[能源/化工]煤矿井下避难硐室设计

[能源/化工]煤矿井下避难硐室设计 中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院 沁和能源集团有限公司端氏煤矿 井下避难所工程 实施 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 煤炭科学研究总院沈阳研究院 二O一一年二月 1 中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院 目 录 前言 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 4 一、矿井概述„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4 二、设计的主要依据 三、设计的指导思想 四、井下避难所工程设计简介„„„„„„„„„„„„„„„5 第一章井下避难所建设分析„„„„„„„„„„„„„„„„6 第一矿井的基本情况 6 第二节 建立井下避难所必要性 7 第三节井下避难所建设基本要求„„„„„„„„„ 7 第四节 井下避难所位置的确定 10 第二章井下避难所及生命保障系统的组成和主要技术参数„„„13 第一节 系统简介„„„„„„„„„„„„„„„„„„13 第二节 认证资质„„„„„„„„„„„„„„„„„„14 第三节 结构特点„„„„„„„„„„„„„„„„„„14 第四节 供氧系统„„„„„„„„„„„„„„„„„„17 第五节 过滤降温除湿系统„„„„„„„„„„„„„22 第六节 气幕洗气系统„„„„„„„„„„„„„„„26 第七节 井下避难所环境监测装置„„„„„„„„„„28 第八节 井下避难所供电系统„„„„„„„„„„„„43 第九节 救灾通信系统„„„„„„„„„„„„„„„48 第十节 个体防护装备„„„„„„„„„„„„„„„57 第十一节 辅助设施„„„„„„„„„„„„„„„„58 第三章 避难所维护管理„„„„„„„„„„„„„„„„„„60 第一节 日常维护管理„„„„„„„„„„„„„„„„60 2 中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院 第二节 避难所救援应急管理措施„„„„„„„„„„„62 第四章 工程投资概算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„63 3 中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院 前 言 一、矿井概述 端氏煤矿位于山西省南部，晋城市西北方向约36km(直距)处，隶属沁水县端氏镇管辖。其地理位置为东径112?30†52‡-112?34†28‡，北纬35?39†59‡-35?41†04‡。井田范围由山西省国土资源厅2006年10月颁发的采矿许可证(证号为1000000630116)划定的4个拐点坐标(6度带): 1.X=3949657 Y=19637120 2.X=3949740 Y=19642571 3.X=3951740 Y=19642540 4.X=3951680 Y=19638590 2井田东西长约3.95-5.45km，南北宽约2km，面积9.4036km。 地表总的趋势为东高西低，最高点位于井田东北部，标高980.90m，最低点位于井田西南角，标高588.40m，相对高差392.50m，属剥蚀强烈的中 ”字型、树枝状沟谷。 低山区，区内沟谷纵横，多呈“V 本区属黄河流域沁河水系。沁河发源于沁源西北，向南经安泽、沁水王必入井田外西南的潘庄至阳城县润城镇转东南，穿切太行山经河南沁阳、武陟汇入黄河。区内沁河最低侵蚀基准面+594m，最高洪水位+668m，坡度 333?，据润城水文观测站资料，年平均流量6.49亿m(19.65m/s)，丰水期 33流量39.69m/s，枯水期流量7.82m/s。区域内主要支流有固县河，流量 330.02m/s;潘河，流量0.0036m/s，属季节性河流，雨季有短暂洪流。 本井田资源/储量估算的9号煤层为稳定的(西部稳定，东部较稳定)大部分可采煤层，资源/储量估算范围以最低可采厚度(0.80m)线，作为资源/ 2储量估算范围, 9号煤层资源/储量估算面积为8.198km;3、15号煤层为全 4 中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院 区稳定可采煤层，资源/储量估算范围为井田范围(3号煤层未扣除巷道采出 2量)，其资源/储量估算面积9.404km。 m，最低标高+190m,先期开采地段(首3号煤层估算的煤层最高标高+360 2采区)面积5.006km。9号煤层估算的煤层最高标高+310m，最低标高+150m;15号煤层估算的煤层最高标高+270m，最低标高+100m。 二( 设计的主要依据 1、《煤矿井下避难所试点建设基本要求》(试行)，煤安监司函办[2009]34号，《国家煤矿安监局办公室关于做好煤矿井下避难所(救生舱)建设试点项目申报工作的通知》; 2、安监总煤装2010-146号文件的通知，《国家安全监管总局国家煤矿 安监局关于建设完善煤矿井下安全避险“六大系统”的通知 >>。 3、《煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定》 3 、《煤矿矿井井底车场硐室设计规范》(MTT 5026 -2009); 4、《煤炭工业设计规范》; 5、《煤矿安全规程》 国家安全生产监督管理总局，2010年1月21日实施; 6、《煤矿安全工程设计》; 7、井下可移动分体避难所配置系统鉴定材料—煤炭科学研究总院沈阳研究院; 8、端氏煤矿提供的地质资料和生产实测资料。 三(设计的指导思想 1、坚持“安全第一、预防为主”的方针，结合矿区安全生产实际情况，围绕煤矿井下可能出现矿井火灾、煤尘爆炸、瓦斯爆炸等灾变情况，使矿工在应急避难装置的掩护下成功逃生或等待救援，保障职工生命安全; 2、实现“三防一隔”，防毒、防火、防震、隔爆; 5 中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院 3、实现井下各避难所与井上指挥中心平台实现双向信号传输; 4、在符合相关要求，满足使用的前提下，尽可能降低成本，节省工程投资; 5、因地制宜地采用新技术、新 工艺 钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程 、新装备、新材料; 6、尽量利用原有的巷道、不增加开拓费用; 7、避难所及各系统设备选型留有余地，能充分满足区域内避难人员数量的需求。 四(井下避难所工程设计简介 本次设计主要包括《井下避难所工程实施方案》、《井下避难所工程主要设备材料清册及概算书》。工程实施方案只做原则性的简要说明，由于具体方案未定，本设备只提供部分图纸及照片。设计的具体内容为: 1、端氏煤矿灾害情况分析、建立井下避难所的必要性、井下避难所位置确定、对井下避难所规模的确定等进行阐述; 2、井下避难所生命保障系统的组成及主要技术参数;包括: 1)结构特点 2)供氧系统 3)压风系统 4)空气幕洗气系统 5)降温除湿系统 6)监测监控系统 7)供电系统 8)通讯系统 3、井下避难所所需设备、仪器、仪表及附属装置、个体防护装备选型及安装设计; 4、井下避难所管理及安全措施; 5、设备材料清册及工程投资概算; 第一章 井下避难所建设分析 第一节 矿井的基本情况 根据井田开拓布置，端氏煤矿有2个进风斜井，1个回风立井。局部通风采用双局扇压入式通风系统。井田煤层较多，主要可采煤层共3层，煤 6 中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院 层稳定程度以稳定煤层为主，含较稳定煤层与不稳定煤层。现端氏煤矿开采3号煤层。端氏煤矿属高瓦斯突出矿井。 第二节 建立井下避难所必要性 为进一步提高煤矿安全防护能力和应急救援水平，保障矿工生命安全，减少因煤矿事故造成的人员伤亡，促进煤矿安全生产，借鉴美国、澳大利亚、南非等国家成功的经验和做法， 国家把建设煤矿井下避难所(救生舱)应用试点已列入2010年煤矿安全改造项目重点支持方向。国家煤矿安全监察局办公室发布了煤安监司函办【2009】34号文—关于做好煤矿井下避难所(救生舱)建设试点项目申报工作的通知，要求神华、中煤、开滦、阳泉、晋城、潞安、铁法、龙煤、淮南、平顶山、兖矿等11个煤矿企业开展避难所(救生舱)建设试点。各煤矿企业要至少确定一个煤矿开展试点，按要求在井下不同地点设置避难所(救生舱)。 通过对端氏煤矿灾害危险分析，该矿井下可能出现矿井火灾、瓦斯突出、瓦斯煤尘爆炸等灾变情况，试点建设以采掘工作面移动式救生舱为主更加符合避难逃生的实际需要，在灾变情况下使井下有人工作的地点均有避难所为其服务，实现矿工在应急避难装置的掩护下成功逃生或等待救援，保障职工生命安全，因此端氏煤矿建立井下避难所很有必要。 第三节 井下避难所建设基本要求 (一)井下避难所设置的基本要求 1.煤矿井下避难所目前主要有固定式避难硐室和可移动式救生舱两种类型。矿井可根据自身的特点自主选择，并以满足矿井灾变条件下矿工应急避险需要，安全、实用、救生为基本原则。 2.井下有人工作的地点均应有避难所为其服务。避难所距工作地点的距离，以矿工在瓦斯煤尘爆炸、煤与瓦斯突出或矿井火灾等灾害事故应急避险情况下，佩戴随身携带的自救器能够安全到达为确定原则，一般不超过1000m。井下避难所的设置要与矿井避灾路线相结合。突出矿井的井底车 7 中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院 场应设置固定式避难所，有突出煤层的采区应设置采区避难所，掘进距离超过500m的巷道应设置工作面避难所。 