四台矿311盘区永久避难硐室方案初探

2012-01-27雷忠青

中国科技信息 2012年16期

关键词：管路矿井钻孔

雷忠青

同煤集团设计研究有限责任公司，山西大同 037003

四台矿311盘区永久避难硐室方案初探

雷忠青

同煤集团设计研究有限责任公司，山西大同 037003

四台矿隶属于大同煤矿集团有限责任公司，根据国家相关规定在311盘区建立永久避难硐室，硐室分为过渡室和生存室两部分，硐室内建立各种避险系统，并与矿井其他5大安全避险系统相连。

永久避难硐室；过渡室；生存室；通风；供氧；气幕喷淋；空气净化、温湿度调节

1.方案依据

1）《煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定》（安监总煤装[2011]15号）；

2）《国家安全监管总局国家煤矿安监局关于煤矿井下紧急避险系统建设管理有关事项的通知》（安监总煤装[2012]15号）；

3）《煤矿建设完善六大系统标准化技术规范》；

4）《同煤集团四台矿灾害预防及处理计划》、《四台矿311避难硐室井上下对照图》等相关图纸。

2.盘区概况

四台矿隶属于大同煤矿集团有限责任公司，剩余服务年限28年，核定生产能力500万吨/年，设计开采侏罗系煤系。现开采14#层311及412盘区，盘区剩余服务年限约10年，队组配置为两综采、四机掘，井下同时作业人员数为95人。现有六大系统情况如下：

2.1 监测监控系统

四台矿现使用KJ86N型监测系统，对井下各采掘面的瓦斯、温度、CO、风速、主扇负压等进行实时监测，对各种设备开停、风机开停、风门开关状态进行实时监测，井下按要求设置了各类传感器和监测监控设备，能实现瓦斯超限、设备故障自动断电和声光语音报警。

2.2 井下人员定位系统

四台矿井下人员定位系统使用KJ69系统，全矿现使用无限编码发射器3873台。

2.3 井下压风自救系统

四台矿盘区皮带巷内有6寸压风管路一趟，14#311回风巷、14#412回风巷分别有一趟2寸压分管路；管路系统齐全，但都未安装压风自救系统。

2.4 供水施救系统情况

四台矿现盘区皮带巷内铺设6寸静压管路一趟。

2.5 井下通信联络系统

四台矿井下通讯运行的是DH-2000型调度程控交换器，容量为256门。412盘区共安装电话16部。

3.方案设计

3.1 位置选择

根据四台矿矿井灾害特点，结合矿井井上下对照图、井下开拓巷道布置方式、井下工作人员分布情况及矿方意见，考虑在1045轨道巷与14#层311盘区回风巷之间设置永久避难硐室。硐室一个通道与1045轨道巷相通，另一个通道与14#311-2巷相通。在地面考虑布置钻孔，硐室服务区域为14#层311，服务半径1000m。服务年限10年。

3.2 规模

根据14#层311盘区井下最大工作人员人数情况，按最大额定避险人数设计为100人。

3.3 钻孔布置

钻孔位于412风井工业场地入场道路北侧70m处，距离最近的集团公司救护大队四台中队车程为0.5小时。钻孔参数：孔径350mm，带套管并保证净内径>260mm，孔深282.288m。钻孔铺设压风管路、供水管路、通信电缆及动力电缆，当井下硐室管路或电缆受灾害影响甚至破坏，无法维持避难硐室其他各系统稳定运行时，由地面救助车接入钻孔铺设的管路及电缆供给硐室所需生存条件。

3.4 硐室设计

（1）硐室构成

硐室分为过渡室和生存室两部分，硐室有两个通道，两个通道分别布置在不同的巷道中，一个通道与1045轨道巷相通，另一个通道与14#311-2巷相通。两个通道同时作为两个安全出入口。

隔离门采用密闭门设置，密闭门上设置观察窗，密闭门及观察窗承受约为0.3Mpa的爆炸压力。外侧第一道门采用既能抵挡一定强度的冲击波，又能阻挡有毒有害气体的防护密闭门；第二道门采用能阻挡有毒有害气体的密闭门。墙体用强度不低于C30的混凝土浇筑，并与岩（煤）体接实，保证足够的气密性。

门墙设2趟单向排水管和单向排气管。

生存室内设有医疗室、储物室、设备室、储气室、卫生间及地面钻孔。

（2）硐室断面及面积

本次设计通道净宽2.4m，净高2.6m；硐室净宽3.6m，净高2.6m。

过渡室面积：4（长）×2.4（宽）=9.6m2＞3m2

生存室面积：30（长）×3.6（宽）=108m2＞1×100=100m2

均满足规定。

（3）支护形式及方式

通道为半圆拱支护，硐室为三心拱支护，均采用C25钢筋混凝土砌碹支护，通道支护厚度为800mm，硐室支护厚度为800mm；均采用C15混凝土铺底，铺底厚度为250mm。顶板和墙壁刷为白色。

3.5 硐室内部相关系统

（1）通风、供氧系统

a、日常中避难硐室供风量120m/min。

b、灾难发生后，日常通风不起作用后，采用矿井压风供氧，压风出口压力在0.1～0.3MPa之间，供风量不低于每人0.3m /min，连续噪声不大于70dB(A)。

c、上述系统不起作用时，采用自备氧供氧时，本次设计额定避险人数100人，人均供氧量为0.5L/min、额定防护时间为96小时，配用40L压缩氧气瓶，公称压力为15MPa，可用最大压力为13MPa，则

