煤 礦 避 難 硐 室 建 設 方 案
山東星源礦山設備集團有限公司
山東星源礦山設備集團有限公司位于風景秀麗的微山湖畔——山東•魚臺，著名的京杭運河依城而過，北臨舉世聞名的文化發源地孔子故里！
星源集團的科研人員在吸收國內外救生艙、避難硐室研究技術的基礎上，結合本公司在煤礦安全設備領域多年產品研發的技術力量，先后和江蘇大學、中國礦業大學、山東科技大學、江蘇科技大學船舶海洋工程學院、北京航空航天大西安科技大學能源學院等技術合作，將航天生命保障技術、潛艇結構技術等高新技術應用到避難硐室安全防護、生命保障等設備的研制中，并在技術上進行了多項創新和優化。
公司嚴格按照國際IEC標準組織生產，采用先進的生產設備、精密的檢測設備和嚴格的測試方法，時刻致力于技術上的不斷創新和工作上的持續改進，以確保產品質量更高，安全性更好，使用性更先進，服務更周到。公司擁有一支經驗豐富的管理團隊和一支由多年從事礦用安全生產設備研發的工程師組成的技術團隊，技術顧問團隊中有院士2人，博士生導師3人，博士5人，教授級專家研究員4人，碩士7人。
星源集團創建于1998年，是以研發、制造、銷售礦用設備產品的民營企業，同時也是集避難硐室的設計、施工和設備安裝為一體的大型礦山設備生產廠家，可根據煤礦的礦井條件、地質特點等來定制真正適合中國煤礦的避難硐室。公司主導產品一礦用高壓潛水電泵BQ系列、排沙泵BQS系列、排污泵BQW系列、（2.2kw-4000kw），GLD型帶式給料機系列、GLZ型振動式給料機系列、礦用隔爆型移動變電站KBSGZY系列，礦用隔爆型干式變壓器KBSG系列、礦用隔爆型移動變電站用干式變壓器KBSG系列，以上產品全部通過國家防爆檢測中心、安全標志檢測——取證齊全。產品在國內特大型煤業集團用戶:中國神華集團、中煤能源、山能集團、兗州煤業、淄礦集團、安徽兩淮礦區、河南平煤、山西大同、西山煤電等諸多用戶使用，質量、性能受到一致好評。
一、前言
2010年7月19日，國務院頒發了《關于進一步加強企業安全生產工作的通知》；
2011年3月21日,國家安全監管總局、國家煤礦安監局印發《煤礦井下安全避險“六大系統”建設完善基本規范（試行）》的通知；
2011年1月25日,國家安全監管總局國家煤礦安監局印發《煤礦井下緊急避險系統建設管理暫行規定的通知》；
2011年7月13日國家安全監管總局下達《關于切實加強金屬非金屬地下礦山安全避險“六大系統”建設的通知》。
本建設方案中的緊急避險設施建設主要是指全礦永久避難硐室建設以及其他“五大系統”的對接；室和艙內緊急避難設施由供氧、動力、壞境監測、排泄物處理、空氣幕聯動和通信等各個系統組成，規劃合理的避災路線，補充應急預案等。緊急避險設施具備安全防護、氧氣供給保障、環境監測、通訊、照明、人員生存保障等基本功能。建設完善緊急避險系統并與礦井安全監測監控、人員定位、壓風自救、供水施救、通信聯絡等系統相對接，形成井下整體性的安全避險系統。
二、設計的主要依據
1、《煤礦井下避難硐室試點建設基本要求》（試行），煤安監司函辦[2009]29號，《國家煤礦安監局辦公室關于做好煤礦井下避難硐室(救生艙)建設試點項目申報工作的通知》；
2、國家安全監管總局 國家煤礦安監局關于建設完善煤礦井下安全避險“六大系統”的通知，安監總煤裝[2010]146號；
3、《國務院關于進一步加強企業安全生產工作》的通知，國發[2010]23號；
4、《煤礦礦井井底車場硐室設計規范》（MTT 5026 -2009）；
5、《煤炭工業設計規范》；
6、《煤礦安全規程》 國家安全生產監督管理總局，2010年1月21日實施；
7、《煤礦安全工程設計》；
8、井下可移動分體避難硐室配置系統鑒定材料—煤炭科學研究總院沈陽研究院；