3.避难所的额定人数，应满足所服务区域内同时工作的最多人员的避难需要，并考虑不低于5%的富裕系数。 4.避难所应设置在无异常应力、顶板完整、支护完好的地点，前后20m范围内应采用不燃性材料支护，符合安全出口的相关要求。存放在巷道中的可移动式救生舱，应保证巷道畅通，安全间距、风速等符合《煤矿安全规程》及相关 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 的规定，并有预防爆炸冲击破坏的相关措施。 5.避难所应有清晰、醒目的标示。矿井避灾线路图中应明确标注避难所位置和规格、种类，井巷中应有避难所方位的明显标示，以方便灾变时遇险人员能够迅速到达避难所。 6.避难所应有简明、易懂的使用说明和操作步骤，指导遇险矿工正确使用避难设施，安全避险、 7.建立相应管理制度，确定专人负责避难所的管理和维护，保证其始终处于正常待用状态。 8.将正确、安全使用避难所作为入井人员安全培训和定期应急救援演练的重要内容，提高矿工应急救援能力。 (二)井下避难所的通用技术要求 1.井下避难所应具备安全防护、氧气供给、有害气体处理、温湿度控制、通讯、照明及指示、基本生存保障等功能，保证在无任何外部支持的情况下维持避难所内额定避险人员生存(即避难所额定防护时间)96h以上。 2.井下避难所应配备矿井灾变期间的空气供给装置或设施，在额定防护时间内提供避险人员人均供风量不低于0.3m,/min，氧气浓度在18.5%,22.0%之间，并保证避难所内部与外部巷道相比始终处于不低于200Pa的正压状态，以防有毒有害气体渗入。同时，应接入矿井压风管路，设有减压装置和带有阀门控制的呼吸嘴(如果避难所具备直通地面的大直径钻孔， 8 中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院 可不接入)。为使避难所防护失效后避难人员能够逃生，避难所内应配备隔绝式氧气自救器，自救器使用时间不低于45min，配备数量不低于额定人数的1.2倍。 3.井下避难所应具备对有毒有害气体的处理能力和空气调节控制能力，对CO的吸收(排除)能力不低于每人0.5L/min，对CO的吸收(排除)2 能力不低于400ppm/h，保证在额定防护时间内，舱内CO低于1.0%、CO低2 于24ppm，空气温度不高于35?，湿度不高于85%。所使用的各种化学药剂应做真空包装。 4.井下避难所应具备所内外环境参数检测仪器，至少应对避难所内的CO、CO、O、CH温度、压力;避难所外的CO、CO、O、CH，等进行检测224、224或监测。 5.井下避难所应设有与矿(井)调度室直通的电话，并有通讯方式失效的情况下的信息交流 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 ，宜采取特殊措施，最大限度保证灾变期间的。 6.井下避难所应配备在额定防护时间内额定人员生存所需要的食品和饮用水，食品配备不少于2000KJ/人?天，食用水0.5L/人?天(如果避难所具备直通地面的大直径钻孔，可以通过钻孔输送空气及流体食品。食品和饮用水，可不配备)。 7.井下避难所应具有清晰、醒目的标示。避难所内应有必要的照明，并有急救箱、工具箱、灭火器、人体排泄物收集处理装置等设施设备。 8.避难所用电气设备、高压容器、仪器仪表、化学药剂等，应符合相关产品标准的规定和国家有关管理要求，纳入安全标志管理的设备应取得矿用产品安全标志。 (三)可移动式救生舱的基本要求 可移动式救生舱(以下简称救生舱)一般为舱体式结构，配备必要的设备设施和食物，用于煤矿灾害事故遇险人员无法撤离灾区或矿井时的应急避难空间，既可固定设置，也可随采掘工程而移动。救生舱除应满足井 9 中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院 下避难所的通用技术要求外，还应符合以下基本要求: 1.救生舱应有明确具体的适用范围和适用条件。包括适用的灾情、灾种、灾区及海拔高度、环境条件、井巷空间尺寸等，并在产品标准、使用说明书、产品的永久性安全使用须知中注明。 32.救生舱提供的生存空间不应低于每人0.8m，且总有效容积不低于38m。 3.救生舱舱体应有足够的气密性和防止有毒有害气体侵入的能力。救生舱的泄压速率不超过350Pa/h;舱内大气压力应始终保持高于外界大气压力100,500Pa;同时，应设置过渡舱，不设过渡舱时，应有防止避险人员进入救生舱时有害气体侵入的技术措施。 4.救生舱应有足够的强度和防护能力。适用于在火区及其影响范围内使用的救生舱，应能在环境温度55?条件下安全使用;适用于存在较大煤与瓦斯突出、瓦斯煤尘爆炸危险的环境中使用的救生舱，应能承受不小于2MPa的爆炸压力;适用于在水灾环境中使用的救生舱，应明确能够承受的最大水压力。 5.救生舱应具有内部空气循环系统，流量宜在20L/min以上。 6.救生舱应选用抗高温老化，无腐蚀性、无公害的环保材料。救生舱外体颜色在煤矿井下照明条件下应醒目，宜采用黄色或红色。同时，应设置明显的安全荧光条码。 第四节 井下避难所位置的确定 根据端氏煤矿对井下避难所建设试点项目提出的要求，避难所距工作地点的距离，以矿工在灾害事故应急避险下，佩戴随身携带的自救器能够安全到达为确定原则，一般不超过1000m。井下避难所的设置要与矿井避灾路线相结合;当井下采掘工作面出现灾变时，避灾人员立即配戴自身携带的30min隔绝式自救器跑到附近的移动式救生舱。采煤工作面距采区进风巷距离超过1000m，在采煤工作面两顺槽距工作面不超过1000m的位置设置 10 中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院 移动式救生舱，设计距离超过500m的掘进工作面，在掘进巷道距工作面迎头不超过500m的位置设置移动式救生舱。 煤矿井下避难所试点建设基本要求还包括避难所应设置在无异常应力，顶板完整、支护完好的地点，前后20m范围内应采用不燃性材料支护，符合安全出口的相关要求。 避难所应设置在地质构造简单，围岩稳定的进风巷道、尽可能设置在岩层中，必须设置在煤层中时，应有防瓦斯涌出、煤层自然发火的安全技术措施。 结合端氏煤矿2010年生产情况，我院认为端氏煤矿应建设5个移动式救生舱和1个临时避难硐室、2个永久避难硐室，用以组成该矿的二、三级避险系统。 3103回采工作面应设置50人的移动式救生舱，因目前没有如此大的救生舱，建议选用2个20人1个10的移动式分体救生舱。安装在工作面进风胶带顺槽与胶带配巷之间的3#、4#、5#的联络巷中，构成井下第二级紧急避险。.回采工作面最大班人数为43人，为安全起见，考虑到备用系数，配备2台KJYF—20/96和1台KJYF—10/96移动救生舱。 3106轨道进回风掘进工作面建设的临时避难硐室，应设置在目前距掘进工作面最近的联络巷中，掘进工作面最大班人数为20人，为安全起见，考虑到备用系数，建设30人的临时避难硐室。 3106胶带进回风掘进工作面应设置2台12人的移动救生舱，设置在目前距掘进工作面最近的2个联络巷中，掘进工作面最大班人数为20人，为安全起见，考虑到备用系数，选用2台12人KJYF—12/96的移动救生舱。 在井底车场附近或井下工作人员相对集中的地方，按照国家规定应设置三级避险设施，我院认为端氏煤矿应在采区回风大巷及轨道运输大巷之间的2#和12#联络巷中建设100人的永久避难硐室。 11 中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院 123 12 中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院 第二章井下避难所及生命保障系统的组成和主要技术参数 图2-1 分体式避难所 第一节 系统简介 KJYF系列可移动分体式避难所配置系统是一个密封式逃生避难室，可供灾变时期井下人员避险用，是一种与外界隔离、提供维持生命的安全环境空间，意在为井下的矿工在逃生成为不可能的情况下避难，以便让他们脱险或等待救援。该产品能提供避难人员至少96小时所需的氧气、水、食物以及所需的急救包、卫生设施、通信设备、环境气体监测设备等。为了保证避难所内人员的健康生存，它具有氧气供给装置、一氧化碳和二氧化碳吸收装置、除湿降温空调系统。该避难所配置系统属于逃生避难的一种先进的高新技术装备，主要应用于煤矿井下，同时也可用于非煤矿山、核电站、地铁、地下停车场等场所，具有拆装方便，操作简单等特点。 第二节 认证资质 1、澳大利亚 MineARC?迈安科应急救生舱是目前世界上最先进的达到最严格质量标准的救生舱产品，是全球唯一获得国际ISO9001认证资质的救生舱生产厂家。 13 中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院 2、MineARC?煤矿应急救生舱是世界上唯一获得美国西弗吉尼亚州矿工健康和安全办公室认证，同时达到美国矿工安全及健康管理局(MSHA)标准的救生舱产品。 3、MineARC?独创世界上最先进的、无需电力驱动的，集CO/CO2气体滤清和空调降温于一体的本质安全型生产技术。 4、MineARC?煤矿应急救生舱成功地通过了真人入舱测试。多项权威测试表明，该救生舱可以应对各种复杂恶劣的井下环境，同时也为外部救援争取到宝贵的时间。 5、MineARC?非煤矿山应急救生舱是世界上唯一达到西澳大利亚州消费者与职业保护部制定的行业标准的产品，该标准是目前全球业界普遍认可的非煤矿山用救生舱的最高标准。 6、欧盟权威CE认证及澳大利亚C-Tick认证。 7、我国安全标志办公室于2011年1月下发KJYF—10/96移动救生舱安标证，KJYF—20(16、12)/96移动救生舱以通过安标的现场评审，于近期下发安标证。 