煤礦井下緊急避險係統的國內外發展

煤礦井下緊急避險係統的國內外發展

常悅栗繼祖

（太原理工大學,山西省太原,030024）

摘要:煤礦開采作為高危行業,其井下緊急救援係統是礦工的生命之舟。文章03manbetx 了國內的政策環境,指出“六大係統”建設勢在必行,作為核心內容的緊急避險係統建設也在有條不紊的進行著。針對我國建設煤礦井下緊急避險係統的現狀以及現有緊急避險方式的局限性,借鑒美國、加拿大、南非等礦業發達國家的成熟經驗,提出了我國在避險係統建設的措施建議。同時根據緊急避險係統的功能與組成,03manbetx 了這一係統的研究趨勢,從而完善我國的緊急避險係統建設,提高救援能力。

關鍵詞：緊急避險；避難硐室；自救器；移動式救生艙

中圖分類號:TD7文獻標識碼: A

Study on thestatusofthe emergency refuge systemat home and abroad

CHANG YUELI JI ZU

（Taiyuan University of Technology,Taiyuan, Shanxi Province,030024）

Abstract:Mining as a high-risk Industry,Mine rescue facilities are the lives of miners rescue boat．The paper had an analysis on the domestic policy environment and pointed out that "the six systems" is necessary to build.As the core content,the emergency refuge system in the Underground is in the building in an orderly．In view of the construction of the status at home and abroad,by learning from mature experience of America,Canada,South Africa,etc,proposals are put forward in this article to strengthen the Rescue capability．According to the functions and composition of the emergency refuge system,The paper had an analysis on the research trends,In this way,the consciousness,ability and quality of emergency can be strengthened to deal with all types of Mine accidents.

Key words:emergency refuge; refuge chamber; self rescuer; mobile refuge cabin

0 引言

煤礦企業的安全生產是關係民生的重大問題,國內重大安全02manbetx.com 多發生在煤礦。要降低安全02manbetx.com 的發生,一方麵要通過事前的預防工作主動降低災害02manbetx.com 發生的概率,另一方麵要在02manbetx.com 不能完全杜絕的情況下,積極建設能夠降低災害事故損失、減小人員傷亡的煤礦緊急避險係統。它作為六大體係的核心[1]和救援體係的強大後盾必將會是今後煤炭行業關注的焦點。

1 緊急避險係統的功能與組成

煤礦緊急避險係統指的是在礦山井下發生煤與瓦斯突出、火災、爆炸等災變事故後,在逃生路徑被阻和逃生不能的情況下,為避災人員安全避險提供生命保障的由避災路線、緊急避險設施、設備和措施組成的有機整體[2]。它作為救援係統的一部分,在礦難發生後,為遇險礦工提供一個安全且密閉的環境,對外這個環境能夠隔離煙氣及燃燒產生的有害氣體,對內它能夠提供食物、水、氧氣等,為遇險人員提供活下去的必要環境,延長救援時間,提高救援率[3]。所謂緊急避險設施就是在礦山井下發生災變時,為避災人員安全避險提供生命保障的密閉空間,具有安全防護、氧氣供給、有毒有害氣體處理、通訊、照明等基本功能,主要包括避災硐室和救生艙。

目前對於煤礦緊急避險係統的研究大同小異,比較權威的一種是三級安全緊急避險係統[4]。係統第一級是自救器,所謂自救器是礦工隨身佩帶的,在遇到環境中存在有毒有害氣體、缺氧或無氧的情況下快速佩帶、迅速逃生的一種呼吸保護儀器,是下井人員必須佩帶的一種安全裝備[5]。近幾年的礦難救援中,隔離式自救器為救援作出了巨大貢獻,為此,我國一直在努力研製有效使用時間更長的隔離式自救器。係統的第二級是移動式救生艙,它設置在各采掘工作麵一定範圍內( 自救器有效逃生距離 ) 或作業人員比較集中的固定地點,為遇險礦工提供避險空間和生存條件,並可通過牽引、吊裝等方式實現移動,以適應采掘作業要求的避險設施,其主要特點就是能夠移動,根據需要隨著工作地點的變化定期移動,其材質可分為硬體式和軟體式兩種。硬體式救生艙用鋼材等硬質材料製成一體式、分節組裝式等類型。軟體式救生艙分為軟體式和組合式，主要是采用阻燃、抗靜電、耐高溫帆布等軟質材料製造，在突發緊急情況下依靠快速（幾十秒至幾分鍾）自動充氣膨脹架設。可移動式救生艙是我國目前研究的重點和熱點。安全緊急避險係統的第三級是永久安全避險硐室, 永久避難硐室通常設置在井底車場、水平大巷、采區避災路線上,利用貫穿岩層直達地表的大直徑鑽孔持續地輸送空氣,並實現通信,它服務於整個礦井、水平或采區,服務年限一般不低於5 年。一般情況下,礦井發生險情,礦井內部供水供電通風等保障係統被破壞後,礦工逃生到永久安全避險硐室後,能夠依靠永久安全避險硐室內配置的自身安全保障儲備係統,可以維持96h 的生存基本需求,在沒有逃生的條件下等待救援[6]。