9、煤礦提供的地質資料和生產實測資料。
三、設計的指導思想
本方案在保證救生保障功能全部實現的情況下，盡可能做到硐室內設備擺放整齊，布局合理，裝飾美觀，兼實用與救生于一體。
本方案設計時遵循的基本思想：涉及人員生命安全的系統，將全部采取無電源系統，即在斷電或電能耗盡的情況下，仍能夠確保避險人員生命安全；電器設備在電力可用的情況下，起到輔助及安全備份的作用。
本方案依據100人的硐室進行設計，但生命保障系統及最大容納人數按1.2倍的安全系數進行設計，即整個硐室可以最多容納120人并順利維持120小時的有效防護時間。
本方案將完全滿足《煤礦井下緊急避險系統建設管理暫行規定》中避難硐室的相關要求，在通風換氣、正壓保持、氧氣供應、空氣凈化、制冷除濕、食品藥品方面均具有完備安全的供應措施，確保避難硐室平時可作為煤礦活動空間使用，災變時實現應急避險、逃生救援的目的。
本方案涉及多重功能備份方案，確保避險使用時安全無虞。
1、堅持“安全第一、預防為主”的方針，結合礦區安全生產實際情況，圍繞煤礦井下出現礦井火災、煤塵爆炸、瓦斯突出或爆炸等災變情況，使礦工在應急避難裝置的掩護下成功逃生或等待救援，保障職工生命安全；
2、實現“三防一隔”，防毒、防火、防震、隔爆；
3、實現井下各避難硐室與井上指揮中心平臺實現雙向信號傳輸；
4、在符合相關要求，滿足使用的前提下，盡可能降低成本，節省工程投資；
5、因地制宜地采用新技術、新工藝、新裝備、新材料；
6、盡量利用原有的巷道、不增加開拓費用；
7、避難硐室及各系統設備選型留有余地，能充分滿足區域內避難人員數量的需求。
四、緊急避險設施分布依據及地點
永久避難硐室是指設置在井底車場、水平大巷、采區（盤區）避難路線上，具有緊急避險功能的井下專用巷道硐室，服務于整個礦井、水平或采區，服務年限一般不低于5年；臨時避難硐室是指設置在采掘區域或采區避難路線上，具有緊急避險功能的井下專用巷道硐室，主要服務于采掘工作面及其附近區域，服務年限一般不大于5年。另外考慮到避難硐室不宜設置在變電所、火藥庫或者停車點，因為它們存在火災隱患；避難硐室還應該遠離各種地質構造區域，如斷層、巖層斷裂破碎帶，大的地下位移如地震有可能破壞避難硐室及其內部設備；避難硐室的位置還要考慮不能設置在井下容易積水的地點，避免水患，要選擇在足夠強度的煤層或者巖層中，并且要有足夠的非可燃物保護厚度。
五、避難硐室系統組成部分
永久避難硐室室內部分為過渡室、生存室，兩道門設有與門開啟聯動的氣幕裝置以阻隔有毒有害氣體進入室內，過渡室的內設有噴淋裝置。生存室逃生人員進入避難硐室后的主要活動空間，滿足逃生人員在避難硐室內部生產的基本需求，內部設有監測監控系統、通信聯絡系統、三級供氧系統、照明系統、備用電源、生存保障系統。
避難硐室的系統主要組成包括密閉防護系統、氣幕噴淋系統、供氧系統、空氣凈化系統、制冷系統、環境監控系統、通訊系統、人員定位系統、動力保障系統及其附屬系統等組成。
避難硐室設計（僅供參考）
1. 密閉防護系統
防護密閉門的設計遵盾靈活、快捷、手動、密閉性良好等原則。門體要求能夠抵御0.3MPa的爆炸沖擊波、有毒有害氣體對人體的傷害，防護密閉門采用的規格參數為1x2m，并在防護密閉門上設觀察窗，防護密閉門由有資質生產廠家提供。
2. 氣幕噴淋系統
氣幕噴淋裝置安裝在兩端防暴密閉門處，目的是隔阻逃生人員進入避難硐室時有毒有害氣體對進入，系統的啟動與硐室密閉門相連動，使得在密閉門打開后，在門口形成了氣幕門，氣源采用礦井壓風，水源由供水系統提供。門前設置了不少于兩趟單向排氣管和一趟單向排水管，排水管和排氣管應加裝手動閘門。