第三节 结构特点 KJYF系列可移动分体式避难所配置系统是由过渡舱、主舱、辅助舱、过滤降温除湿集成装置、供氧装置、环境气体监测监控与报警系统、不间断电源装置、无线通讯装置等部分组成。采用分体组合式结构，拆装、运输方便，密封式钢结构外壳给避难人员提供了安全生存空间。可根据用户不同的需求利用过渡舱、辅助舱和井下避难硐室组成固定式井下避难所，也可组成移动式救生舱。 1、过渡舱: 配备的密封过渡舱可以容纳6人，舱内配有医用氧气供应系统、压风供给系统、洗气系统、生物技术型卫厕及流量、压力等控制显示仪表。洗 14 中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院 气系统仅一键控制，操作十分简单方便。 图2-2 过渡舱 2、主舱: 主舱内部两侧均配置符合人体工程学原理的座位，座位下方有宽敞的储物空间，内外舱壁之间采用特殊的隔热材料，使之隔绝舱外产生的高温。舱外安装有过滤降温除湿集成装置，舱壁安装CO、CO、O、CH传感器和数224据采集监视器，对舱外环境气体实时监测。 15 中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院 图2-3 主舱 3、辅助舱: 辅助舱内配有为主舱内过滤降温除湿集成装置提供动力驱动的高压液态二氧化碳钢瓶，通过可拆分式钢瓶架固定;外部正面板右上角处配有CO、CO、O、CH、温度、压力传感器，对舱外环境气体实时监测，通过电缆将224 监测数据传输到主舱数据采集监视器。 图2-4 辅助舱 16 中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院 第四节 供氧系统 图2-5 供氧系统 一、供氧系统的主要功能及要求 由于煤矿井下发生瓦斯爆炸、火灾、坍塌等灾害性事故时，都会致使避难所周围环境伴有缺氧、有毒有害气体出现。因此，必须在避难所内部设置具有向避险人员提供氧气以保证避险人员能够维持正常呼吸的供氧装置。供氧装置必须满足: (1) 避险人员在救生舱(避难所)主舱内能够呼吸到纯净的氧气，氧气浓度在18.5%,22.0%; ? 氧气供给量及氧气浓度必须满足人体呼吸生理特点; ? 氧气供给时间必须满足额定人数时不少于96小时的生存时间; ? 供氧装置在井下特殊条件下不受环境影响，保证能够及时、可靠供氧并不会存在不安全隐患。 二、供氧方案的选择 对于煤矿个体呼吸防护装备，目前有正压氧气呼吸器、压缩氧自救器、化学氧自救器、过滤式自救器。这些个体呼吸防护装备都有“使用时间短”的共同特点:正压氧气呼吸器最长的防护时间为4小时;压缩氧自救器、 17 中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院 化学氧自救器、过滤式自救器最长的防护时间为45分钟，而且过滤式自救器对环境的氧气浓度要求大于17%。由于上述个体呼吸防护装备防护时间短，有些需要经常检查维护，因此上述个体呼吸防护装备只能放在煤矿井下避难所内作为备用或离开避难所逃生时的供氧设备使用。经研究分析，避难所供氧方案采用压风系统供氧和压缩氧气供氧两种方式。 三、压风系统供氧装置 、可行性研究 1 由于人体是依靠呼吸空气进行生存，因此对于呼吸系统而言首选气源为空气。如果以储存在气瓶中的压缩空气作为气源，按照国家煤矿安全监察局办公室【2009】34号文件“井下避难所应配备矿井灾变期间的空气供给装置或设施，在额定防护时间内提供避险人员人均供风量不低于 3J=0.3m/min”要求，则需要钢瓶空气数量为 移动式救生舱 国家安全监管总局、国家煤矿安监局曾下发文件(安监总煤行〔2007〕167号)，《关于所有煤矿必须立即安装和完善井下通讯、压风、防尘供水系统的紧急通知》。因此本方案首先选择利用煤矿压风系统作为供氧装置。 美国矿山和健康管理局(MSHA)认为闭合空间类似于面罩式呼吸器。美国职业安全卫生监察局(OSHA)要求面罩式呼吸器连续供气量为0.17, 30.42m/min。因此国家煤矿安全监察局办公室【2009】34号文件所要求的 33人均供风量不低于0.3m/min在0.17,0.42m/min范围内。 考虑到避险人员在进入采区固定式避难硐室前的运动程度及心理恐慌 3等原因。据资料介绍，此时人的最大肺通气量可达0.12 m/min，静坐时为 330.009 m/min。因此人均0.3m/min的空气供给量足以满足人的最大肺通气 3量0.12 m/min的要求，并在主舱内会形成正压避免外界气体向主舱内的侵入。 3按人均供风量不低于Q=0.3m/min的要求，当避险人员N=20人时，所1 18 中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院 3需总供风量:Q= Q?N =0.3?20=6(m/min);当避险人员N=10人时，所1 3需总供风量:Q= Q?N =0.3?10=3(m/min) 1 3由于压风系统流量一般在20m/min以上，两趟压风管的流量大于所需总供风量。因此以空气作为供氧气源的供氧方式——压风系统供氧装置方案可行。此方案便于日常对装置的压力、供风性能等指标进行检查、对装置的组成部件进行维护及保养。 2、压风系统供氧原理 压风系统供氧装置利用地面压缩空气通过管路(地面压风系统)作为气源，经过阀门后进入过渡舱内设置的水、灰尘、油的三级过滤，经过预先设置的减压器、浮子流量计、管路进入气体输出端。为避难所内避险人员提供更加新鲜、舒适的空气质量。 压风系统供氧原理见图2-6所示。 19 中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院 图2-6 压风系统供氧原理图 3、主要技术参数 3人均供风量?0.3m/min; 避难所内氧气浓度18.5,22.0%; 减压器入口压力?0.8MPa、出口压力0,0.6 MPa(可调节)、输出流量 3不小于20 m/min; 33浮子流量计量程0,8 m/min、分度值0.3m/min。 四、压缩氧气供氧装置 1、可行性研究(以20人为例) 在煤矿发生瓦斯爆炸等灾害时，有时地面压风系统在井下的管路会遭到严重破坏，因此必须有备用的供氧装置，以应对地面压风系统遭到破坏时仍能有效的供氧。当氧气浓度小于18.5%时，该情况称为缺氧。缺氧可致人失去知觉甚至死亡。当氧气浓度大于32%时，被称为肺氧中毒。当氧气浓度大于95%时，被称为高氧(高浓度氧)。较长时间的高浓度氧气不仅损坏中枢神经系统和呼吸系统，还可能导致高可燃环境。因此应对压缩氧气进行调节控制。 据资料介绍，人体在平静坐姿时潮气量为500ml，生理无效腔体积为300 ml，呼吸频率为12,18次/ min，肺每分通气量为6,9 L/min。由于呼吸系统生理无效腔的存在，潮气量中的新鲜空气不能全部与肺泡中血液进行气体交换。因此应将与肺泡血液进行气体交换的空气量作为确定氧气消耗量的基准。 平静坐姿时对氧气的消耗量为: (潮气量-生理无效腔)?呼吸频率?氧气浓度=(500-300)ml?(12,18)次/min?21%=(0.504,0.756)L/min; 美国矿山和健康管理局(MSHA)要求避难所内氧气消耗量按人均0.62 L/min计算。据资料介绍并根据我国人群身体状况及遇险时人体生理状态， 20 中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院 可以确定人体对氧气的消耗量为Q=0.5 L/min。则需要氧气钢瓶数量为: 1 移动式救生舱 避险人数N=20人、避险时间T=96h=5760min计算，所需氧气体积: V=Q?N?T=0.5?20?5760=57600(L) 1 若采用压缩氧气作为供氧气源，氧气瓶水容积为V=80升，每支气瓶内1 可用氧气体积为: V=?P?V=109?80=8720(L) 21 式中:?P—气体可用压力差，?P=(13-2)MPa=(128-19)大气压=109 大气压 氧气瓶数量为: Z=V/V=8(支) 2 这样的压缩氧钢瓶数量在避难所内完全可以容纳，因此选用以贮存在钢瓶中的压缩氧气作为供氧气源的供氧方式——压缩氧气供氧装置方案可行。此方案便于日常对装置的压力、供氧性能等指标进行检查，对装置的组成部件进行维护及保养。 由于在灾变期间进入救生舱内避险人数随时变化，按人体对氧气的消耗量Q=0.5 L/min考虑，避险人数N=20时单位时间总供氧量: 1 Q= Q?N=0.5?20=10(L/min) 1 为了有效控制不同数量避险人员时供氧量的输出，选择可调节流量计。 2、工作原理 该装置是利用储存在钢瓶中的医用压缩氧气，通过供氧控制装置为避险人员输出规定数值的氧气。在入风侧过渡硐室和回风侧过渡硐室内放置的钢瓶，出口经高压管路并联后集中至减压器，减压器将来自于氧气瓶中的医用压缩氧气压力进行减压并输出稳定的压力至可调节浮子流量计。浮子流量计的氧气输出量根据避险人员数量进行手动调节，在静坐状态下每人的氧气消耗量大约为0.5L/min。由于减压器输出稳定的压力，因此在浮子流量计调节值一定时，通过浮子流量计的氧气输出量不会随着氧气瓶中 21 中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院 的压力变化而变化。 医用压缩氧气供氧装置配置及原理见图2-7。 图2-7 医用压缩氧气供氧装置原理 3、技术参数: 人均供氧量0.5 L/min; 避难所内氧气浓度18.5,22.0%; 两套供氧系统用的减压器入口压力?15MPa、出口压力0,0.5 MPa(可调节)、最大流量不小于60L/min; 浮子流量计量程0,60L/min分度值0.5L/min。 4、布置方式 (1)20移动式救生舱:在救生舱的过渡舱内放置工作压力为15MPa、水容积为80L氧气钢瓶8支，氧气钢瓶经高压管路并联与减压器输入口连接，减压器及浮子流量计放置在过渡舱舱壁上。 (2)10移动式救生舱:在救生舱的过渡舱内放置工作压力为15MPa、水容积为80L氧气钢瓶4支，氧气钢瓶经高压管路并联与减压器输入口连接，减压器及浮子流量计放置在过渡舱舱壁上。 第五节 过滤降温除湿系统 新型专利过滤降温除湿集成装置，非电力驱动，气压保持恒定，达到 22 中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院 设定压力时自动启动空压机和制冷除湿系统。能快速清除主舱内的有害、有毒气体。同时完成过滤、降温、除湿功能。实现对避难所空间气体中CO、CO浓度控制及温度、湿度的调节，确保在额定防护时间内空气温度在35?2 以下、湿度在85%以下，满足对CO的吸收能力不低于每人0.5L/min(中国2 人实际0.3L/min)，对CO的吸收能力不低于400ppm/h，保证舱内CO低于21.0%、CO低于24ppm。 图2-8 过滤降温除湿集成装置 1、主要功能 过滤降温除湿系统是对由于避险人员在密闭的避难所中长时间进行呼吸所产生的CO及避险人员由避难所外带入的CO气体通过CO和CO吸收剂22进行过滤，对由于人体温度通过皮肤进行散热及来自于外部空间的热源传入而形成的温升及对由于人体自身呼出饱和湿度的气体及人体自身汗液蒸发的湿度进行控制和调节。 2、工作原理 过滤降温除湿系统配置及原理见图2-9所示，该装置是利用储存在钢瓶中的液态CO作为动力源和制冷介质，通过管路输送至装置中。该装置由2 23 中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院一个机械单元组成，通过配备规定数量的CO和CO吸收剂同时完成过滤、2 降温、除湿功能。 图2-9 过滤降温集成装置原理图 关于CO钢瓶数量的确定:钢瓶数量是根据平衡20人产生的热量所需2 要的制冷剂(液态CO)确定的。人在轻微活动的条件下，每小时的发热量2 为400BTU(英热单位，相当于102大卡)，而一公斤液态CO蒸发汽化过程2可以吸收275BTU的热量。由于老虎台矿避难所围岩温度在35?左右，因此 在计算时可以不考虑围岩温度对避难所的影响。 (1)20移动式救生舱 20人96小时发热总量=400?20?96=768000(BTU); 需要液态CO总量=768000/275=2792。7(Kg); 2 选择容积为80L的气瓶，则需要CO气瓶总数为2792。7/48=87。3(个)，2 确定CO气瓶数量为60个。 2 (2)10移动式救生舱 10人96小时发热总量=400?30?96=384000(BTU); 24 中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院 需要液态CO总量=384000/275=1396。4(Kg); 2 选择容积为80L的气瓶，则需要CO气瓶总数为4189。2/48=29。1(个)，2 确定CO气瓶数量为30个。 2 关于空调数量确定:每套空调每小时可以产生的制冷量为12000(BTU)， 96=1152000(BTU)。 96小时总制冷量为12000? (1)20人移动式救生舱:上面已计算20人96小时发热总量为1920000BTU，因此需要的空调数量为:768000/1152000=0。67(个)，因此，选择空调数量为1个。 (2)10人移动式救生舱:上面已计算10人96小时发热总量为384000BTU，因此需要的空调数量为:384000/1152000=0.33(个)，因此，确定空调数量为1个。 空调产生的冷凝水处理:在空调下方安装一个接水盒，或用管路引流，通过过渡舱后排出到外部。 关于CO吸收剂数量确定 2 按照每人每小时呼出24L CO计算， 2 (1)20人移动式救生舱:20人96小时共呼出CO数量为:24?20?2 96=46080(L); 每盒装CO化学药剂15Kg，对应的CO吸收量为1400L/盒，需要配备的22 CO吸收剂盒数位为:69120/1400=49。5(盒)，因此确定用CO吸收剂3422盒 (2)10人移动式救生舱 10人96小时共呼出CO数量为:24?10?96=23040(L); 2 每盒装CO化学药剂15Kg，对应的CO吸收量为1400L/盒，需要配备的22 CO吸收剂盒数位为:23040/1400=16.5(盒)，因此确定用CO吸收剂17盒。 22 关于CO过滤剂数量确定:按照煤安监司函办【2009】34号文件 “对CO的吸收(排除)能力不低于400ppm/h” 的要求以及人呼吸产生的CO量 25 中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院 3为2mg/m为计算依据，并考虑灾害时期产生的CO气体可能进入避难所内，且每个空调需要配备1盒CO吸收剂，所以每个救生舱须配备2盒(1盒备用)。 3、主要技术指标 对CO的吸收(排除)能力不低于每人0.5L/ min; 2 对CO的吸收(排除)能力不低于400ppm/h; 避难所内CO,1.0%; 2 避难所内CO ,24ppm; 空气温度?35?; 湿度?85%。 4、布置方式 (1)20人移动式救生舱:CO钢瓶放置在辅助舱内，两侧分别放置工2 作压力为15MPa、水容积为80L的钢瓶30支。在主舱储物箱内放置15Kg/盒的 CO吸收剂34盒和CO吸收剂2盒(其中1盒备用)，舱壁放置过滤降2 温除湿装置1台，其出风口与避难所主轴线角度为3.5度。CO钢瓶由铜管2并联后与过滤降温除湿装置相连。 (2)10人移动式救生舱:CO钢瓶放置在辅助舱内，两侧分别放置工2 作压力为15MPa、水容积为80L的钢瓶15支。在主舱储物箱内放置15Kg/盒的 CO吸收剂17盒和CO吸收剂2盒(其中1盒备用)，舱壁放置过滤降2 温除湿装置1台，其出风口与避难所主轴线角度为3.5度。CO钢瓶由铜管2并联后与过滤降温除湿装置相连。 第六节 气幕洗气系统 1、主要功能 由于避险人员在开启井下避难所第一道防火门过程时会带入一定浓度的CO及其它有毒、有害气体，极易造成对避险人员的二次伤害，因此，气幕洗气系统的功能是将压缩空气通过喷气气幕释放大量的气流将有毒气体 26 中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院 驱之门外，不会随着避险人员的进入而带入避难所内。 2、工作原理 气幕洗气系统配置及原理见图2-10所示，该系统是利用储存在钢瓶中的压缩空气，通过减压器控制稳定的输出压力至避难所门联动开关。当避难所门开启时，避难所门联动开关即刻开启，空气由气幕向外喷出。当避难所门关闭时，避难所门联动开关即刻关闭，阻止空气喷出。 图2-10 气幕洗气系统配置及原理 27 中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院 3、主要技术指标 减压器入口压力?15MPa、出口压力0,2MPa(可调)、流量?4000L/min。 4、布置方式 (1)20人移动式救生舱:在过渡舱一侧放置工作压力为15MPa、水容积为80L空气钢瓶12支。其中每3支钢瓶通过高压管路并联后与减压器输入口连接，减压器输出口与避难所门联动开关相连。两个避难所门联动开关经并联后与放置在门口上侧的喷气气幕相连。 (2)10人移动式救生舱:在过渡舱一侧放置工作压力为15MPa、水容积为80L空气钢瓶6支。其中每3支钢瓶通过高压管路并联后与减压器输入口连接，减压器输出口与避难所门联动开关相连。两个避难所门联动开关经并联后与放置在门口上侧的喷气气幕相连。 第七节 井下避难所环境监测装置 灾害发生时，能够实时掌握舱内外环境参数变化情况，有利于避险人员根据监测数据安全避险和及时出舱脱险;也有利于地面救援人员把握被困人员现状、通话调度和策划最佳救援方案，应安装环境气体监测与报警系统。 一、主要功能及技术参数 1、主要功能 避难所环境监测装置可用于采集和显示舱内、舱外灾害气体浓度，如一氧化碳、二氧化碳、甲烷以及氧气、温度、舱体内部压力等，供舱内避难人员掌握和判别灾害环境，并根据舱内配套救生设备及时采取自救措施，最大限度地保证逃生人员的安全。救生舱环境监测装置由DXB120/24J矿用隔爆型备用电池箱、KDW1140/12J矿用隔爆兼本安型直流稳压电源箱、JHC12J本安型监视器、通信电缆及避难所(舱)内外环境甲烷传感器、一氧化碳传感器、二氧化碳传感器、氧气传感器、温度传感器、压力传感器等组成。 28 中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院 当KDW1140/12J矿用隔爆兼本安型直流稳压电源箱正常工作时，一方面用于向避难所(舱)内外环境甲烷传感器、一氧化碳传感器、二氧化碳传感器、氧气传感器、温度传感器、逃生指示器、照明和通信设备等提供不间断供电的本质安全型电源，另一方面与DXB120/24J矿用隔爆型备用电池箱(以下简称备用电池箱)配合使用，向备用电池箱进行浮充电。当主机的交流供电电源因故断电时，自动由备用电池箱向该主机提供电池输入供电，并经主机内部本质安全转换，输出本质安全型电源，向避难所(舱)内外本安设备供电。 DXB120/24J矿用隔爆型备用电池箱是KDW1140/12J矿用隔爆兼本安型直流稳压电源箱配套使用的UPS备用电池箱。正常工作时，由主机向该备用电池箱进行浮充电，当主机的交流供电电源因故断电时，自动由该备用电池箱向主机提供UPS不间断电池供电。 JHC12J本安型监视器为矿用本质安全型结构，置于主舱内，专门为矿用移动(固定)式避难所(舱)设计的。其供电电源由配套研究开发的置于辅助舱内的KDW 1140/12J隔爆兼本安型直流稳压电源箱和DXB 120/24J矿用隔爆型备用电源箱提供，可用于采集和显示舱内、舱外灾害气体浓度，如一氧化碳、二氧化碳、氧气、甲烷、温度和舱体内部压力等。