié)、觀察壓力和供氧流量數(shù)值。 圖 341 壓縮氧供氧工作原理圖 設(shè)計(jì)計(jì)算 樂山沫鳳能源有限責(zé)任公司黃泥埂煤礦井下緊急避險系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 方案 16 避難人數(shù)按東 、 西 翼 兩 個 掘進(jìn) 隊(duì)合計(jì) 約 70 人。按 15%富裕系數(shù)，確定人數(shù)為 80 人。 需保證的耗氧量為 （人? min），以 80 人生存 96 小時計(jì)算，可得氧氣供應(yīng)系統(tǒng)需滿足要求如下： 供氧速率 ≥ 40L/min 總供氧量 ≥ 230400L 氧氣瓶選用 15Mpa（使用壓力 ）， 40L 容量鋼制容器，裕度要求值為 ，則總需要氧氣瓶數(shù)量 ： 179。 230400/(40179。 135)=52（瓶） 避難硐室調(diào)壓 功能 維持過渡艙壓力保持在 +100～ +500Pa 之間，同時，當(dāng)硐室內(nèi)壓力大于 200Pa 時，能自動泄壓。 設(shè)計(jì)方案 選用 40L、 15MPa 的壓縮空氣瓶為空氣幕、噴淋裝置以及調(diào)壓用供氣，空氣瓶的工作壓力為 。壓縮空氣瓶供氣原理如圖 342所示。多個壓縮空氣瓶經(jīng)分閥串聯(lián)后匯總于總閥，再經(jīng)雙級減壓器將壓力降至 1MPa 后分為三路，其中兩路至兩端過渡室內(nèi)空氣幕和噴淋裝置，另一路經(jīng)電磁閥將壓力降至 后匯于生存室散氣管。 避難人數(shù)按東、西 翼 兩 個 掘進(jìn) 隊(duì)合計(jì) 約 70 人。按 15%富裕系數(shù)，確定人數(shù)為 80 人。 在生存室和過渡室門墻上加裝二趟單向排氣管，排氣管聯(lián)接機(jī)械式泄壓閥。當(dāng)室內(nèi)壓力大于 +200Pa 時，泄壓閥自動泄壓。當(dāng)室 內(nèi)壓力大于 +500Pa 時，泄壓閥泄壓速率達(dá)到最大值 500L/min。 樂山沫鳳能源有限責(zé)任公司黃泥埂煤礦井下緊急避險系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 方案 17 圖 342 壓縮空氣瓶供氣原理圖 設(shè)計(jì)計(jì)算 按照過渡室壓力大于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓 500pa，生存室初始壓力大于標(biāo) 準(zhǔn)大氣壓 500pa，且在大于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓 500pa 情況下，泄壓速度不大于 300pa/h，假定空氣幕及噴淋裝置工作時間 45min，出風(fēng)口速度10m/S，出口面積 ，過渡室及生存室壓力均為 +500Pa，室內(nèi)總體積 按 280m3 進(jìn)行計(jì)算： 空氣幕及噴淋裝置所需空氣： 45min179。 10m/s179。 60179。 = m 3 保壓所需空氣： 300pa/(101500pa)/小時179。 96 小時179。 280m3 = m3 壓縮空氣瓶選用 15Mpa（使用壓力 ）， 40L 容量，考慮 倍余量，則總數(shù)量 : 179。 179。 1000/(40179。 135) =27（瓶） 樂山沫鳳能源有限責(zé)任公司黃泥埂煤礦井下緊急避險系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 方案 18 2 溫濕度控制系統(tǒng) 硐室內(nèi)制冷除濕設(shè)備用于對生存室進(jìn)行降溫除濕。該設(shè)備即可獨(dú)立工作，也能在自動控制系統(tǒng)的控制下與 其它 系統(tǒng)聯(lián)合工作，充分保障了避難硐室制冷除濕的可靠性。 設(shè)計(jì)方案 溫濕度調(diào)節(jié)采用制冷除濕設(shè)備 進(jìn)行保證。