2國內關於緊急避險係統的建設現狀

2.1 國內政策環境

我國政府、國家相關管理部門首次將安全生產關鍵技術和裝備納入國家科學技術領域支持範圍和國家“十二五”規劃[7-8]。2010年5月19日,國家安全生產監督管理總局副局長、國家煤礦安全監察局局長趙鐵錘在山西長治表示,我國將在全國煤礦建立完善包括井下緊急避險係統在內的六大係統,達到“設施完備、係統可靠、管理到位、運轉有序”。同年7月19日,國務院印發《國務院關於進一步加強企業安全生產工作的通知》(國發〔2010〕23 號),將緊急避險係統的研發和製造作為安全產業加以培育,納入國家振興裝備製造業的政策支持範疇,並要求2013年前建設六大係統,8月國家安全監管總局、國家煤礦安監局下發了《關於建設完善煤礦井下安全避險“六大係統”的通知》,明確提出至2013年6月底,我國將完成六大係統的建設。2011年1月25日,國家安全監管總局、國家煤礦安監局印發了《煤礦井下緊急避險係統建設管理暫行規定》。

2.2 係統主體結構研發情況

目前，我國關於井下緊急避險係統的研究重點是救生艙，國家安全監管總局、國家煤礦安監局將救生艙研究列入國家“十一五”科技支撐計劃，目前超過20家單位從事相關產品研發。我國在研發階段具有起點高，資料豐富和可借鑒吸納國外先進技術的優勢，同時不容忽視的問題是，我國對於此項技術的研發仍處在探索初期，技術引進和相關領域技術還處於組裝、仿造、借用階段，大部分救生艙未經實踐檢驗，還有待根據結果進行優化調整並建立產品標準和設計、安裝、使用、維護、管理規範[2]。

盡管研發的道路上困難重重，但是近幾年還是取得的不小的成就。如礦用可移動式救生艙首個樣艙由河南中平能化集團機械製造有限公司研發並製造，經檢驗該樣艙可滿足10人至少96 h的生存保障；陝西重生礦業科技有限公司於2008年10月對可移動式救生艙的耐溫性能進行研究試驗，得到持續承受不低於260℃高溫環境下艙內溫度可控的滿意結果，在2009年3月完成承受瓦斯、煤塵爆炸試驗；無錫寶神礦用設備科技有限公司在2010年初，完成6人120小時生存試驗以及CO極限試驗，各項指標滿足要求[9]。總之以北京科技大學作為科研基地、潞安集團作為實驗基地、陝西重生科技開發公司作為生產製造基地的集科研、實驗、生產“三位一體”的研發格局基本形成。

2.3國內建設概況

對井下緊急避險係統的建設,依照國家有關要求,各省市根據實際情況穩步推進,取得了積極進展。如2011年,山西省加快推進井下安全避險“六大係統”和應急救援體係建設,將潞安常村、同煤塔山等7座煤礦建設為全省緊急避險係統先行示範礦；吉林省在通化礦業集團鬆樹鎮煤礦、八寶煤礦等2個礦井開展省屬國有煤礦緊急避險係統建設試點工作,在琿春市吉春煤礦、金山礦業板石一井等2個礦井進行小煤礦的緊急避險係統建設試點工作；湖南省安監局對全省涉礦場所進行清查,規定煤礦建設與生產必須修建“避難設施”；雲南省安監局表示,該省將在規定期限內,對各類地下礦山安裝使用安全避險“六大係統”,地下礦山企業應於2011年底前在每個中段至少設置一個避災硐室或救生艙；陝西省在部分煤礦進行救生艙試驗。在礦山企業加快建設步伐的同時許多科研機構也進行了相關研究,目前國內已經有數十家企業和部分高校共同研究緊急避險係統,也開展了礦用可移動式救生艙、永久避難硐室等緊急避險技術和裝備的研究,加強了煤礦井下通信係統、壓風係統以及防塵供水係統的建設[10]。

