摘要：分析了避險專用管線技術,，指出煤礦井下安全避險六大系統采用避險專用管線，可提高煤礦井下安全避險六大系統管線抗災變能力,；但由該專用管線派生出的煤礦井下專用管線避險系統，無法替代煤礦井下通信系統,、監(jiān)測監(jiān)控系統和人員定位系統,，更不能感知災害。對比分析了救生艙和避難硐室技術特點,，指出救生艙具有易受災害影響,、需降溫、成本高等缺點,。提出交接班工作盡量在地面完成,，減少井下人員。提出區(qū)隊長和班組長宜是兼職救護隊員,。提出煤礦應裝備大功率潛水泵,；水災鉆孔救援要慎重。

1 引言

中國是世界第1產煤大國,，煤炭產量約占世界50%,。煤炭是我國的主要能源，約占一次能源的70%,。2012年全國煤炭產量36.5億噸,，全國煤礦發(fā)生死亡事故779起，死亡1384人,，百萬噸死亡率0.374,，百萬噸死亡率遠高于美國、南非、俄羅斯等其他主要產煤國家,，是美國的19倍,。2012年美國產煤9.32億噸,，全國煤礦死亡19人,，百萬噸死亡率0.02。

煤礦井下死亡事故主要有瓦斯,、頂板,、水災、火災,、運輸,、機電、放炮,、炸藥燃燒和爆炸等,。其中，煤礦井下瓦斯爆炸,、瓦斯與煤塵爆炸,、煤塵爆炸、炸藥爆炸等都會造成大量人員死亡,。這些遇難人員中,，由于一氧化碳中毒和缺氧窒息死亡約占80%，由于創(chuàng)傷和燒傷致死約占20%,。礦井火災和炸藥燃燒事故,，由于一氧化碳中毒和缺氧窒息死亡的比例更高。事故調查表明,，這80%的遇難人員是有逃生機會的,，但由于煤礦井下緊急避險系統不健全或不合理，使他們失去了生還機會,。因此,，針對煤礦井下瓦斯、水,、火,、頂板等事故特點，研究適用的緊急避險和應急救援技術具有十分重要的意義,。

2 避險專用管線無法替代通信,、監(jiān)控和人員定位系統

為避免或減少瓦斯爆炸、瓦斯煤塵爆炸,、炸藥爆炸,、頂板冒落等事故對壓風、供水、通信,、監(jiān)控,、人員定位管線的破壞，避難硐室需接入可靠的壓風,、供水,、通信、監(jiān)控,、人員定位系統,。底鼓不嚴重的礦井，應將全部壓風,、供水,、通信、監(jiān)控,、人員定位管線埋入巷幫與底板夾角處,。具有直通地面鉆孔的避難硐室，應將壓風,、供水,、通信、監(jiān)控,、人員定位管線可靠布置在直通地面的鉆孔中 [1-5] ,。

底鼓嚴重的礦井，可采用抗拉伸,、抗沖擊,、防火性能較好的避險專用管線等。避險專用管線主要技術指標如下：（1）抗爆炸沖擊不低于0.8MPa,；（2）拉伸強度不低于9MPa,；（3）拉斷伸長率不低于300%；（4）抗落錘沖擊：2kg重錘在3m高處落下,，管線無裂紋和破壞,。煤礦井下安全避險六大系統采用該專用管線，可提高煤礦井下安全避險六大系統管線抗災變能力,。但由該專用管線派生出的煤礦井下專用管線避險系統,，無法替代煤礦井下通信系統[6-7]、監(jiān)測監(jiān)控系統[8-9]和人員定位系統[10],，更不能感知災害,。

2.1 供電問題

為解決監(jiān)測監(jiān)控系統井下分站、人員定位系統井下分站,、通信系統井下用電設備等供電問題,，煤礦井下專用管線避險系統采用地面本安供電（供電距離不大于2km）,，或地面交流660V遠供。

《中華人民共和國安全生產行業(yè)標準AQ6201--2006煤礦安全監(jiān)控系統通用技術要求》[11],、《中華人民共和國安全生產行業(yè)標準AQ6210--2007煤礦井下作業(yè)人員管理系統通用技術條件》[12],、《中華人民共和國煤炭行業(yè)標準MT/T1115-2011多基站礦井移動通信系統通用技術條件》[13]等有關標準均要求井下分站（或基站）至地面較大傳輸距離不小于10km。顯然,，地面向井下2km供電,，既不符合煤礦監(jiān)測監(jiān)控系統、人員定位系統和通信系統有關標準要求,，也難以滿足煤礦安全生產需要,。

