【導(dǎo)讀】山西高平科興游仙山煤業(yè)有限公司緊急避險(xiǎn)設(shè)施工程實(shí)施方案。煤炭科學(xué)研究總院沈陽(yáng)研究院I. 第三章井下避難硐室生命保障系統(tǒng)的組成和主要技術(shù)參數(shù)....25. 沈陽(yáng)研究院相關(guān)資質(zhì)。要求，游仙山礦井為低瓦斯礦井，應(yīng)于2020年底前完成監(jiān)測(cè)監(jiān)控系。統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)、壓風(fēng)自救系統(tǒng)、供水施救系統(tǒng)和通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)的。建設(shè)完善工作，于2020年6月完成“緊急避險(xiǎn)系統(tǒng)”的建設(shè)完善工。為了保證礦井安全生產(chǎn)，受山西高平科興游仙山煤業(yè)有限公司委。突出防治規(guī)定、煤礦防治水規(guī)定、礦山救護(hù)規(guī)程、已頒布實(shí)施的AQ. 等級(jí)鑒定批復(fù)文件等基礎(chǔ)性資料。礦井下緊急避險(xiǎn)系統(tǒng)設(shè)施，確保在井下發(fā)生瓦斯等重大事故災(zāi)害后，為不能按照井下預(yù)定避災(zāi)路線安全撤出的作業(yè)人員，能夠在緊急情況。下，就近躲進(jìn)有生存保障的避難硐室或移動(dòng)式救生艙內(nèi)，等待救援人。本次方案設(shè)計(jì)是按照礦方所提出的游仙山礦開(kāi)采15號(hào)煤層時(shí)的?；厩闆r所做，其他煤層暫未考慮。1）游仙山礦現(xiàn)使用礦井安全

　　

【正文】 技術(shù)參數(shù)： 人均供氧量 L/min； 緊急避險(xiǎn)設(shè)施內(nèi)氧氣濃度 ～ %； 兩套供氧系統(tǒng)用的減壓器入口壓力≥ 15MPa、出口壓力 0～ MPa（可調(diào)節(jié)）、最大流量不小于 60L/min； 山西高平科興游仙山煤 業(yè)有限公司 緊急避險(xiǎn)設(shè)施 工程 實(shí)施方案 35 煤炭科學(xué)研究總院 沈陽(yáng) 研究院 浮子流量計(jì)量程 0～ 60L/min 分度值 。 布置方式 100 人 永久避難硐室：在 輔助 硐室內(nèi)放置工作壓力為 13MPa、水容積為 80L 氧氣鋼瓶 40 支，氧氣鋼瓶經(jīng)高壓管路并聯(lián)與減壓器輸入口連接，減壓器及浮子流量計(jì)放置在過(guò)渡硐室墻壁上 ， 可方便避險(xiǎn)人員調(diào)節(jié)、觀察壓力及供氧流量數(shù)值。 第 四 節(jié) 過(guò)濾降溫除濕系統(tǒng) 目前，國(guó)際上井下避難設(shè)施降溫方式有三種，一是 采用空壓機(jī)降溫 ；二是采用干冰降溫；三是無(wú)電力驅(qū)動(dòng)的空調(diào)技術(shù)。在煤礦井下發(fā)生事故時(shí)，會(huì)發(fā)生斷電，此時(shí)空壓機(jī)無(wú)法起作用；干冰需要定期更換，不能保證正常使用；無(wú)電力驅(qū)動(dòng)的空調(diào)系統(tǒng)不會(huì)出現(xiàn)以上問(wèn)題，能夠保證正常使用，達(dá)到除濕降溫的作用，而且還能夠過(guò)濾二氧化碳和一氧化碳有毒氣體。 新型專利過(guò)濾降溫除濕集成裝置，非電力驅(qū)動(dòng)，氣壓保持恒定，達(dá)到設(shè)定壓力時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)空壓機(jī)和制冷除濕系統(tǒng)。能快速清除生存 硐室 內(nèi)的有害、有毒氣體。同時(shí)完成過(guò)濾、降溫、除濕功能。實(shí)現(xiàn)對(duì)避難所空間氣體中 CO、 CO2濃度控制及溫度、濕度的調(diào)節(jié)， 確保在額定防護(hù)時(shí)間內(nèi)空氣溫度在 35℃以下、濕度在 85%以下，滿足對(duì) CO2的吸收能力不低于每人 （中國(guó)人實(shí)際 ），對(duì) CO 的吸收能力不低于 400ppm/h，保證艙內(nèi) CO2低于 %、 CO 低于 24ppm。 