該氣幕管由氣腔及縫隙為0.05mm的兩個金屬緊固件組成。當氣體進入氣幕管時，在壓力的作用下，空氣將從0.05mm的縫隙射出，從而形成一道氣墻。氣體射程可達1.2~1.5m，正好覆蓋整個門腔。
3. 供氧系統
供養系統采用“三級供氧系統”，分為井下壓風供氧、氧氣瓶供氧、自救器供氧。優先采用井下壓風供氧，若井下壓風系統中斷或破壞，立即開啟氧氣瓶向硐室供氧。
1）壓風供氣系統
壓風供氧，主要用于硐室內部通風，在壓風不被損壞的情況下，壓風可滿足硐室內供氧、除濕、正壓、制冷的需要。每側的壓風過濾裝置為，壓風經截止閥、過濾器、減壓閥后，通過排風口排入生活艙。過濾器采用三級過濾裝置，可使壓風經過濾后潔凈程度達到醫療用氣水平。
2）氧氣供應系統
氧氣供應系統采用壓縮氧氣瓶供氧、供氧量滿足每人每分鐘0.5L的流量要求。采用59-1黃銅制作匯流排，氣瓶接口數與藏提大小及所用氣瓶數量有關。采用先減壓后匯流的供氣方式，保證用氣安全可靠。氣體管路末端雙回路二級減壓控制模塊，可實現二次減壓，增加管路安全系數。采用手動流量調節裝置，可以手動調節氣體流量大小。
3）自救器供氧
壓縮氧自救器又叫隔絕式壓縮氧自救器，是以高壓壓縮氧氣作為氧氣源的可重復使用的自救逃生器材，主要在煤礦或普通大氣壓的作業環境中發生有毒有害氣體突出及缺氧窒息性災害時使用。人體呼吸系統內部與外界隔絕，供遇險人員快速自救逃生時使用。具有重量輕、體積小、呼吸舒適和攜帶方便等特點。根據防護時間有15、30、45min幾種規格。
4. 空氣凈化處理系統
空氣凈化處理系統采用一體式環境凈化系統，凈化裝置采用積木式抽屜結構，凈化效率高，更換方便；由氣體凈化劑層、木炭層、風道和空氣驅動裝置組成，能去除有毒有害氣體并有效清除人體夾帶和人體活動產生的二氧化碳、一氧化碳、氨氣、硫化氫、揮發性有機物等。
空氣凈化處理系統用于去除硐室內的有害氣體，如CO和CO2，并清除空氣中臭味，使空氣清新潔凈。空氣凈化處理設備采用氣動馬達進行工作，選用10L/min的氣動馬達，氣動馬達由壓縮空氣與壓縮氧氣充分混合后進行驅動。
空氣凈化裝置采用高吸附率的吸附劑吸附CO2，并采用貴金屬催化處理CO。
高吸附率的CO2吸附劑以LiOH為主原料，該吸附劑的吸附率可達50%以上。
系統空氣循環系統流量在20L/min以上，為被困人員提供一個安全、舒適的環境；
處理二氧化碳的能力不低于0.5升/分鐘•人，處理一氧化碳的能力應能保證在20分鐘內將一氧化碳濃度由0.04%降到0.0024%以下。
CO處理主要采用貴金屬催化劑，該催化劑含2%以上的鈀，可以在濕度較大的情況下催化氧化空氣中稀薄的CO氣體，達到去除CO的目的。針對高河避難硐室，我們使用兩臺空氣凈化機進行CO處理，每臺四個反應箱，每個反應箱裝料4KG，總共用料32KG。
下圖為貴金屬催化劑的實際照片：
空氣除臭處理，采用特殊的除臭網，該除臭網是一種浸潤特殊除臭材料的過濾網，用在空氣凈化機上，起到過濾粉塵、除臭的作用。
下圖為除臭過濾網的實際照片：
空氣凈化處理機采用氣動馬達驅動，為防止過快換料，因此定制大型號的空氣凈化處理機，空氣凈化處理機的實際圖片如下：
5. 制冷系統
制冷系統采用蓄冰空調或化學制冷兩種方式。
A利用冰蓄冷原理，在安全時期，利用避難硐室外的制冰主機進行制冰，儲存冷量，在礦難發生時期，將蓄冰設備內的冷量釋放出來供避難硐室降溫使用，以保持避難硐室內部適宜的溫度，提高避難人員的生存舒適度。
防爆蓄冰柜
防爆壓縮機
蓄冰控制裝置
B．化學制冷處理系統包括以下組件：化學制冷劑、制冷水箱 、氣體軟管。
化學制冷是通過化學變化，產生吸熱反應而達到制冷的目的。它的優點是方便，快捷；一般不需要外電能。采用化學藥劑方式制冷，化學藥劑加等量自來水后立即形成低溫綠色果凍狀冷凍物（最低溫度可降至冰點），相當于形成一個個分散的冰塊，將之擺放在凈化機箱內或艙體內實現持續吸熱降溫。化學試劑無毒無味，對人體安全。