救生舱舱内、外传感器全部使用国内技术比较先进的传感器，确保采集数据准确，为逃生人员提供最可靠的数据支持。 2、技术参数 1)主要设计指标的确定依据 在井下交流动力电源输入方面，目前我国矿井低压供电系统动力电源的电压等级为正弦交流1140V、660V、380V、127V和36V。为了提高供电效率，我国380V供配电设备在大多数国有矿井已升级为660V或1140V，同时，由于目前我国矿井的127V电源主要供井下照明或煤电钻使用，电压波动太不稳定，36V主要是设备内部控制线路使用，因此选择1140V和660V作为 29 中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院 UPS电源装置的输入电压使用。 在监测内容分类方面，第一类是监测避难所内的CO、CO、O、CH、温224度和压力等，可考虑设计一路大容量本安电源综合供电;第二类是监测避难所外部灾害参数，设置在避难所内的数据采集显示仪表以及救援通信设备或舱内照明等，可考虑设计一路大容量本安电源综合供电;第三类是监测避难所外部CO、CO、O、CH、温度等可考虑设计一路大容量本安电源综224 合供电;第四类是向避难所外部声光指示器、巷道逃生指示器等设备用一路本安电源。为保证电源供电的可靠性，第四路电源也可作为前三类电源的备用电源使用。因此，设计4路本安电源输出，为提高各类负荷设备抗干扰性能，此4路电源输入各自独立。 在本安电源输出方面，考虑到各类灾害气体参数的监测位置主要集中在井下避难所内部和外部附近，线路损耗压降不明显，因此，易采用12V输出。在本安电源输出容量方面，由于一路电源综合向多种设备同时供电，因此，额定输出电流设计为不小于1300mA。最大短路电流不大于1600mA。 在备用电池或备用电源输出容量方面，确保最大本安负载情况下，供电时间不小于96h，由此计算出电池额定容量。在备用电池或备用电源保护方面，确保装置内部接线和外部电缆线路以及外部用电电路发生短路时，瞬间切断电源。监视电池放电情况，发生过放电时及时提示或切断电源。 在电路设计可靠性方面，首先保证蓄电池避免过充电而影响正常供电容量下降;其次是合理安排负荷供电，确保供电时间不小于96h。 在电源装置和备用电池装置操作安全性方面，考虑设置交流动力电源供电指示、 电池浮充电指示、电池放电指示、各路本安电源供电指示，在安装、维护时为保证电器设备整体防爆性能，设置隔离开关。 在避难所数据采集显示设计方面，根据现场用户的实际需求，设计如下方案: 利用甲烷传感器、一氧化碳传感器、二氧化碳传感器、氧气传感器、 30 中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院 温度传感器和压力传感器监测救生舱内外环境参数，对舱外参数采用专门设计的数据采集显示装置集中显示。 2)大功率UPS矿用本安电源 产品防爆型式为两腔式矿用隔爆兼本质安全型，防爆标志为Exd[ib]I。 V/400VA，允许电压波动75%,110%;直流电池交流输入电源1140(660) 输入参数24V/180Ah。输出本安参数:4路，输出各自独立 ——U0: 12.5V ——I0: 1600mA ——CO:0.2µF ——L0:2mh 本安输出距离: ——向分站供电最大距离:?50m ——向传感器供电最大距离:?50m ——电缆分布电阻: 13.5Ω/? ——电缆分布电容: 0.047µF/? 3)大容量UPS备用电池 DXB120-24J矿用隔爆型UPS备用电池装置是KDW1140-12J矿用隔爆兼本质安全型电源装置配套使用的UPS备用电池装置。正常工作时，由主机向该备用电池装置进行浮充电，当主机的交流供电电源因故断电时，自动由该备用电池装置向主机提供UPS不间断电池供电。 该备用电池装置是矿用移动式避难所(舱)的配套设备，与主机配合使用，可用于向避难所(舱)内外环境甲烷传感器、一氧化碳传感器、二氧化碳传感器、氧气传感器、温度传感器、压力传感器、逃生指示器、照明和通信设备等提供不小于96h供电的本质安全型电源。 DXB120-24J矿用隔爆型UPS备用电池容量为120Ah，在15个传感器、2个采集器及摄像头、救灾电话同时工作时，耗电最大电流为2.9A，其中 31 中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院 救灾电话只是在通话时电流为1A，不通话时电流不到100mA。另外KDW1140-12J矿用隔爆兼本质安全型电源装置内部浮充电模块具有间断性供电和断电的智能化控制功能。当电池自动投入工作后，本安电源输出分时工作，即供电3min停电9min，如此循环往复，当人为需要本安电源工作时，只需按压一下避难所(舱)内设置的JHC12J本质安全型数据采集监视器上的按钮，本安电源输出控制端即刻复位，并立即从新分时工作。既供电3min停电9min??????。综上所述，电源箱在满负载的情况下其供电时间大于96小时。 电池基本参数: , 产品防爆型式:矿用隔爆型 , 产品防爆标志:ExdI , 关联设备名称:KDW1140/12J矿用隔爆兼本安型直流稳压电源箱 ——防爆型式:矿用隔爆兼本质安全型，防爆标志:Exd[ib]I ——防爆合格证号: ，安全标志号: ——生产厂家:煤炭科学研究总院沈阳研究院 ——最高开路电压:12.5V，最大短路电流:1600mA ——过流保护值:1500mA , 电池基本参数: ——型号: LC-X12180 ——电池电压:12V?2，两节串联 ——电池容量:120Ah ——电池重量:38?2kg ——端子型号:M8L , 浮充电参数: ——最高浮充电电压:32V ——最大充电电流: 2.8A 32 中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院 ——充电型式: 恒压、恒流、涓流 , 放电参数: ——最高放电电压:32V ——截至放电电压:22V ——最大放电电流:1.5A , 备用电源放电时间: ——间断性放电周期:3min放电/9min截止放电 ——间断性放电时间:?96h , 与主机连接电缆参数: 2——型号:矿用橡套软电缆，导线截面?2.5mm ——最大联接距离?1.0m 4)数据采集显示装置 当逃生待救人员躲避在避难所主舱内等待救援或采取自救措施时，第一反应是: (1) 能否与地面取得通信联络, (2) 主舱内环境温度有多高, (3) 舱外灾害环境变化趋势如何, (4) 舱外是否恢复正常逃生条件, (5) 还能在主舱内滞留或待救多长时间, 上述疑问中，实时了解掌握舱内外灾害气体参数是关键。只有具备采集和显示舱内外灾害气体浓度，如一氧化碳、二氧化碳、氧气、甲烷、温度和舱内部压力等，及时供舱内避难人员掌握和判别灾害环境，并根据舱内配套救生设备及时采取自救措施，才能最大限度地缓解舱内待救人员的精神压力，并能最大限度的保证逃生人员的安全。在避难所数据采集显示设计方面，根据现场用户的实际需求有如下方案: 利用甲烷传感器、一氧化碳传感器、二氧化碳传感器、氧气传感器、 33 中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院 温度传感器和压力传感器监测救生舱内外环境参数，对舱外参数采用专门设计的数据采集显示装置集中显示; 通过调研，在避难所环境参数监测方面某些研究单位或企业利用现有的井下监控系统的分站并配接所要求的传感器来监测舱内外环境参数，目前同时具备《煤矿井下避难所试点建设基本要求》(试行)的综合性专用监测功能的设备，市场上还是空白。 JHC12J矿用本安型监视器(以下简称监视器)，是煤炭科学研究总院沈阳研究院参照矿井安全监控新标准并依据国家煤矿安全监察局(煤安监司办【2009】34号)文件的相关要求及《煤矿井下避难所试点建设基本要求》(试行)，专门为矿井移动(固定)式避难所(舱)设计的。该监视器为矿用本质安全型结构，置于主舱内，其供电电源由配套研究开发的置于辅助舱内的KDW1140/12J矿用隔爆兼本安型直流稳压电源箱和DXB120/24J隔爆型备用电源箱提供，可用于采集和显示舱内、舱外灾害气体浓度，供舱内避难人员掌握和判别灾害环境，并根据舱内配套救生设备及时采取自救措施，最大限度的保证逃生人员的安全。为了满足采集数据上传的需要，由于矿方现在使用北京长城瑞赛公司的监控系统，在本次设计中，通过采用北京长城瑞赛公司的监控系统分站及显示屏，即可实现数据在显示屏上显示又可实现数据的上传。 主要技术参数: 监视器工作电压适应范围:9,18V 监视器工作电流:?160mA 监视器模拟量输入:8路(频率型信号:200,1000Hz) 模拟量转换误差?0.5% 5)配接传感器的技术参数 A、选择依据 首先依据《煤矿井下避难所试点建设基本要求(试行)》;其次依据各 34 中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院 种传感器和通信设备各自产品的国家标准和煤炭行业标准等要求;第三，广泛调研市场用户，听取他们的意见和建议。 B、配接或关联设备参数确定 避难所外部环境气体参数: 甲烷传感器测量范围的选择应考虑瓦斯突出的测量;一氧化碳和二氧化碳传感器测量范围的选择应考虑瓦斯爆炸、煤尘爆炸和瓦斯与煤尘爆炸的测量;氧气传感器测量范围的选择应考虑测量范围的下限值;温度传感器测量范围的选择应考虑火灾或爆炸后的测量。在利用传感器或综合气体参数测试仪器的前提下，参数确定如下; (1) 甲烷测量范围:0,100%CH4 -6 -6(2) 一氧化碳测量范围:0,1000?10或0,2000?10 (3) 氧气测量范围:0,23%O 2 (4) 温度测量范围:0,150? C、避难所内部环境气体参数: 舱内环境参数的变化有两种情况:一种是待救人员尽管在进入过渡舱时，经过了过渡舱内高压空气的洗礼，但在经过过渡舱进入主舱时不可避免地会携带一部分灾害气体如甲烷、一氧化碳、二氧化碳等进入主舱;另一种情况是待救人员长期在主舱内等待救援时，自身会排出二氧化碳等有害气体，会消耗大量氧气，人体会释放热量。