山西高平科興游仙山煤 業(yè)有限公司 緊急避險(xiǎn)設(shè)施 工程 實(shí)施方案 36 煤炭科學(xué)研究總院 沈陽(yáng) 研究院 圖 341 過(guò)濾降溫除濕集成裝置 一 、主要功能 過(guò)濾降溫除濕系統(tǒng)是對(duì)由于避險(xiǎn)人員在密閉的避難所中長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行呼吸所產(chǎn)生的 CO2及避險(xiǎn)人員由避難所外帶入的 CO 氣體通過(guò) CO2和 CO 吸收劑進(jìn)行過(guò)濾，對(duì)由于人體溫度通過(guò)皮膚進(jìn)行散熱及來(lái)自于外部空間的熱源傳入而形成的溫升及對(duì)由于人體自 身呼出飽和濕度的氣體及人體自身汗液蒸發(fā)的濕度進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)。 二 、工作原理 過(guò)濾降溫除濕系統(tǒng)配置及原理見(jiàn)圖 342 所示，該裝置是利用儲(chǔ)存在鋼瓶中的液態(tài) CO2作為動(dòng)力源和制冷介質(zhì)，通過(guò)管路輸送至裝置中。該裝置由一個(gè)機(jī)械單元組成，通過(guò)配備規(guī)定數(shù)量的 CO2和 CO 吸收劑同時(shí)完成過(guò)濾、降溫、除濕功能。 山西高平科興游仙山煤 業(yè)有限公司 緊急避險(xiǎn)設(shè)施 工程 實(shí)施方案 37 煤炭科學(xué)研究總院 沈陽(yáng) 研究院 圖 342 過(guò)濾降溫集成裝置原理圖 關(guān)于 CO2鋼瓶數(shù)量的確定： 鋼瓶數(shù)量是根據(jù)平衡 100 人產(chǎn)生的熱量所需要的制冷劑（液態(tài) CO2）確定的。人在輕微活動(dòng)的條件下，每小時(shí)的發(fā)熱量為 400BTU（英熱單位，相當(dāng)于 102 大卡），而一公斤液態(tài) CO2蒸發(fā)汽化過(guò)程可以吸收 275BTU的熱量。避難所圍巖溫度 按 28℃左右 考慮 ，在計(jì)算時(shí)可以不考慮圍巖溫度對(duì)避難所的影響。 100 人 96 小時(shí)發(fā)熱總量 =400179。 100179。 96=3840000（ BTU）； 需要液態(tài) CO2總量 =3840000/275=（ Kg）； 選擇容積為 80L 的氣瓶，在充裝系數(shù)為 的條件下，需要的氣瓶總數(shù)為： (個(gè) )；根據(jù)安監(jiān)總煤裝【 2020】 15 號(hào)文件要求，永久避難硐室的備用系數(shù)不低于 ，確定氣瓶數(shù)量為 350個(gè)。 關(guān)于空調(diào) 數(shù)量確定 ：每套空調(diào)每小時(shí)可以產(chǎn)生的制冷量為 12020（ BTU）， 96 小時(shí)總制冷量為 12020179。 96=1152020（ BTU）。 100 人永久避難硐室：計(jì)算 100 人 96 小時(shí)發(fā)熱總量為山西高平科興游仙山煤 業(yè)有限公司 緊急避險(xiǎn)設(shè)施 工程 實(shí)施方案 38 煤炭科學(xué)研究總院 沈陽(yáng) 研究院 3840000BTU，因此需要的空調(diào)數(shù)量為： 3840000/1152020=（個(gè)） ；根據(jù)安監(jiān)總煤裝【 2020】 15 號(hào)文件要求，永久避難硐室的備用系數(shù)不低于 ， 因此，確定空調(diào)數(shù)量為 4 個(gè)。 空調(diào)產(chǎn)生的冷凝水處理：在空調(diào)下方安裝一個(gè)接水盒，或用管路引流，通過(guò)過(guò)渡艙后排出到外部。 關(guān)于 CO2吸收劑數(shù)量確定 按照每人每小時(shí)呼出 24L CO2計(jì)算， 100 人永久避難硐室： 100 人 96 小時(shí)共呼出 CO2數(shù)量為： 24179。 100179。 96=230400（ L）； 每盒裝 CO2化學(xué)藥劑 15Kg， 對(duì)應(yīng)的 CO2吸收量為 1400L/盒 ， 需要配備的 CO2吸收劑盒數(shù)位為： 230400/1400=（盒）， 因此根據(jù)安監(jiān)總煤裝【 2020】 15 號(hào)文件要求，永久避難硐室的備用系數(shù)不低于， 因此確定用 CO2吸收劑 198 盒。 