為了極大限度的節(jié)約緊急狀況下用電需求，本方案制冷除濕采用蓄冰制冷除濕方式，即在非礦難情況下，用制冰機(jī)蓄冰，在礦難情況依靠蓄冰設(shè)備供冷除濕。制冰機(jī)蓄冰如圖 343 所示。制冰時，制冷機(jī)自動轉(zhuǎn)換為蓄冰工況：關(guān)閉 V V4 閥門，開啟 V V3 閥門，使得 3～ 7℃已二醇溶液在制冷機(jī)和蓄冰罐之間循環(huán)。隨著制冰時間的延長，使盤管外水結(jié)冰，達(dá)到設(shè)計(jì)厚度。 在礦難發(fā)生時，蓄冰設(shè)備通過融冰提供冷量，制冷機(jī)停止運(yùn)行， 但是仍作為系統(tǒng)的通路。通過乙二醇泵將乙二醇溶液送入蓄冰設(shè)備，經(jīng)過降溫后的乙二醇溶液進(jìn)入板換換熱。關(guān) 閉閥門 V3，為了控制進(jìn)入板換的乙二醇溫度，將閥門 V V2 設(shè)為調(diào)節(jié)狀態(tài)。供冷如圖344 所示。 制 冷機(jī)蓄 冰 設(shè) 備板換用戶乙 二 醇 泵冷 凍 泵V 3V 4V 2V 1 圖 343 制冰機(jī)蓄冰示意圖 樂山沫鳳能源有限責(zé)任公司黃泥埂煤礦井下緊急避險系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 方案 19 制 冷機(jī)蓄 冰 設(shè) 備板換用戶乙 二 醇 泵冷 凍 泵V 3V 4V 2V 1 圖 344 蓄冰設(shè)備供冷示意圖 其中蓄冰罐采用內(nèi)融冰方式，內(nèi)融冰方式由內(nèi)至外，無需預(yù)留空間作為冷水通道，因此具有較高制冰率，制冰方式為完全結(jié)凍式，制冰率達(dá) 85%以上，融冰率達(dá) 100%，結(jié)冰過程中無應(yīng)力，保證冰桶不受損，流體流動均勻，可靠高效。絕熱蓄冰槽采用鋼結(jié)構(gòu) 框架，內(nèi)膽為玻璃鋼，內(nèi)部液體不與鋼接觸。外部采用彩鋼板護(hù)殼，彩鋼板與玻璃鋼之間聚氨酯整體發(fā)泡。換熱器采用 HDPE 盤管，結(jié)構(gòu)連接處采用HDPE 接頭，強(qiáng)度高，壓降小，壽命長。 設(shè)計(jì)計(jì)算 生存室內(nèi)的熱量來源主要為人體散熱，參照標(biāo)準(zhǔn)，每人每天產(chǎn)熱量 5184KJ（ 60W）， 80 人 4 天產(chǎn)生熱量： Q1=5184000804=109J 冰制冷過程中，冰塊相變到水的比熱容 C=335J/g，冰的比熱容C=,冰到水，水的比熱容 C=。在不考慮低溫冰到 0176。冰的吸熱，不考慮 0176。水 到 20176。水的吸熱，以 1 噸水進(jìn)行熱計(jì)算如下： Q2=1000000g1335=108 J 樂山沫鳳能源有限責(zé)任公司黃泥埂煤礦井下緊急避險系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 方案 20 所需要冰的總質(zhì)量為： m=Q1/Q2179。 =（ t）。 按照《載人航天器環(huán)境控制及生命保證系統(tǒng)》相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，排濕量1800g/(人 .天 )，即 75g/(人 .小時 )，考慮 倍余量，則除濕設(shè)備應(yīng)具有的能力為： 除濕效率 ≥ 4500g/小時 總除濕量 ≥ 432kg 方案中制冰系統(tǒng)主要參數(shù)如下： 風(fēng)機(jī)功率 ≤ 50W 制冰總質(zhì)量 ≥ 5 噸 除濕率 ≥ 4500g/小時 制冰機(jī)電壓 交流 660V 制冷效率 0～ 風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)量 1 /分鐘 3 環(huán)境監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng) 根據(jù)《煤礦井下緊急避險系統(tǒng)建設(shè)管理暫行規(guī)定》，避難硐室應(yīng)配備獨(dú)立的內(nèi)外環(huán)境參數(shù)檢測或監(jiān)測儀器，在突發(fā)緊急情況下人員避險時，能夠?qū)Ρ茈U設(shè)施過渡室（艙）內(nèi)的氧氣、一氧 化碳，生存室（艙）內(nèi)的氧氣、甲烷、二氧化碳、一氧化碳、溫度、濕度和避險設(shè)施外的氧氣、甲烷、二氧化碳、一氧化碳進(jìn)行檢測或監(jiān)測。 