【正文】 17氣體分離器DN65 個18流量計DN15個4圖328 壓風供氧系統(tǒng)原理圖 專用管路供氧設計除生產用壓風供氧外，另外鋪設一趟專用供氧管路對永久避難硐室進行供風（氧），專用管路由空壓機房出發(fā)，經副斜井全程埋管進行有效保護，直至永久避難硐室。（1）供風量由于人體是依靠呼吸空氣進行生存，因此對于呼吸系統(tǒng)而言首選氣源為空氣。按人均供風量不低于Q1=，當避險人員N=100人時，所需總供風量：Q= Q1N =100=30（m3/min）。（2）硐室主風管硐室供風主管選擇：100人的硐室，壓風供氣量要求達到30m179。/min，～ Mpa之間。式中 G——通過該管段的空氣重量流量，G=60γQ N/min γ——空氣重量，γ=12N/m3, Q——通過該管段的空氣體積流量，m3/min， R——空氣常數，R=287， P——管內平均絕對壓力，一般P=105Pa， T——管內平均絕對溫度，一般T=346K， ——管道壓力損，一般=7400Pa， ——摩擦系數，= ， L0——管段長度，50m。，100人硐室專用供氧管路選用DN125標準鋼管（鍍鋅鋼管或無縫鋼管）。（3）專用管路供氧能力校核根據相關測試，，設計考慮在避險期間，硐室內工人不存在重度活動，且輕度活動及中度活動所暫時間比例均較小，大多時間處于休息的狀態(tài)，設計按輕度活動考慮， L/min。，空氣中氧氣含量為21%，21%1000=63 L/min。因此，專用管路供氧能力完全滿足要求。 有毒有害氣體去除系統(tǒng)根據國家安全監(jiān)管總局、國家煤礦安監(jiān)局《關于加快推進煤礦井下緊急避險系統(tǒng)建設的通知》(安監(jiān)總煤裝〔2013〕10號)的要求：避難硐室應當優(yōu)先選擇專用鉆孔、專用管路供氧（風）等方式，為避險人員提供可靠的生存保障。采用井下壓風管路作為避難硐室專用管路供風的，應當對壓風系統(tǒng)采取必要的防護措施，以防止災變時壓風系統(tǒng)被破壞。采用專用鉆孔或專用管路為避難硐室供氧（風）的，在滿足人員避險需求的前提下，可以簡化或不再配置避難硐室高壓氧氣瓶、有毒有害氣體去除和溫濕度調節(jié)裝置。本次設計采用專用管路供氧（風），專用管路通風稀釋有毒有害氣體能力校核如下： CO2處理能力（1）二氧化碳濃度校核假設避難硐室啟動前已充滿干空氣，進風會持續(xù)供應二氧化碳，人體新陳代謝會不斷產生二氧化碳，出風會排走一部分二氧化碳。避難硐室啟動時刻為0，那么t時刻（0＜t＜5760min）硐室中二氧化碳濃度計算公式如下：C=（Vw+Q1w t+mt100Q2vtut）/V100%式中：C—t時刻避難硐室中二氧化碳濃度；V—硐室中的氣體容積，m3，為硐室總容積與硐室內設備設施總容積之差，長度35m，硐室總容積360 m3，設備設施總容積取50 m3，則硐室中氣體容積為36050=310 m3；w—干空氣中二氧化碳濃度，%；Q1—進風流空氣流量，取30 m3/min。m—單位時間人均二氧化碳產生量，按人體輕度活動狀態(tài)取m=。Q2—出風流空氣流量，取30 m3/min。v—出風流二氧化碳濃度，暫取v=%。u—二氧化碳吸附劑單位時間吸附的二氧化碳量，m3/min，設計不采用吸附藥劑，u取0。若對任意時刻t（0＜t＜5760min），%，則硐室中二氧化碳濃度滿足要求。把各數據代入計算式，算得C=（310%+30% t+t10030%t）/310100%=（）/310100%。上式為t的減函數，t在0時刻硐室二氧化碳濃度最大，為C=100%=%＜%，因此專用管路供氧能保證避難硐室在額定防護時間內硐室內二氧化碳濃度始終小于 %。