關(guān)于 CO 過(guò)濾劑數(shù)量確定： 按照煤安監(jiān)司函辦【 2020】 34 號(hào)文件 “對(duì) CO 的吸收（排除）能力不低于 400ppm/h” 的要求以及人呼吸產(chǎn)生 的 CO 量為 2mg/m3為計(jì)算依據(jù)，并考慮災(zāi)害時(shí)期產(chǎn)生的 CO 氣體可能進(jìn)入避難所內(nèi)，且每個(gè)空調(diào)需要配備 1 盒 CO 吸收劑， 選擇 8 盒 CO吸收劑（其中 4 盒備用）。 。 三 、主要技術(shù)指標(biāo) 對(duì) CO2的吸收（排除）能力不低于每人 ； 對(duì) CO 的吸收（排除）能力不低于 400ppm/h； 避難所內(nèi) CO2＜ %； 山西高平科興游仙山煤 業(yè)有限公司 緊急避險(xiǎn)設(shè)施 工程 實(shí)施方案 39 煤炭科學(xué)研究總院 沈陽(yáng) 研究院 避難所內(nèi) CO＜ 24ppm； 空氣溫度≤ 35℃； 濕度≤ 85%。 四、 布置方式 液態(tài) CO2鋼瓶放置在 輔助 硐室內(nèi) 。在 生存 硐室內(nèi)放置 過(guò)濾降溫除濕裝置 4 臺(tái)，其出 風(fēng)口與硐室主軸線角度為 度。 輔助 硐室內(nèi)的350 支 CO2鋼瓶由銅管并聯(lián)后與 4 臺(tái)過(guò)濾降溫除濕裝置相連。 第 五 節(jié) 氣幕洗氣系統(tǒng) 一 、主要功能 由于避險(xiǎn)人員在開(kāi)啟井下過(guò)渡硐室 第一道防火門(mén)過(guò)程時(shí)會(huì)帶入一定濃度的 CO 及其它有毒、有害氣體，極易造成對(duì)避險(xiǎn)人員的二次傷害，因此，氣幕洗氣系統(tǒng)的功能是將壓縮空氣通過(guò)噴氣氣幕釋放大量的氣流將有毒氣體驅(qū)之門(mén)外，不會(huì)隨著避險(xiǎn)人員的進(jìn)入而帶入避難所內(nèi)。 二 、工作原理 氣幕洗氣系統(tǒng)配置及原理見(jiàn)圖 351 所示，該系統(tǒng)是利用儲(chǔ)存在鋼瓶中的壓縮空氣，通過(guò)減壓器控制穩(wěn)定的輸出壓力至避難所 門(mén)聯(lián)動(dòng)開(kāi)關(guān)。當(dāng)避難所門(mén)開(kāi)啟時(shí)，避難所門(mén)聯(lián)動(dòng)開(kāi)關(guān)即刻開(kāi)啟，空氣由氣幕向外噴出。當(dāng)避難所門(mén)關(guān)閉時(shí)，避難所門(mén)聯(lián)動(dòng)開(kāi)關(guān)即刻關(guān)閉，阻止空氣噴出。 山西高平科興游仙山煤 業(yè)有限公司 緊急避險(xiǎn)設(shè)施 工程 實(shí)施方案 40 煤炭科學(xué)研究總院 沈陽(yáng) 研究院 圖 351 氣幕洗氣系統(tǒng)配置及原理 三 、主要技術(shù)指標(biāo) 減壓器入口壓力≥ 15MPa、出口壓力 0～ 2Mpa（可調(diào)）、流量≥4000L/min。 四、 布置方式 100 人永久避難硐室：在過(guò)渡 硐室兩 側(cè) 分別 放置工作壓力為15MPa、水容積為 80L 空氣鋼瓶 46 支。其中每 46 支鋼瓶通過(guò)高壓管路并聯(lián)后與減壓器輸入口連接，減壓器輸出口與避難所門(mén)聯(lián)動(dòng)開(kāi)關(guān)相山西高平科興游仙山煤 業(yè)有限公司 緊急避險(xiǎn)設(shè)施 工程 實(shí)施方案 41 煤炭科學(xué)研究總院 沈陽(yáng) 研究院 連。兩個(gè)避難 硐室 門(mén)聯(lián)動(dòng)開(kāi)關(guān)經(jīng)并聯(lián) 后與放置在門(mén)口上側(cè)的噴氣氣幕相連。 