根據(jù)要求作如下配置： 1) 配備一臺光學(xué)瓦檢儀。 2) 在硐室內(nèi)配置 2 臺 KJF16A 遙測分站和 一臺 KDW16A 本安遙測電源箱，遙測分站通過光纖與井下監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)相連。過渡室各接 1 臺氧氣、一氧化碳和壓力傳感器，生存室內(nèi) 各接 1 臺氧氣、甲烷、二氧化碳、一氧化碳、溫度、濕度、壓力傳感器。室外接氧氣、甲烷、二樂山沫鳳能源有限責(zé)任公司黃泥埂煤礦井下緊急避險系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 方案 21 氧化碳、一氧化碳傳感器。在生存室兩端各安一臺攝像儀，監(jiān)控生存室人員情況。檢測數(shù)據(jù)通過井下監(jiān) 控網(wǎng)絡(luò)傳至地面調(diào)度中心。各傳感器的檢測數(shù)據(jù)同時傳輸給自動控制系統(tǒng)，作為控制輸入?yún)?shù)。 3) 配備 1 臺 micromax 復(fù)合式氣體檢測儀，此檢測儀能對多種氣體進(jìn)行檢測。 上述配置，能對硐室環(huán)境參數(shù)具備 2 種監(jiān)測手段，并能提供影像資料，為搶險指揮提供詳細(xì)信息。 傳感器設(shè)計(jì)要求 各傳感器的檢測要求如表 341 所示。 表 341 傳感器設(shè)計(jì)要求 序號 名稱 量程 安裝位置 備注 1 O2 傳感器 10%～ 30% 生存室、 過渡室、室外 2 CO 傳感器 0～ 1000ppm 生存室、 過渡室、室外 3 CO2 傳感器 0～ 5% 生存室、室外 4 CH4 傳感器 0～ 5% 生存室、室外 5 溫度傳感器 10～ 60℃ 生存室 6 濕度傳感器 10%～ 95% 生存室 7 壓力傳感器 ～ 生存室、 過渡室 傳感器選型 傳感器檢測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性會直接影響人員對硐室內(nèi)外環(huán)境的準(zhǔn)確判斷，另外作為自動控制系統(tǒng)的輸入設(shè)備，其性能也決定著整個環(huán)控生保系統(tǒng)的性能。故傳感器選型以滿足總體需求為基礎(chǔ)，以具有高可靠性為原則。各類傳感器型號及指標(biāo)如表 342 所示。 表 342 傳感器 型號及指標(biāo) 序號 名稱 型號 工作電源 輸出信號 安裝位置 備注 1 氧氣傳感器 GYH25 DC（ 9~24） V 50mA 200～ 1000Hz RS485 數(shù)據(jù)幀 生存室 2 過渡室 3 室外 樂山沫鳳能源有限責(zé)任公司黃泥埂煤礦井下緊急避險系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 方案 22 4 CO 傳感器 GTH1000 DC（ 9~24） V 50mA 200～ 1000Hz RS485 數(shù)據(jù)幀 生存室 5 過渡室 6 室外 7 CO2 傳感器 GRG5H DC（ 9~24） V 50mA 200～ 1000Hz RS485 數(shù)據(jù)幀 生存室 8 室外 9 CH4 傳感器 GJC4 DC（ 9~24） V 50mA 200～ 1000Hz RS485 數(shù)據(jù)幀 生存室 10 室外 11 溫度傳感器 GWD70 DC（ 9~24） V 50mA 200～ 1000Hz RS485 數(shù)據(jù)幀 生存室 1２ 濕度傳感器 EE30EX DC 24V 4～ 20mA 生存室 手持式 1