同时，为防止有毒有害气体侵入主舱，应对主舱内外的压力差进行检测。因此根据《煤矿井下避难所试点建设基本要求(试行)》，舱内参数确定如下: (1) 甲烷测量范围:0,10%CH4 -6 -6(2) 一氧化碳测量范围:0,1000?10 高于24?10报警 (3) 氧气测量范围:0,23%O 低于18.5%O报警 22 (4) 二氧化碳测量范围:0,2.5%CO 高于1.0%CO报警 22 (5) 温度测量范围:0,150? 高于35?报警 35 中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院 压力测量范围:0,3000Pa 低于200Pa报警 (6) 舱内放置:甲烷传感器、CO传感器、温度传感器、二氧化碳传感器、氧气传感器各1台，监测舱内气体参数;压力传感器2台:测回风侧和进风侧的压差。舱外放置:甲烷传感器、CO传感器、温度传感器、氧气传感器各2台。监测回风侧和进风侧气体参数;传感器安装位置:距顶板300mm，距侧壁200mm。 二、原理 1、大功率UPS矿用本安电源基本原理 熔断器熔断器1140VAC 隔离开关 1140VAC 1140VAC 变压器AC/DC电源 1140VAC 状态指示 本安电源 浮充电模块 备用电池 图2-11 KDW1140/12J矿用隔爆兼本安型直流稳压电源箱电路原理 KDW1140/12J矿用隔爆兼本安型直流稳压电源箱电路原理见图4-11。大功率UPS矿用本安电源装置是矿用移动式避难所(舱)的配套设备。经国家矿用产品安全标志中心和国家煤矿安全产品质量监督检测中心初步审查，该设备命名为KDW1140/12J隔爆兼本质安全型UPS电源装置与DXB120-24J矿用隔爆型UPS备用电池装置配合使用，向救生舱内外环境甲烷传感器、一氧化碳传感器、二氧化碳传感器、氧气传感器、温度传感器、逃生指示器、照明和通信设备等提供不间断供电的本质安全型电源。同时，向备用电池装置进行浮充电。当主机的交流供电电源因故断电时，自动由 36 中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院 备用电池装置向该主机UPS提供电池输入供电，并经主机内部本质安全转换，输出本质安全电源，向避难所(舱)内外本安设备供电。 KDW1140-12J隔爆兼本质安全型UPS电源装置为两腔式独立隔爆结构，即分为进出线接线隔爆腔和主隔爆腔，外壳全部采用Q235钢板焊接而成，表面采取严格的烤漆工艺，漆膜强度牢、耐腐蚀性好。 为便于断电维护，该主机主隔爆腔设有隔离开关，正常工作时隔离开关处于合闸状态，维护时隔离开关处于分闸状态。 主隔爆腔内主要设有660V/1140VAC-220VAC400VA交流变压器降压、AC/DC变换器、UPS蓄电池浮充电单元和4路各自独立的本质安全型直流稳压电源。正常工作时，该主机直接向本安直流电源供电，同时向配接设备DXB120-24J矿用隔爆型UPS备用电池装置充电或浮充电;当交流电源掉电时，由备用电池装置作为备用电源自动投入本安电源转换后向负载供电。充电板电路原理见图2-12。 调整管 欠压保护 过充电保护 取样 AC/DC ? 过充变换器 稳电欠压 取恒流保护压取样 取样 样 1 图2-12 充电板电路原理框图 主隔爆腔门盖中央处设有观察窗，用于显示主机的各种工作状态，如:交流供电、向电池浮充电、电池供电和各路本安电源供电状态指示等。 接线腔内非本安进出线(660/1140VAC交流动力电源和备用电池装置)与本安电源引出线分两侧布置，符合“本安”要求和规定。 37 中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院 该主机主要由1140V隔离开关、电源变压器、大功率AC/DC变换器、浮充电模块、DC/DC本安电源模块和保护性熔断器等组成。正常工作时，主机1140V交流动力电源经输入侧的隔离开关、电源变压器和AC/DC变换器直接向4路本安电源模块供电，由4路各自独立的本安电源模块向负载提供12V/1500ma的电源，同时，由AC/DC变换器经浮充电模块向配接设备DXB120-24J备用电池装置浮充电。DXB120/24J矿用隔爆型备用电源箱电气原理见图2-13，当交流电源因故停电时，DXB120-24矿用隔爆型UPS备用电池装置通过主机内浮充电模块控制自动投入放电工作，并通过浮充电模块向主机内4路各自独立的本安电源模块供电。为保证备用电源向额定负载的供电时间大于96h。内部浮充电模块具有间断性供电和断电的智能化控制功能。当电池自动投入工作后，本安电源输出分时工作，即供电3min停电9min，如此循环往复，当人为需要本安电源工作时，只需按压一下避难所(舱)内设置的JHC12J本质安全型数据采集监视器上的按钮，本安电源输出控制端即刻复位，并立即从新分时工作。既供电3min停电9min??????。 12V120Ah电12V120Ah电池 池 熔断器 隔离开关 图2-13 DXB120/24J矿用隔爆型备用电源箱电气原理图 当电池供电至供电终了时(出厂时设定放电电压为21V)，电池供电回路由浮充电模块控制自动断开，避免电池过放电造成电池损坏或影响使用 38 中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院 寿命。电池供电电路断开后，不能自动投入，只有待交流电再次送电并充足电后才能保证正常使用。 2、大容量UPS备用电池基本原理 其主要功能和作用是:正常工作时，由主机向该备用电池装置进行浮充电，当主机的交流供电电源因故断电时，自动由该备用电池装置向主机提供UPS不间断电池供电。 、数据采集显示装置基本原理 3 该监视器主要由接线板、CPU主板和液晶显示器组成，接线板除用于连接各类传感器外，板上还具有接收8路传感器信号的数据采集电路和信号隔离电路。该板具有极强的模拟量数据采集适应能力，凡是与本说明书信号制式相符的200,1000Hz频率信号矿用传感器均可直接接入。 CPU主板实时采集各种经接线板接入并转换后的数据信号，并对各种传感器的种类、数量、量程、报警门限、断电门限、复电门限和检测数据等比较判别后，一方面输出到汉字液晶显示器显示;另一方面，根据用户或避难所的实际需要输出报警和相应的控制信号。 数据显示部分采用640?480分辨率的带背光显示功能的汉字液晶显示器，用于显示各路传感器通道号、接入传感器名称、实测数值等。以数值1,8表示输入量通道1至通道8的通道顺序;传感器名称以汉字形式表示，最多显示4个汉字;数值显示用四位数字显示。JHC12J监视器组成原理见图2-14。 电源输入 地址码开 关 微 处 理 器 模拟量输入 液晶显 示 39 图2-14 JHC12J监视器组成原理框图 中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院 三、环境监测装置在救生舱里的布置 环境监测装置中的电源箱及电池箱放在过渡舱，采集分站及舱内传感器放在主舱中央，舱外气体采集传感器放在舱外。具体放置参见附图环境监测装置布置图NTBNDS-JC01,NTBNDS-JC05(附图)。 四、构件结构 救生舱环境监测装置由DXB120/24J矿用隔爆型备用电源箱、KDW1140/12J矿用隔爆兼本安型直流稳压电源箱、JHC12J本安型监视器、通信电缆及避难所(舱)内外环境甲烷传感器、一氧化碳传感器、二氧化碳传感器、氧气传感器、温度传感器、压力传感器组成。避难所环境监测构件结构见示意图2-15。 根据矿方要求，在主舱两侧放置两台防爆摄像仪、在过渡舱电源箱的位置附近放置一台杭州北辰公司的人员定位分站及识别卡，与该矿人员定位系统配套使用。在灾害发生时，通过该人员定位分站确定该位置人员。 40 中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院 图2-15 救生舱环境监测装置结构及构件示意图 41 中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院 五、主要构件组成设备 序单数 设备及材料名称 型号及规格 生产厂家 备注 号 位 量 KDW1140/12 1 直流稳压电源箱 台 2 沈阳研究院 舱内 J 2 备用电池箱 DXB120/24J 台 2 沈阳研究院 舱内 3 本安型监视器 JHC12J 台 2 沈阳研究院 舱内 4 甲烷传感器 KGJ7C 台 3 沈阳研究院 舱内 5 压力传感器 GPD3 台 2 沈阳研究院 舱外 6 温度传感器 GWP100 台 3 沈阳研究院 舱内、外 7 一氧化碳传感器 KGA21B 台 3 沈阳研究院 舱内、外 8 氧气传感器 GYH25 台 3 中煤安泰 舱内、外 9 二氧化碳传感器 GRG5H 台 1 北京思优特 舱内、外 10 监控分站 台 1 北京瑞赛 舱内 11 分站电源 台 1 北京瑞赛 舱内 12 显示屏 台 1 北京瑞赛 舱内 13 人员定位分站 台 1 杭州北辰 舱内 14 读卡器 台 1 杭州北辰 舱内 15 传感器电缆 1*7*7 米 100 天津万博 舱内、外 16 四通接线盒 JHH-4T 个 30 抚顺鑫达 17 摄像仪 KBA169 台 2 沈阳研究院 舱内 18 光缆 4芯阻燃 KM 2 天津万博 42 中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院 第八节 井下避难所供电系统 一、主要功能及技术参数 1、主要功能 煤矿井下避难所供电系统(含照明)的主要功能是:可用于避难所日常供电、日常照明;并在遇险避难时，提供应急供电和照明(不小于96h)。