2.4建設過程中出現的問題

1）國內關於緊急避險係統的結構及目標能力沒有統一標準,雖然關於緊急避險係統的建設已經出台了相關文件,但是畢竟沒有以立法形式強製實施,把企業行為上升到法律行為,所以在缺少立法支持的條件下,很多企業在利益的驅使下,會在避險係統的建設上偷工減料隻做表麵文章,將導致建設成果低於期望值。

2）雖然國家對六大係統建設頒布了相關規定,但是在實際操作中,緊急避險係統目前的建設情況是相對獨立的,並沒有與監測監控、人員定位、壓風自救等現有安防係統相結合。這一情況應該引起足夠重視,這樣才能更好的指導緊急避險係統的建設,打造新型完善的救援體係。

3）目前在緊急避險係統的建設方麵主要關注各種新型避險設施的研發,對於加強煤礦的安全教育,普及礦工的自救意識和關於避險設施概念與使用、自救器使用、避險標識識別等方麵的培訓做得不夠到位。

4）在建設中對於逃生避險路線的選擇和避難硐室位置設置等問題考慮還不夠全麵,關於危險源辨識和風險評估等概念沒有更好的融入到建設中。

3國外礦井緊急避險係統建設情況

世界各國對02manbetx.com 救援工作都很重視,澳大利亞、南非、加拿大、美國等國家研究井下緊急避險理論較早。他們研究的核心是為災害事故發生後遇災人員無法及時撤離或避險路線被阻時提供一個安全的避難場所,延長救援時間。

首先,在避難場所建設方麵,國外主要采用三種類型,包括永久性固定避難所,臨時性固定避難所和可移動式救生艙。在救生艙的選用方麵各國各有不同,如救生艙電源,美國和澳大利亞傾向於非煤有源,南非則多采用鉛酸蓄電池,供氧方麵南非多采用化學氧,美國和澳大利亞等國多采用壓縮氧,各國關於倉體強度,防護時間等問題也作出了不同的規定。

其次,國外在避難硐室的使用方麵較為完善,加拿大、南非、澳大利亞、印度、英國和日本等國都在使用安全硐室, 其中, 加拿大和南非使用安全硐室曆史最為悠久。加拿大在安全硐室的早期應用中就利用壓縮空氣為麵具提供O2，但是卻沒有設置CO2的吸收係統,直到後期才出現了能夠清除CO和CO2的空氣清理係統。到20世紀80年代時,在立法的支持下,安全硐室的使用已經覆蓋了加拿大的大部分礦井[11]。目前加拿大煤礦多采用固定與可移動相結合的方式，固定硐室與救生艙的比例約為1:5，其中可移動式救生艙以硬體為主，軟體應用較少。南非從20 世紀70 年代就出現了安全硐室,尤其是在1986年的Kinross金礦礦難發生後, 南非政府以立法形式規定所有礦井必須設立安全硐室。由於南非的煤礦開采深度較淺, 一般不超過300m,所以南非的煤礦安全硐室一般采用鑽孔通到地表, 以這種方式提供新鮮空氣、飲用水和食物等。2000年以來,澳大利亞的金屬礦一直采用可移動式安全硐室,煤礦較多使用“空氣呼吸器＋加氣站”方式的可移動式救生艙來提高續航能力。美國初期在井下利用水泥建造避難隔離牆,或在巷道頂板和兩幫上懸掛隔離屏障形成隔離空間,這一原始避險理論持續了一個多世紀[12],近幾年,隨著民眾對安全問題的重視,美國礦山安全與健康監察局提出3 種井下緊急避險技術標準,突出避難硐室 和應急通信在避險救援中的作用,要求加強避難技能培訓,提高礦工的救助率[13]。此外, 印度、英國、日本和法國也在應用和研究安全硐室。

4緊急避險係統主要發展趨勢

目前關於緊急避險係統的研究有很多方麵,下麵介紹兩個主要方向。

1)對緊急避險係統進行模型設計。緊急避險係統作為應急救援體係的關鍵部分,在設計和建設過程中應該把所有可能出現的問題都考慮進去,目前國內相關高校從事這方麵研究,以緊急避險係統為基礎,打造“感知－ 避險－ 救援”這一新型救援模式,並根據礦井的具體特點進行模型模擬,03manbetx 各種危險源,得出一個模擬結果,可以根據結果中遇災人員最關注往哪裏逃、怎樣與地麵聯係、能否升井這些問題的答案設計逃生路線和避難硐室的位置並為避險預警方案、基於避險係統的培訓演練做準備[14]。