6. 環境監控系統
A．檢測功能
用于采集和顯示室內、外災害氣體濃度，如一氧化碳、二氧化碳、甲烷以及氧氣、溫度、室內部壓力等，供室內避難人員掌握和判別災害環境，并根據室內配套救生設備及時采取自救措施，最大限度地保證逃生人員的安全。環境監測裝置由礦用隔爆型備用電池箱、礦用隔爆兼本安型直流穩壓電源箱、本安型監視器、通信電纜及避難硐室（艙）內外環境甲烷傳感器、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。
B自動控制功能
根據氧氣濃度參數，自動調節供氧電磁閥的開停，實現氧氣濃度自動調節；根據防護門開狀態，自動開啟氣幕噴淋裝置，實現氣幕防護；根絕CO濃度、CO2濃度、溫度參數等，自動開啟空氣凈化裝置，實現空氣凈化的自動調節。
7. 通訊聯絡系統
緊急避險設施內應設置直通礦調度室的電話。同時在硐室入口附近安裝無線通訊基站，硐室內配備一臺無線電話。
8. 人員定位系統
礦井人員定位系統應能實時監測井下人員分布和進出緊急避險設施的情況，在每個避難硐室的入口處放置人員定位系統--動態目標識別器，和礦方的人員定位管理系統對接，對硐室的人員進行管理。
9. 動力保障系統
動力保障系統由礦用隔爆兼本質安全型電源箱、外接電源和備用電源組成。外接電源作為煤礦正常生產時降溫系統制冰、視頻信號采集、傳感器監測、備用電池充電等的動力。當災害發生后外部電源中斷時，備用電源自動啟動；
10. 附屬系統
a)室內儲有食物、飲用水、急救藥品蘇生器等備用物品，滿足避險人員額定防護時間內的生命供給；
b)配備必要的應急維修所需工具箱、滅火器、擔架等；
c)舒適的座椅、免沖水打包廁所 、垃圾箱等；
d) 具有自動蘇生器、隔絕式正壓氧氣呼吸器、工具箱、燈光指示牌。
六、系統總體參數
1）氧氣含量：18.5%～23.0%；
2）供氧氧率：> 0.5升/分鐘；
3）二氧化碳處理率：>0.5升/分鐘；
4）二氧化碳濃度：<1.0%；
5）甲烷濃度: <1.0%；
6）一氧化碳濃度: <0.0024%；
7)室（艙）內溫度：<35攝氏度；
8)室（艙）內濕度：<于85%；
9)室（艙）內正壓：100-150 Pa ；
10)控制調節方式：PID調節。
星源集團的科研人員積極創新、大膽革新。在空氣凈化處理上，系統采用一體式空氣凈化處理裝置，占用空間小，凈化效率高，采用高效的CO、CO2吸附劑，經過真人實驗，在20分鐘內，CO濃度完全有0.04%降至0.0024%，其他參數指標也完全在要求范圍之內。
在環境監測上，采用自動化程度高的環境監控系統，不僅實現了避難硐室內、外的環境監測，而且實現了氧氣濃度的自動調節、氣幕的自動控制、空氣凈化的自動控制，實現了較高程度的避難硐室自動化。
合理的設計方案，嚴謹的現場施工,全面的售后服務是我們長期以來與礦方緊密合作的有力保障。嚴謹、專業的質量工程師和檢驗人員以及專業技工院校畢業的一線技術工人是公司產品質量的重要保證。
星源集團在市場激烈競爭的體制下走過來，歷經從無到有、從小到大、由弱到強，得益于“以人為本”的特有星源模式，公司積極采用現代企業管理理念，加強制度創新、機制創新和管理創新來保證市場的占有份額，同時根據客戶的不同要求，開發研制適用、對路的新產品服務中，我公司在全國各大礦區下設了31個銷售、服務網點，開創了“全時制、全天候、全方位”的全程式服務體系！
星源人本著“樹星源形象、走星源之路”的崇真理念，積極探索礦山用戶新需求，為煤礦一線工人提供出“省事、省力、省心”的星源產品，為廣大用戶提供超值的服務，真誠的與新老用戶攜手共創美好明天！