采用地面向井下交流660V供電,，當煤礦井下發(fā)生瓦斯超限,、瓦斯突出、瓦斯爆炸,、瓦斯煤塵爆炸,、局部通風機停風時，必須切斷相關區(qū)域或煤礦井下全部非本質安全防爆電源,，這不但包括系統中隔爆兼本質安全電源,、分站和基站，更包括沒有防爆功能,、但又擔負地面向井下交流660V供電的避險專用管線,。若瓦斯達到爆炸濃度，避險專用管線中660V供電線路繼續(xù)供電,，由于頂板冒落等造成避險專用管線中的660V供電線路產生短路或斷路火花,，均會引起瓦斯爆炸。因此,，煤礦井下發(fā)生瓦斯超限,、瓦斯突出、瓦斯爆炸,、瓦斯煤塵爆炸時,，必須切斷避險專用管線中的660V供電電源，這必將影響監(jiān)測監(jiān)控,、人員定位,、通信聯絡系統的正常工作。

2.2 災害感知問題

煤礦井下專用管線避險系統配有甲烷,、一氧化碳,、二氧化碳、溫度,、水位,、震動,、沖擊等傳感器（該系統稱感知裝置）。

該系統試圖通過異常震動等,，分析瓦斯煤塵爆炸及煤巖動力現象發(fā)生的可能位置及范圍,。異常震動要在理論分析、試驗研究和大量現場測試數據的基礎上取得,，進而給出瓦斯煤塵爆炸及煤巖動力現象的特征頻率和強度等,，并要區(qū)分放頂煤落煤震動、采空區(qū)頂板垮落震動,、采煤震動,、掘進震動、放炮震動,、運輸震動等,。并且，僅靠上述傳感器感知瓦斯爆炸,、瓦斯煤塵爆炸是遠遠不夠的,。因此，該系統難以感知瓦斯煤塵爆炸及煤巖動力現象,。

煤礦井下專用管線避險系統試圖通過水位和流量等,，分析水害可能發(fā)生位置、水深及水量變化情況,，感知透水情況,。這就要求，當水害事故發(fā)生時,，系統中的傳感器,、分站及分站電源、接線盒,、接插件等在水下可以正常工作,。否則，當透水事故發(fā)生時,，被水淹的分站及分站電源等設備將無法正常工作,，無法將有關信息傳輸到地面分析處理。但現有系統的防護等級顯然不能滿足水淹時正常工作的要求,。并且,，通過水位和流量等，分析水害可能發(fā)生位置,、水深及水量變化情況,，還有許多工作要做。

3 救生艙易受災害影響,、需降溫,、成本高

救生艙同避難硐室相比,，具有易受災害影響、需降溫,、成本高等缺點,。

3.1 救生艙易受災害影響

避難硐室在煤巖中建造，只有門及門側暴露在巷道中,。因此,，當發(fā)生瓦斯爆炸、瓦斯煤塵爆炸,、礦井火災,、炸藥爆炸、頂板冒落等事故時,，主要是對暴露在巷道中的門及門側的破壞,，對避難硐室整體影響較小，對接入避難硐室,、埋入底板的壓風,、供水,、通信,、監(jiān)控、人員定位等管線影響較小,。當發(fā)生礦井火災,、瓦斯爆炸、瓦斯煤塵爆炸,、炸藥爆炸等事故時,，只有門及門側會受到高溫炙烤。

而救生艙完全暴露在巷道中,。因此,，當發(fā)生瓦斯爆炸、瓦斯煤塵爆炸,、炸藥爆炸等事故時,，強大的爆炸沖擊波除可破壞救生艙門外，還會使救生艙傾倒,、變形和位移,，進而拉斷與救生艙相連的壓風、供水,、通信,、監(jiān)控、人員定位等管線,，對救生艙影響較大,。當發(fā)生礦井火災,、瓦斯爆炸、瓦斯煤塵爆炸,、炸藥爆炸等事故時,，救生艙的全部表面會受到高溫炙烤。

3.2 救生艙需主動降溫

在溫度較低的煤巖中建造的避難硐室,，可以通過煤巖降溫,，不需設置降溫設備。這不但降低了建造成本,、提高了硐室利用率,，還避免由于使用二氧化碳高壓氣瓶帶來新的事故隱患。

礦井火災,、瓦斯爆炸,、瓦斯煤塵爆炸、炸藥爆炸等事故,，會產生大量熱量,。為減少這些事故產生的熱量對救生艙艙內的影響，完全暴露在巷道中的救生艙,，需采用隔熱材料和措施,。而采用隔熱材料和措施的救生艙，當避險人員進入救生艙后,，人體溫度和呼出的氣體,，會使艙內升溫，逐漸達到避險人員無法承受的溫度,。因此,，救生艙需設置降溫設備和系統，進行降溫,。目前救生艙降溫技術主要有蓄冰制冷和高壓二氧化碳膨脹制冷,。蓄冰制冷的儲冰和制冷設備占據了大量救生艙空間，降低了救生艙利用率,。蓄冰制冷平時要維持冰的狀態(tài),，增加了維護成本；當瓦斯超限時,，需切斷電動制冷機電源,。高壓二氧化碳膨脹制冷的二氧化碳高壓氣瓶等占據了大量救生艙空間，降低了救生艙利用率,。二氧化碳高壓氣瓶是高壓容器,，這些高壓容器由于產品質量問題或使用管理不當，將會引發(fā)高壓容器傷人事故,。