（2）處理二氧化碳能力校核%考慮，供風量為30m3/min，則每分鐘排出二氧化碳量為30%= m3=300L。避難硐室避難人數為100人，則二氧化碳處理能力最大可達300247。100=人＞ L/分鐘人。（3）結論由以上驗算可知，避難硐室采用專用管路供風（氧），無論是避難硐室內二氧化碳濃度，還是供風處理二氧化碳能力均滿足相關要求，因此不再單獨設置二氧化碳處理裝置及藥劑。 CO處理能力%，避難硐室供風量為30m3/min，%，則20min后避難硐室內CO濃度按下式計算：C=（310%3020%）/310100%=%＜%。因此采用專用管路供風能夠滿足處理CO的要求。 溫濕度調節(jié)系統(tǒng)根據國家安全監(jiān)管總局、國家煤礦安監(jiān)局《關于加快推進煤礦井下緊急避險系統(tǒng)建設的通知》(安監(jiān)總煤裝〔2013〕10號)的要求：避難硐室應當優(yōu)先選擇專用鉆孔、專用管路供氧（風）等方式，為避險人員提供可靠的生存保障。采用井下壓風管路作為避難硐室專用管路供風的，應當對壓風系統(tǒng)采取必要的防護措施，以防止災變時壓風系統(tǒng)被破壞。采用專用鉆孔或專用管路為避難硐室供氧（風）的，在滿足人員避險需求的前提下，可以簡化或不再配置避難硐室高壓氧氣瓶、有毒有害氣體去除和溫濕度調節(jié)裝置。 通風除濕能力校核除濕系統(tǒng)除濕能力根據永久避難硐室最多避險人數的呼吸水分量及最高濕度不大于85%計算。本礦永久避難硐室設計最多避難人數為100人，正常人體每天在環(huán)境溫度低于30℃時，通過呼吸道粘膜蒸發(fā)的水分為200~400ml，而人體通過不感蒸發(fā)丟失的水分量為1215g/(h*m*m)(即克每小時每平方米)，24小時約為1000ml。一立方米空氣在30℃。最多避難人數呼吸水分量為：100（1000+400）ml =140000ml。最高濕度不大于85%計算水分量為：V硐室85%=310m385% ml =。專用管路供風量為30m3/min，排出氣體濕度按85%考慮，則每天最多排出水分為30602485%= ml。= ml＜ ml因此專用管路供風能滿足永久避難硐室除濕要求，不在考慮其他除濕設備及藥劑。 通風降溫能力校核1）人體散熱熱量分為顯熱q1和潛熱q2兩部分成年男人在30℃室溫靜坐狀態(tài)下顯熱為：q1=37kcal/h=43W/h；成年男人在30℃室溫靜坐狀態(tài)下潛熱為：q2=56kcal/h=65W/h；則人體散熱熱量Q1=q1+q2=43+65=108W/h （每人每小時人體散熱量）；避難硐室所有避難人員一分鐘內產熱總量為108100247。60=180 W/h同時把單位W轉化為,J，則熱量為1803600=648000 J。2）通風降溫能力校核空氣進風流按20℃考慮，避難硐室最高溫度按35℃考慮，空氣比熱容為 1840 J/(kg℃），專用管路供風量為30 m3/min，即30=，1840（3520）=1068120 J＞648000 J。因此專用管路供風能夠滿足避難硐室降溫要求，布置考慮其他降溫系統(tǒng)。三、 監(jiān)控、照明及通訊系統(tǒng) 監(jiān)控監(jiān)測系統(tǒng)本礦采用KJ95NA型安全檢測監(jiān)控系統(tǒng)，本次設計在避難硐室生存室內放3個中型監(jiān)測分站（型號KJ95F8，8個端口），監(jiān)測避難硐室生存室內的CHCO、OCO2的濃度和溫度、濕度因素。兩個過渡室CO、O2的濃度。