第六節(jié) 井下避難 硐室 環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置 災(zāi)害發(fā)生時(shí)，能夠?qū)崟r(shí)掌握 硐室 內(nèi)外環(huán)境參數(shù)變化情況，有利于避險(xiǎn)人員根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)安全避險(xiǎn)和及時(shí)出艙脫險(xiǎn)；也有利于地面救援人員把握被困人員現(xiàn)狀、通話調(diào)度和策劃最佳救援方案，應(yīng)安裝環(huán)境氣體監(jiān)測(cè)與報(bào)警系統(tǒng)。 一、主要 功能及技術(shù)參數(shù) 主要功能 避難所環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置可用于采集和顯示 硐室 內(nèi)外災(zāi)害氣體濃度，如一氧化碳、二氧化碳、甲烷以及氧氣、溫度、艙體內(nèi)部壓力等，供艙內(nèi)避難人員掌握和判別災(zāi)害環(huán)境，并根據(jù) 硐室 內(nèi)配套救生設(shè)備及時(shí)采取自救措施，最大限度地保證 逃生人員的安全。 避難硐室 環(huán)境監(jiān)測(cè)裝置由 KJYF1 礦用多路電源箱、通用分站 、通信電纜及避難所（艙）內(nèi)外環(huán)境甲烷傳感器、一氧化碳傳感器、二氧化碳傳感器、氧氣傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器等組成。 當(dāng) KJYF1 礦用多路電源箱 正常工作（交流供電）時(shí) ， 一方面用于向避難所（艙）內(nèi)外環(huán)境甲烷傳感器、一氧化碳傳感器、二氧化碳傳感器、氧氣傳感器、溫度傳感器、逃生指示器、照明和通信設(shè)備等提供不間斷供電的本質(zhì)安全型電源 ； 另一方面與備用電池箱（以下簡(jiǎn)稱備用電池箱）配合使用，向備用電池箱進(jìn)行浮充電。當(dāng)交流電源因山西高平科興游仙山煤 業(yè)有限公司 緊急避險(xiǎn)設(shè)施 工程 實(shí)施方案 42 煤炭科學(xué)研究總院 沈陽(yáng) 研究院 故停電時(shí)，自動(dòng)由備 用電池箱向該主機(jī)提供電池輸入供電 ， 并經(jīng)主機(jī)內(nèi)部本質(zhì)安全轉(zhuǎn)換，輸出本質(zhì)安全型電源，向避難所（艙）內(nèi)外本安設(shè)備供電。以保證供電的不間斷性。 技術(shù)參數(shù) 1）主要設(shè)計(jì)指標(biāo)的確定依據(jù) 在井下交流動(dòng)力電源輸入方面，目前我國(guó)礦井低壓供電系統(tǒng)動(dòng)力電源的電壓等級(jí)為正弦交流 1140V、 660V、 380V、 127V 和 36V。為了提高供電效率，我國(guó) 380V 供配電設(shè)備在大多數(shù)國(guó)有礦井已升級(jí)為660V 或 1140V，同時(shí)，由于目前我國(guó)礦井的 127V 電源主要供井下照明或煤電鉆使用，電壓波動(dòng)太不穩(wěn)定， 36V 主要是設(shè)備內(nèi)部控制線路使用，因 此選擇 1140V 和 660V 作為 UPS 電源裝置的輸入電壓使用。 在監(jiān)測(cè)內(nèi)容分類方面，第一類是監(jiān)測(cè)避難 硐室 內(nèi)的 CO、 CO OCH溫度和壓力等，可考慮設(shè)計(jì)一路大容量本安電源綜合供電；第二類是監(jiān)測(cè)避難所外部災(zāi)害參數(shù)，設(shè)置在避難所內(nèi)的數(shù)據(jù)采集顯示儀表以及救援通信設(shè)備或艙內(nèi)照明等，可考慮設(shè)計(jì)一路大容量本安電源綜合供電；第三類是監(jiān)測(cè)避難 硐室 外部 CO、 CO O CH4， 可考慮設(shè)計(jì)一路大容量本安電源綜合供電；第四類是向避難 硐室 外部聲光指示器、巷道逃生指示器等設(shè)備用一路本安電源。為保證電源供電的可靠性，第四路電源 也可作為前三類電源的備用電源使用。因此，設(shè)計(jì) 4路本安電源輸出，為提高各類負(fù)荷設(shè)備抗干擾性能，此 4 路電源輸入各自獨(dú)立。 在電路設(shè)計(jì)可靠性方面，首先保證蓄電池避免過(guò)充電而影響正常山西高平科興游仙山煤 業(yè)有限公司 緊急避險(xiǎn)設(shè)施 工程 實(shí)施方案 43 煤炭科學(xué)研究總院 沈陽(yáng) 研究院 供電容量下降；其次是合理安排負(fù)荷供電，確保供電時(shí)間不小于 96h。 