储氧量为0.5×1 0 0×6 0×9 6为288000L，288000/（40×130）=55.4瓶，共需氧气瓶56瓶。

d、上述系统不起作用时，采用地面钻孔救援设施，通过地面空压机供氧。

e、同时硐室内配备正压氧气呼吸器以备应急需要。呼吸器使用时间不低于2小时。

硐室内配有隔绝式压缩氧自救器120台，额定保护时间45分钟，以便矿工在逃离避难硐室后佩戴。

（2）气幕喷淋系统

硐室内部采用正压设计，以有效防止有害气体进入硐室；密闭门内侧设空气气幕，减少并阻隔有毒有害气体的进入。硐室内配有压缩气瓶，以用于万一矿井压风自救系统受损，压风失去时环境的维持，提供足够的压缩空气，支持人员多次进出避难硐室。

在矿井压风自救系统能够使用时，由其供给足够的风量；在压风自救系统失效时，由存储的高压空气瓶供气，在压风管路与空气瓶两者之间设置自动连锁装置，实现自动转换。

高压空气瓶配有减压装置，分别满足气幕、压风喷淋、补氮和维持正压的需要。

（3）空气净化系统

通过化学药剂分散去除，将装有化学药剂的药帘分散悬挂于硐室各处，依靠气体自然扩散去除有害气体。

避难硐室处理CO2的能力不低于0.5升/分钟/人，处理CO的能力应能保证在20分钟内将一氧化碳浓度由0.04%降到0.0024%以下。

在整个额定防护时间内，室内环境中CO2浓度不大于1.0%，甲烷浓度不大于1.0%，CO浓度不大于0.0024%。

（4）温湿度调节

通风、围岩吸热吸湿自然降温。

当避难硐室内温度较高时，通过采用相变材料进行降温，使得避难硐室内温度不高于35℃。

（5）供水系统

避难硐室同时配备三套供水系统，分别为矿井供水施救系统供水、钻孔供水、自备饮用水。

避难硐室接入矿井供水施救系统，接入的矿井供水管路有专用接口和供水阀门，为在紧急情况下输送液态营养物质创造条件。当矿井供水管路遭到破坏后，避难硐室内备有可供额定人员96小时饮用的纯净水和食品，同时，还可以通过地面钻孔供水管路解决硐室内人员的水分和能量补给。

（6）环境监测系统

避难硐室配备独立的内外环境参数监测仪表，在突发紧急情况下人员避险时，能够对避险硐室过渡室及生存室内的O2、CH4、CO2、CO、温度、湿度和避险硐室外的O2、CH4、CO2、CO、温度进行监测，硐室内设置两个监控分站，接入矿井监测监控系统。在矿井监测监控系统破坏后，分站可独立工作96小时，并可将监测仪表所采集到的数据，通过钻孔内的通讯电缆传递到地面。

（7）通讯系统

在硐室内部和入口处分别安设直通矿调度室的固定电话，在硐室内部安装直通调度室的视频及广播系统，接入矿井通讯系统。在矿井通讯系统破坏后，通讯信号通过钻孔内的通讯电缆传递到地面。

（8）人员定位系统

避难硐室入口处和内部分别设人员定位基站，实时监测人员进出紧急避难硐室情况。人员定位基站接入矿井人员定位系统。

（9）供电系统

避难硐室同时配备三套供电系统，分别为矿井供电系统供电、钻孔供电、自备蓄电池供电。

避难硐室供电分为正常供电和事故供电。正常供电接入矿井供电系统，照明采用矿用隔爆型荧光灯。事故供电采用矿用隔爆型备用电池箱和矿用隔爆型本安直流稳压电池供电，供给避难硐室内各传感器、矿用红外摄像仪、硐室照明等所有用电设备。供电时间不低于96小时。此外，避难硐室配备直通地面的钻孔，供电电缆通过钻孔敷设至硐室，保障紧急情况下硐室内用电设备的正常工作。

（10）排水、排气系统

硐室设有3‰自然流水坡度，同时在硐室内靠近底板附近安装两趟DN100的单向排水管，用于排出硐室内积水。避难硐室内靠近底板附近安装两趟DN50的单向排气管，用于排出硐室内有害气体。单向排气管在硐室内装设单向阀。

（11）生活系统

按规定配备足够的食物、饮用水，硐室内设置一个卫生间，卫生间为半圆拱断面，净宽3.6m，净高2.6m，长1.8m，采用C25钢筋混凝土砌碹支护，支护厚度800mm；采用C15混凝土铺底，铺底厚度为250mm。内部设有两个集便器。集便器自带集便箱，脚踏式打包，材质不锈钢。

（12）医疗救护

硐室内设置一个医疗室，医疗室为半圆拱断面，净宽3.6m，净高2.6m，长5.0m，采用C25钢筋混凝土砌碹支护，支护厚度800mm；采用C15混凝土铺底，铺底厚度为250mm。

为了使伤员得到及时救治，减少伤亡及痛苦，硐室内应备有床、急救箱和一定数量的担架。急救箱里内有一定量的绷带和止血药及其它应急药品。