硐室兩邊門外CHCO、OCO2的濃度。KJ95F8分站備用電池可保證2h以上的供電容量。在2h以后可啟用事先充好電的后備電源。確保系統(tǒng)96h正常運行。監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)備配備見表328。表329 環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)設備配備表序號設備及材料名稱型號數量使用地點1二氧化碳傳感器GRG5H3生存室、硐室外2一氧化碳傳感器GTH500(B)5生存室、過渡室、硐室外3甲烷傳感器KG9701A3生存室、硐室外4氧氣傳感器GYH255生存室、過渡室、硐室外5溫度傳感器GW50(A)1生存室6濕度傳感器CHTYM1生存室7分站KJ95F83生存室 照明系統(tǒng)硐室照明分為正常照明系統(tǒng)和應急照明系統(tǒng)。1) 正常照明正常照明采用從避難硐室外接入礦井電源，用于避難硐室內的照明設備。正常照明系統(tǒng)采用交流照明系統(tǒng)，是由煤礦內電網的交流電源供電，照明設備采用防爆礦用照明燈，工作電壓為AC127V。2) 應急照明配備直流照明系統(tǒng)，由備用電源供電。直流照明系統(tǒng)包括室外指示燈、室內照明兩部分，室外照明采用紅色指示燈，具有閃爍功能，能起到遠距離提醒作用；室內照明采用LED燈，功耗低亮度高，且光強度可手動調節(jié)。直流照明設計有總開關，由避難人員手動閉合總開關，使用直流照明系統(tǒng)。考慮在外部電源損壞的情況下，備用電池容量問題，設計備用以下應急照明設備作為應急照明：（1）熒光棒：36個,。（2）一體式礦燈：數量不少于額定人數的25%配備，本礦永久避難硐室配備40盞。該燈在電能充滿的情況下，可以連續(xù)強光照明達15小時。 通信系統(tǒng)礦井內部安裝DDK6型數字程控調度機，其井下通信主干電纜分別由主斜井和副斜井引入，在井下聯(lián)通。生存室內共布置兩部礦用防爆電話，接入礦井通信調度系統(tǒng)，且設置成直通調度室的電話。四、 井下人員定位系統(tǒng)煤礦已安裝井下人員定位系統(tǒng)，人員定位系統(tǒng)選用KJ251A型人員定位系統(tǒng)。設計在避難硐室內設置一個數據監(jiān)測分站KJ251F，配備一個KJ251D型無線讀卡器。分站就近接入已有礦井人員定位系統(tǒng)。分站自備電源在斷電后提供兩小時的供電，其后使用硐室內的備用電源供電。KJ251F分站主要技術參數：KJ251F礦用傳輸分站適用于含煤塵和瓦斯等爆炸性氣體環(huán)境中，防爆形式為礦用隔爆兼本質安全型，防爆標志為Exd[ib]I，可同時至少連接4路無線讀卡器，與無線讀卡器之間采用RS458方式進行數據傳輸，井下雙供電模式，保證在電網停電時系統(tǒng)還能正常工作2小時以上，具有初始化參數掉電保護功能。工作電壓：127/380/660V AC。工作條件：環(huán)境溫度5℃40℃，相對濕度≤95%，環(huán)境壓力80106kPa。外觀尺寸：380（長）264（寬）160（高）mm。KJ251D型無線讀卡器主要技術參數：KJ251D無線讀卡器安裝于地面或井下巷道，每臺無線讀卡器連接在礦用傳輸分站上，防護等級：不低于IP54，無線讀卡器不影響被測人員的正常通行方式，有效接收距離不小于100m，允許被測目標運動速度不大于15m/s，可同時識別100個以上的移動目標，當讀卡器與地面主機脫機時，能儲存2小時以上數據，并能實現全部原有功能，恢復正常后，能將存儲的數據補充傳送到主機。