我国矿井低压供电系统动力电源的电压等级为AC3300V、AC1140V、AC660V、AC380V、AC127V等，煤矿井下避难所供电系统(含照明)为:AC660V/127V和DC12V。其中避难所日常供电为AC127V，由照明信号综合保护装置提供;避难所日常供电为AC660V，由真空电磁起动器提供;遇险避难时的应急供电为DC12V，为本安电源，由矿用隔爆兼本质安全型直流稳压电源箱和矿用隔爆型备用电源箱联合提供，满足应急供电(不小于96h);应急照明由布置的荧光棒提供。 避难所供电系统(含照明)主要由矿用隔爆型真空电磁起动器、照明信号综合保护装置、矿用隔爆兼本质安全型LED照明灯、矿用隔爆型备用电源箱、矿用隔爆兼本质安全型直流稳压电源箱、荧光棒等组成。其中矿用隔爆型真空电磁起动器:输入为AC660V，输出为660V，相当于动力总开关，必要时可以通过真空电磁起动器的控制通、断电，对设备进行保护(短路、过载、漏电闭锁)和维修;照明信号综合保护装置:输入为AC660V，输出为127V，相当于AC127V的供电开关，并对AC127V线路进行漏电保护、短路保护、过载保护、信号保护;矿用隔爆型备用电源箱和矿用隔爆兼本质安全型直流稳压电源箱:日常为监测系统分站和传感器提供电源，应急时为监控系统分站、传感器提供后备电源(不小于96h);矿用隔爆兼本质安全型LED照明灯:以LED冷光源大功率发光元件作为光源，能够为避难所提供高效、低功耗、高寿命、安全的日常照明;荧光棒:能够为避难所提供安全、可靠的应急照明。 2、技术参数 43 中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院 1) QBZ -30/660(380)矿用隔爆型真空电磁起动器主要技术参数: 防爆型式:矿用隔爆型; 防爆标志:ExdI; 输入电压:AC660V/380V(三相)，允许电压波动75%,110%; 额定功率:20KW; 额定电流:30A; 保护功能:具有短路保护、过载保护、漏电闭锁保护功能。 2) QBZ-2.5/660(380)M(A) 矿用隔爆型全闭锁照明信号综合保护装置 技术参数: 防爆型式:矿用隔爆型; 防爆标志:ExdI; 输入电压: AC660V/380V，允许电压波动75%,110%; 输出电压:AC127V; 额定功率:2.5KW; 保护功能:具有漏电保护、短路保护、过载保护、信号保护功能。 3) DJS36/127L矿用隔爆兼本质安全型LED照明灯主要技术指标: 防爆型式:矿用隔爆兼本质安全型; 防爆标志:Exd[ib]I; 输入电源:AC127V，允许电压波动75%,110%; 额定功率:36W; 额定电流:?0.3A。 4)KDW1140/12J矿用隔爆兼本质安全型直流稳压电源箱主要技术指标: 防爆型式:矿用隔爆兼本质安全型(两腔式); 防爆标志:Exd[ib]I; 输入电源:AC1140(660)V/400VA，允许电压波动75%,110%; 电池输入参数:DC24V/180Ah; 44 中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院输出本安参数:4路，输出各自独立: ——U0: 12.5V ——I0: 1600mA ——CO: 0.2µF ——L0: 2mh 本安输出距离: ——向分站供电最大距离: ?50m ——向传感器供电最大距离:?50m ——电缆分布电阻: 13.5Ω/? ——电缆分布电容: 0.047µF/? ——电缆分布电感: 470µh/? 5)DXB120/24J矿用隔爆型备用电源箱主要技术指标: 产品防爆型式:矿用隔爆型 产品防爆标志:ExdI 关联设备名称:KDW1140/12J矿用隔爆兼本安型直流稳压电源箱 ——防爆型式:矿用隔爆兼本质安全型，防爆标志:Exd[ib]I ——防爆合格证号: ，安全标志号: ——生产厂家:煤炭科学研究总院沈阳研究院 ——最高开路电压:12.5V，最大短路电流:1600mA ——过流保护值:1500mA 电池基本参数: ——型号: LC-X12180 ——电池电压:12V?2，两节串联 ——电池容量:120Ah ——电池重量:38?2kg ——端子型号:M8L 45 中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院 浮充电参数: ——最高浮充电电压:32V ——最大充电电流: 2.8A ——充电型式: 恒压、恒流、涓流 放电参数: ——最高放电电压:32V ——截至放电电压:22V ——最大放电电流:1.5A 备用电源放电时间: ——间断性放电周期:3min放电/9min截止放电 ——间断性放电时间:?96h 与主机连接电缆参数: 2——型号:矿用橡套软电缆，导线截面?2.5mm ——最大联接距离?1.0m 二、原理 根据避难所日常供电和照明、遇险避难应急供电和照明的功能需求，设计了煤矿井下避难所供电照明系统。下面分别进行阐述: 1、电源系统 目前我国矿井低压供电系统，动力电源的电压等级为AC3300V、AC1140V、AC660V、AC380V、AC127V等。考虑到避难所空间有限，其电源部分不可能完全按照井下机电峒室的标准设计，从简洁清晰的角度，我们只设计引入AC660V动力电源，通过照明信号综合保护装置的转换为日常照明系统提供电源;同时通过矿用隔爆型真空电磁起动器，为UPS电源装置提供电源，在遇险避难时，由UPS电源装置为监测分站、传感器以及救灾通信提供直流本安电源。避难照明系统下面通过几部分进行原理说明: 46 中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院 首先，矿用隔爆型真空电磁起动器为动力总开关，为救生舱环境监测装置、救灾通信装置、UPS电源等提供交流输入电源，必要时可以通过真空电磁起动器的控制，通、断电，对设备进行保护和维修。 其次，照明信号综合保护装置为日常照明供电。将引入的AC660V电源转换成为照明系统用的AC127V，为隔爆兼本质安全型LED照明灯提供交流供电电源，并对后续线路进行保护。 最后，在备用电池或备用电源输出容量方面，确保最大本安载荷情况下，供电时间不小于96h，由此计算出电池额定容量;在备用电池或备用电源保护方面，确保装置内部接线和外部电缆线路以及外部用电电路发生短路时，瞬间切断电源。监视电池放电情况，发生过放电时及时提示或切断电源。在电路设计可靠性方面，首先保证蓄电池避免过充电而影响正常供电容量下降;其次是合理安排负荷供电，确保供电时间不小于96h。 在电源装置和备用电池装置操作安全性方面，考虑设置交流动力电源供电指示、电池浮充电指示、电池放电指示、各路本安电源供电指示，在安装、维护时为保证电器设备整体防爆性能，设置隔离开关。其中: KDW1140/12J矿用隔爆兼本安型直流稳压电源箱正常工作时，一方面用于向避难所(舱)内外环境甲烷传感器、一氧化碳传感器、二氧化碳传感器、氧气传感器、温度传感器、逃生指示器、照明和通信设备等提供不间断供电的本质安全型电源，另一方面与DXB120/24J矿用隔爆型备用电源箱(以下简称备用电源箱)配合使用，向备用电源箱进行浮充电。当主机的交流供电电源因故断电时，自动由备用电源箱向该主机提供电池输入供电，并经主机内部本质安全转换，输出本质安全电源，向避难所(舱)内外本安设备供电，并在遇险避难时为本安型LED灯提供电源。 DXB120/24J矿用隔爆型备用电池箱是KDW1140/12J矿用隔爆兼本安型直流稳压电源箱配套使用的UPS备用电池箱。正常工作时，由主机向该备用电池箱进行浮充电，当主机的交流供电电源因故断电时，自动由该备用 47 中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院 电池箱向主机提供UPS不间断电池供电。 2、日常照明系统 煤矿井下峒室一般间隔10米左右设置1处照明灯，以确保照明的需求;而井下巷道照明灯的设置间隔距离更远。根据避难所的需求，我们选用了更节能环保的隔爆兼本质安全型LED照明灯:采用LED冷光源大功率发光元件作为光源，具有发光效率高，耗电低，工作温度低，使用寿命长，体积小等优点。此外，为确保照明质量，间隔距离设定在5米左右;因隔爆兼本质安全型LED照明灯为并联接入到AC127V电源上，为防止照明灯的损坏，我们采用了冗余设计增强其可靠性，每处照明点设置一组2台LED照明灯(卫生间除外)。 3、避难应急照明系统 遇险避难时，为给矿工进入煤矿井下避难所时提供照明，以及避难所内的关键地点提供应急照明，我们设计了避难应急照明系统，选用荧光棒来确保照明安全和照明质量。 荧光棒在舱内的布置原则为:舱两侧每隔1.5米左右布置各1个，具体可视情况增减。 第九节 救灾通信系统 一、主要功能及技术参数 1、主要功能 KT103矿井救灾通信装置是煤炭科学研究总院沈阳研究院在借鉴南非SC2000矿用无线电接收技术的基础上，为适应煤矿井下事故救援指挥的需要而设计开发的矿井救灾通信装置。该装置由矿用本质安全型设备及地面一般兼矿用本质安全型设备组成。 KT103矿井救灾通信装置，主要应用于煤矿事故救援工作。事故发生后，指挥台置于煤矿井上救灾指挥部或调度室，通过音频电缆或煤矿原有的调度电话线，与煤矿井下基地台连接。基地台通过特殊环形天线依靠井下的 48 中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院 金属管路传输无线信号，实现与便携机之间的无线通信。指挥台、基地台、便携机之间的信号传输都是双向的，井上救灾指挥部可以随时了解井下灾区的救援情况，并及时的采取积极有效的措施，对灾区救灾工作进行指挥调度，使事故损失减小到最低程度，给井下被困人员提供了安全保障。 