在避難所數(shù)據(jù)采集顯示設(shè)計(jì)方面，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)用戶的實(shí)際需求，設(shè)計(jì)如下方案： 利用甲烷傳感器、一氧化碳傳感器、二氧化碳傳感器、氧氣傳感器、溫度傳感器和壓力傳感器監(jiān)測(cè) 避難硐室 內(nèi)外環(huán)境參數(shù)。 2） 數(shù)據(jù)采集顯示裝置 當(dāng)逃生待救人員躲避在避難所生存艙內(nèi)等待救援或采取自救措施時(shí)，第一反應(yīng)是 ： （ 1） 能否與地面取得通信聯(lián)絡(luò)？ （ 2） 生存艙內(nèi)環(huán)境溫度有多高？ （ 3） 艙外災(zāi)害環(huán)境變化趨勢(shì)如何？ （ 4） 艙外是否恢復(fù)正常逃生條件？ （ 5） 還能在生存艙內(nèi)滯留或待救多長(zhǎng)時(shí)間？ 上述疑問(wèn)中，實(shí)時(shí)了解掌握艙內(nèi)外災(zāi)害氣體參數(shù)是關(guān)鍵。只有具備采集和顯示艙內(nèi)外災(zāi)害氣體濃度，如一氧化碳、二氧化碳、氧氣、甲烷、溫度和艙內(nèi)部壓力等，及時(shí)供艙內(nèi)避難人員掌握和判別災(zāi)害環(huán)境，并根據(jù)艙內(nèi)配套救生設(shè)備及時(shí)采取自救措施，才能最大限度地緩解艙內(nèi)待救人員的精神壓力，并能最大限度的保證逃生人員的安全。在避難所數(shù)據(jù)采集顯示設(shè)計(jì)方面，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)用戶的實(shí)際需求有如下方案： 利 用甲烷傳感器、一氧化碳傳感器、二氧化碳傳感器、氧氣傳感器、溫度傳感器和壓力傳感器監(jiān)測(cè) 避難硐室 內(nèi)外環(huán)境參數(shù)，對(duì) 硐室 外山西高平科興游仙山煤 業(yè)有限公司 緊急避險(xiǎn)設(shè)施 工程 實(shí)施方案 44 煤炭科學(xué)研究總院 沈陽(yáng) 研究院 參數(shù)采用專門(mén)設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)采集顯示裝置集中顯示 . 為了滿足采集數(shù)據(jù)上傳的需要，由于礦方現(xiàn)在使用 KJ90NB 監(jiān)控系統(tǒng)，在本次設(shè)計(jì)中，通過(guò)采用 KJ90NB 監(jiān)控系統(tǒng)分站及顯示屏 或我院設(shè)備 ，即可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在顯示屏上顯示又可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的上傳。 3）配接傳感器的技術(shù)參數(shù) A、選擇依據(jù) 首先依據(jù)《煤礦井下避難所試點(diǎn)建設(shè)基本要求（試行）》及《煤礦井下緊急避險(xiǎn)系統(tǒng)建設(shè)管理暫行規(guī)定》；其次依據(jù)各種傳感器和通信設(shè)備各自產(chǎn)品的 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等要求；第三，廣泛調(diào)研市場(chǎng)用戶，聽(tīng)取他們的意見(jiàn)和建議。 B、配接或關(guān)聯(lián)設(shè)備參數(shù)確定 避難 硐室 外部環(huán)境氣體參數(shù)： 甲烷傳感器測(cè)量范圍的選擇應(yīng)考慮瓦斯突出的測(cè)量；一氧化碳和二氧化碳傳感器測(cè)量范圍的選擇應(yīng)考慮瓦斯爆炸、煤塵爆炸和瓦斯與煤塵爆炸的測(cè)量；氧氣傳感器測(cè)量范圍的選擇應(yīng)考慮測(cè)量范圍的下限值；溫度傳感器測(cè)量范圍的選擇應(yīng)考慮火災(zāi)或爆炸后的測(cè)量。在利用傳感器或綜合氣體參數(shù)測(cè)試儀器的前提下，參數(shù)確定如下； （ 1） 甲烷測(cè)量范圍： 0～ 100%CH4 （ 2） 一氧化碳測(cè)量范圍： 0～ 1000179。 1