工作電壓：18V DC。最大工作電流：＜65mA。工作條件：環(huán)境溫度5℃40℃，相對濕度≤95%，環(huán)境壓力80106kPa。外觀尺寸：210（長）163（寬）51（高）mm。五、 供水施救系統(tǒng)根據安監(jiān)總煤裝【2011】15號文件要求，結合礦井目前供水施救情況，礦井供水施救系統(tǒng)應能為緊急避險情況下為避險人員供水，并能為在緊急情況下輸送液態(tài)營養(yǎng)物質創(chuàng)造條件，接入的礦井供水管路應有專用接口和供水閥門，為滿足井下緊急避險系統(tǒng)中對供水施救系統(tǒng)的要求，結合該礦供水施救實際情況，對礦井供水施救系統(tǒng)設計如下：以地面200m3的消防水池作為水源，利用生產用供水管網，由硐室所在附近主管上接入硐室，對硐室內供水。六、 動力保障系統(tǒng) 動力系統(tǒng)避難硐室日常照明供電為AC127V，由照明信號綜合保護裝置提供；避難硐室日常供電為AC660V，由真空電磁起動器提供。礦用隔爆型真空電磁起動器相當于AC660V動力總開關，必要時可以通過真空電磁起動器的控制通、斷電，對設備進行保護（短路、過載、漏電閉鎖）和維修；照明信號綜合保護裝置相當于AC127V的供電開關，并對AC127V線路進行漏電保護、短路保護、過載保護、信號保護。遇險避難時的應急供電為本安電源，主要參數：120Ah，DC12V，由礦用隔爆兼本質安全型直流穩(wěn)壓電源箱和礦用隔爆型備用電源箱聯(lián)合提供，主要供監(jiān)測監(jiān)控分站和人員定位分站96小時工作需要。 正常時期供電正常時期永久避難硐室用電負荷主要有制冷裝置用電，監(jiān)控分站及人員定位分站用電以及照明用電。1) 供電負荷本設計000煤礦永久避難硐室照明按負荷按4kw考慮，監(jiān)控及人員定位系統(tǒng)消耗功率按5kw考慮，照明按2kw考慮，因此額定負荷總計為11kw，電源引自各自采區(qū)變電所，二采區(qū)電纜長度較長約150m。2) 供電電纜選擇該趟電纜運行有功功率為11 Kw，供電電壓660V，，設計選用阻燃MY316+110mm型礦用電纜。電纜安全載流量：計算負荷電流：I=14247。（）=MY－316+110mm電纜允許載流量： =85A(查《電工手冊》表)。 =85AI=，符合要求。電纜壓降校核：MY－316+110mm橡套電纜單位負荷矩時電壓損失百分數：當cos=%/（KwKm）(查表)。則：△%=14%=%5%。所選電纜滿足要求。3) 供電設備正常期間選擇QBZ 30/660（380）礦用隔爆型真空電磁起動器作為避難硐室配電總開關，(380)M(A) 礦用隔爆型全閉鎖照明信號綜合保護裝置，監(jiān)控及人員定位系統(tǒng)采用KDW1140/12J礦用隔爆兼本質安全型直流穩(wěn)壓電源箱供電。災變時期供電災變時期，主供電源斷電。制冷裝置停止運轉，利用生存室蓄冰柜所蓄的冰與環(huán)境熱交換完成降溫過程，降溫能力滿足要求，照明系統(tǒng)考慮利用備用礦燈及熒光棒，因此災變期間硐室內用電負荷主要為監(jiān)控系統(tǒng)及人員定位系統(tǒng)。根據供貨廠商提供的資料，災變期間采用DXB120/24J礦用隔爆型備用電源箱對硐室內用電負荷供電，供電時間大于96小時。DXB120/24J礦用隔爆型備用電源箱容量驗算：備用電源箱持續(xù)供電電流：備用電源箱容量247。供電時間=120Ah247。96h=，最大穩(wěn)路電壓：，總功率為：。則監(jiān)控設備需要供電功率總和為：（+5）W=1