2）從緊急避險係統的幾個組成部分入手,各個擊破逐步完善。目前關於緊急避險係統的各個部分國內均有研究,如從遇難礦工戴著過濾式自救器死亡這一點展開對隔離式自救器和壓縮氧自救器的研究；根據自救器所能提供的額定防護時間內,和逃生路線設置避難硐室並在避難硐室內設置壓縮氧自救器,供遇險人員更換,保證遇險人員能安全撤至地麵的相關研究等等。

5緊急避險係統建設的相關建議

1） 不能把緊急避險係統過於神話,它並不是萬能的,其功能的發揮受到多方麵因素的製約,係統發揮作用的前提是遇險人員有必要的條件、時間和能力使用避險設施,避險設施時刻處於完好備用狀態,其次是緊急避險係統的建設能夠有效的與監測監控係統,通信聯絡係統,人員定位係統等有機結合,這樣才能提高救助率。

2） 緊急避險係統的建設不能一概而論,應該根據煤礦的自身特點,地質環境,開采方式,采掘布局,綜合考慮井下巷道係統範圍和生產區域的特點而建設，避險方式要因地製宜，以滿足礦工在突發緊急情況下的避險需要為原則。如固定式避難硐室，根據采掘深度確定供氧方式：采掘深度較淺時，為硐室開鑿直通地表的大直徑鑽孔（孔直徑60～200mm），設置兩道風門結構形成風障，這樣在災害發生時能夠從地麵直接通過專用壓風機向避難硐室壓風；對於深采掘區，則采用自備氧式，在硐室內自備能夠提供一定時間的化學氧或壓縮氧的供氧設施。總體來講，要在有針對性的研究基礎上科學選擇避險設施類型,緊密結合生產需求實際,做到可靠、適用、有效,既要滿足現實、又要兼顧長遠。

3）合理選擇避險設施建造的位置。避險設施應設置在正常避災路線上,遇險人員、救護隊員均能到第一時間到達。在選擇位置時應該充分考慮各種突發情況,做好應急預案,使得井下緊急避險係統最大可能的發揮作用。如對於避難硐室的設置方式，就可以進行模擬試驗，根據結果確定避難硐室是在巷道旁側建立還是兩條巷道之間建立，又或者是在工作麵之間建立還是預留專用煤柱建立。

4）定期對緊急避險設施進行維護和管理。每年對避險設施進行1次係統性的功能測試，包括氣密性、電源、供氧、有害氣體處理等。經檢查發現避險設施不能正常使用時，應及時維護處理。采掘區域的避險設施不能正常使用時，應停止采掘作業。同時企業應建立緊急避險設施的技術檔案，準確記錄緊急避險設施安裝、使用、維護、配件配品更換等相關信息。

5）在管理上，各大中小型煤礦應該樹立本質安全的意識,將緊急避險相關內容納入重大事故應急預案、礦井災害預防與處理計劃、采區設計和作業規中去,使井下緊急避險係統有效的融入到煤礦安全管理體係。在實施方麵，煤礦企業要對入井人員進行安全培訓，包括緊急避險係統的構造，緊急避險設施的使用方法和安全避險常識等相關內容，若遇到人員調整，應當及時進行再培訓；煤礦企業要開展緊急避險應急演練，建立應急演練檔案，並及時將相關情況上報縣級以上煤礦安全監管部門。

6結語

本文介紹了我國關於煤礦井下緊急避險係統的相關政策和地方的建設情況,並提出了建設中存在的相關問題,在探索國內現狀的同時介紹了礦業發達國家在井下緊急避險係統的建設情況。同時文章具體闡述了煤礦緊急避險係統的功能和組成以及我國在在緊急避險係統的研究趨勢,並根據我國國情提出了相關建議。

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作者簡介

第一作者：常悅(1987-06-22),女,漢族，河北秦皇島人,太原理工大學安全工程專業2009級碩士研究生,研究方向,安全技術及工程。Tel：15135155787，E-mail：changyue527@163.com。

通訊作者：栗繼組（1966-11-07,男,漢族，山西太原人,現太原理工大學教授,研究方向：煤礦安全管理學。Tel：13303511241，E-mail：lijizu@tyut.edu.cn。