3.3 救生艙宜擴幫布置

采掘工作面作業(yè)人員一般為數十人,，因此,，需布置數個救生艙?？扇菁{10人的救生艙,，一般長度不小于8m，高度約1.8m,，寬度約1.4m,。數個救生艙設置在巷道中，會增加通風阻力,，影響正常通風,；當發(fā)生瓦斯爆炸、瓦斯煤塵爆炸,、炸藥爆炸等事故時,，爆炸沖擊波會造成救生艙傾倒和變形，使遇險人員無法進入救生艙或救生艙漏氣,。在煤巖中構建硐室設置救生艙,，由于硐室深度達8m多深，不能采用擴散通風,，因此不宜采用救生艙軸線與巷道軸線垂直布置,。救生艙宜采用擴幫布置，即擴幫寬度不小于救生艙寬度,，將救生艙置于擴幫后的空間,，救生艙軸線與巷道軸線平行布置。

4 大功率潛水泵是水害防治的重要措施,，水災鉆孔救援要慎重

據統計，由老空水導致的礦井較大和重大以上水害事故分別占水害事故的90%（見表1）和82.76%（見表2）,。因此,，防治老空水導致的水害事故是礦井水害防治的重點。

發(fā)生礦井水災事故后,，救護隊需遠距離運送潛水泵,，進行排水工作。礦井水位上升或下降,，取決于涌水量是否大于排水量,。涌水量大于排水量水位上升，反之水位下降,。如果煤礦井下使用臥泵,，當淹泵后，水泵停止工作,。這時,，排水量為0,，井下水位迅速上升。如果采用大功率潛水泵,，無論井下水位多高,，均不影響潛水泵正常工作，對于涌水量有限的老空水,，會出現排水量大于涌水量的時候,。這將避免或整個礦井全部被淹，為被困人員創(chuàng)造逃生機會,，減少救援時間,。

當發(fā)生透水事故，由于被困人員所處的環(huán)境是壓縮空氣,，因此,，巷道中水位會高于被困人員位置，如果進行地面鉆孔救援,，鉆孔打通被困人員所在位置后,，被困人員環(huán)境的空氣壓力將迅速降低，其水位將迅速上升,，將會給在這里避險人員帶來滅頂之災,。因此，發(fā)生礦井水災事故時,，對被困人員鉆孔救援要慎重,。當被困人員避險地點低于礦井水時，不宜對被困人員地點鉆孔救援,。

5 區(qū)隊長和班組長宜是兼職救護隊員

中華人民共和國安全生產行業(yè)標準《AQ1008礦山救護規(guī)程》規(guī)定：“救護隊駐地至服務礦井的距離,，以行車時間不超過30min為限”，“救護隊接警后在1min內出動,，不需乘車出動時,，不得超過2min”。不難看出,，救護隊接警后,，救護隊到達事故礦地面井口的時間可達30min ，下井實施救護的時間將會更長,。因此,，將身體狀況符合要求的區(qū)隊長和班組長，經培訓合格后,，作為兼職救護隊員,，具有救援響應時間短、熟悉井下環(huán)境及逃生路線等優(yōu)點，為應急救援贏得了寶貴時間,。

6 減少井下交接班人數,，降低事故傷亡

為減少交接班對煤炭生產的影響，交接班一般在煤礦井下進行,。交接班期間,，煤礦井下人數大大增加。在交接班期間,，如果煤礦井下發(fā)生瓦斯爆炸,、瓦斯煤塵爆炸、礦井火災,、炸藥爆炸或燃燒,、透水等事故時，將會造成大量人員傷亡,。因此,，要減少煤礦井下交接班人數，除必須在現場交接的工作外,，交接班工作盡量在地面完成,，地面安全。

7 結語

瓦斯,、水,、火、頂板,、機電等事故困擾著煤礦安全生產,。因此，需要通過減少井下交接班人數,，區(qū)隊長和班組長兼做救護隊員,，裝備大功率潛水泵，建立基于壓縮氧自救器,、逃生通道,、避難硐室的緊急避險系統等措施，減少煤礦井下事故傷亡,。

文章標題：煤礦井下緊急避險應急救援技術 山東國泰科技有限公司編輯原創(chuàng)

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