该通信装置具有如下特点: 该通信装置中，指挥台、基地台、便携机之间均可以进行半双工通话:井上指挥人员在指挥台说话，井下基地台和便携机均能听到声音;井下人员在基地台说话，救护队员从便携机可以听到声音，井上指挥人员从指挥台也可以听到声音;便携机也是如此;救护队员通过便携机发话时，基地台和井上指挥台也都可以听到声音;尽可能减少信息遗漏以及信息的传递误差，为准确反映，及时指挥，正确调度提供了保障。 装置全部设备均具备电池供电功能:基地台采用KDW400/1140(660)Z 隔爆兼本质安全型UPS电源装置供电，带有备用电源功能，可长时间不间断的为基地台提供电源;便携机采用型号为AA6-1.6AHRH镍氢电池组供电，容量为7.2V1.6Ah。采用环氧树脂浇封。工作时间不小于8h(按照发射时间:接收时间:待机时间为1:4:1计算);指挥台采用AC220V市电供电，同时也配备了一块型号为SP12-1.3铅酸电池作为备用电源。其规格为12V1.3Ah。当交流停电时，备用电池提供电源。供电时间?5h(按照发射时间:接收时间:待机时间为1:4:1计算)。 无线信号传输通道具备双重化功能:井下的无线信号传输，一方面可以通过与井下管路耦合来进行信号传输，另一方面可以通过基地台上的生命线端子连接探险绳，使探险绳作为基地台的一个辅助天线来进行无线信号传输。在这两种条件都具备的情况下，该通信装置的通信效果及通话距离要明显优于单一的信号传输方式。 便携机在有效通信距离内可在巷道中任意拐弯:由于该装置采用的是无线耦合的方式来传输信号，所以，理论上只要天线所耦合的金属管缆能 49 中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院 到的地方，都可以通话。但实际情况还得根据巷道的具体条件来判定。 全套装置可不敷设任何线路:由于该装置指挥台与基地台之间传输的信号为标准的音频信号，所以对电缆没有特殊要求，如果灾变时矿井在基地台与指挥台之间的巷道中有电话线的话，完全可以使用这部分电话线将指挥台与基地台相连接，避免了重新布线的麻烦，同时也节省了布线的时间，大大提高了被困人员的成功获救的机会。 、技术参数 2 1)设计依据 《煤矿井下避难所试点建设基本要求(试行)》要求“井下避难所应设有与矿(井)调度室直通的电话，并有通讯方式失效情况下的信息交流方法，宜采取特殊措施，最大限度保证灾变期间的通讯安全可靠”。 通过试验人员反复测试，研究人员最终确定使用方案，即:将基地台设置在井下避难所内，避难所内的基地台与地面通过电话线保持与地面通话，在避难所外部适当位置布置基地台的特殊环形天线，当避难所与地面电话通讯方式失效情况下，利用该系统配套使用的便携机，营救人员或救护队员可在一定距离内(400,800m，与巷道实际环境有关)与避难所内部进行有效的无线通信，以最大限度保证灾变期间的通信安全可靠。 2) 通讯系统主要技术参数 该系统由井上设备和井下设备两部分组成。 井上设备包括KT103-Z指挥台。 井下设备包括KT103-F基地台、KT103-S便携机、KT103-T天线、KTH111矿用本质安全型自动电话机。 无线通信距离:便携机与基地台无线通信距离400~800米(与巷道实际环境有关)。 3)指挥台主要技术参数 供电电源:交流电源AC220V，最大交流供电电源U:AC242V，备用电m 50 中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院 源采用一块铅酸电池。型号:SP12-1.3，规格:12V1.3Ah。当交流电源停 电时，备用电池提供电源。供电时间?5h(发射时间:接收时间:待机时 间为1:4:1) 整机耗流:AC220V供电时，电流:? 40mA; 铅酸电池供电时，待机:? 50mA 接收:?250mA 发射:?100mA 向基地台输出信号:直流开路电压?DC12V，短路电流?DC10mA。 呼叫信号: 1.8 kHz?0.5kHz。 音频信号: 300,2700Hz 通信口输出电平:250?100 mV 输出失真度:?10% 从基地台接收信号:音频谐波失真:?10% 最低接收电平:从通信口输入50mV时，扬声器输出响度:?80dB; 频率响应300,2700Hz :?6dB 4)基地台主要技术参数 供电电源:DC6.5~7.0V 工作电流:待机:?50mA 发射:?550mA 接收:?350 mA 天线端口:收发信号为载波信号 调制方式:单边带调幅 收发频率:336.7 kHz?0.5kHz(导频载波信号) 337.3 kHz,339.7 kHz(语音载波信号) 发射功率:100mW?50mW 载波抑制比:?20dB 51 中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院上边带抑制比:?30dB 接收灵敏度:?6dBµ 静噪开启灵敏度:?0 dBµ 生命线端口:收发频率336.7 kHz?0.5kHz(导频载波信号) 337.3 kHz,339.7 kHz(语音载波信号) 输出幅度:2.5V,5V 扬声器:阻抗8Ω 从天线口输入40dBµ时，扬声器响度?80dB;音频失真?10%。 5)便携机主要技术参数 供电电源:镍氢电池组，型号:AA6-1.6AHRH，规格:7.2V1.6Ah。环 氧树脂浇封，厚度为5mm。 供电时间:不小于8h(发射时间:接收时间:待机时间为1:4:1)。 电池组最高输出电压值Uo:DC8.6V 电池组最大输出电流值Io:DC4.7A 额定工作电压:DC7.2V 工作电流:待机:?50mA 发射:?275mA 接收:?150mA 收发信号:载波信号 调制方式:单边带调幅 收发频率:336.7 kHz?0.5kHz(导频载波信号) 337.3 kHz,339.7 kHz(语音载波信号) 发射功率:100mW?50mW 载波抑制比:?20dB 上边带抑制比:?30dB 接收灵敏度:?6dBµ 52 中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院 静噪开启灵敏度:?0 dBµ 扬声器:阻抗:32Ω， 从天线口输入40dBµ时，扬声器响度?80dB;音频谐波失真?10%。 6)天线主要技术参数 发射功率:100?50 mW 收发信号:载波信号 收发频率:336.7 kHz?0.5kHz(导频载波信号) 337.3 kHz,339.7 kHz(语音载波信号) 7)矿用本质安全型自动电话机主要技术参数 最高馈电电压:?48V; 最大工作电流:?19mA; 最高振铃电压:?43V; 振铃工作电流: ?19mA; 传输特性:发送响度评定值?2dB(0km) ?15dB(5km) 接收响度评定值?-8dB(0km) ?2dB(5km) 侧音掩蔽评定值?3dB(0km) ?8dB(5km) 发号方式:音频/脉冲 振铃声级:?85dB。 二、原理 KT103矿井救灾通信装置采用低频单边带调幅的调制方式。在煤矿井下 通过基地台和便携机天线利用电缆以及金属管路来完成无线传输，实现基 地台、指挥台、便携机三者之间均能够完成半双工通话。KT103矿井救灾通 信装置原理见图2-16。 53 中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院 音频放麦克风 扬声器 大 音 天 语音扩解调 频 展 放 线 大 麦克风 语音压调制 扬声器 缩 指挥台 基地台 天线 音频放扬声器 便大 携 语音扩解调 机 展 天 线 语音压调制 缩 麦克风 便携机 图2-16 KT103矿井救灾通信装置原理图 指挥台发射信号时，指挥台将麦克风采集的音频信号经音频放大后传至基地台。基地台一方面将音频信号经放大电路输出至扬声器，发出声音;另一方面将音频信号经过语音压缩后进行无线调制，然后经环形天线发射至空间中。便携机接收信号后，解调出音频信号并进行语音扩展，然后通过音频放大电路输出至扬声器，发出声音。 基地台发射信号时，基地台一方面将麦克风的音频信号传至指挥台;另一方面将音频信号先经过语音压缩，然后经过无线调制后，通过特殊的环形天线发射至空间中。指挥台将接收来的音频信号经过放大电路输出发出声音。便携机接收信号后，解调出音频信号，再将音频信号进行语音扩展，然后通过音频放大电路输出至扬声器，发出声音。 54 中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院 便携机发射信号时，便携机将麦克风采集的音频信号经过语音压缩、无线调制，然后通过背带发射至空间中。基地台通过环形天线接收无线载波信号后，解调出音频信号，并将音频信号进行语音扩展。一方面，通过音频放大电路输出至扬声器，发出声音;另一方面，输出至指挥台。指挥台将信号经过音频放大电路放大输出至扬声器，发出声音。 三、在避难所中的布置 根据避难所通讯系统的设计要求，参照避难所中实际情况，我们将基地台和矿用本质安全型自动电话机安放在避难所中部，方便避难所内各个方位人员使用。由于避难所是一个密闭的空间，为了得到更好的通讯效果和距离，我们将天线安放在避难所外部电缆集中的地方。指挥台安放于井上调度室或救灾指挥部，用电缆同井下避难所中基地台相连。避难所内部的矿用本质安全型自动电话机通过电话线与井上程控交换机相连，接入煤矿原有的电话网，实现避难所与调度室或救灾指挥部之间的通讯。具体布置参见避难所救灾通讯设备布置图NTBNDS-TX01,NTBNDS-TX05(附图)。 四、构件结构 经过反复论证之后，最终确定了一套合理的系统构件结构。 避难所的通讯通过两条路径实现。 第一、通过矿用本质安全型自动电话机连接井上程控交换机来实现非灾变期间井上调度室与避难所之间的通讯，该方式在非灾变期间具有使用简便灵活，通话效果好，维护方便等特点。 第二、通过矿用救灾通讯系统来实现灾变期间避难所内外的无线通讯。灾变期间，救护队员佩戴矿用救灾通信系统中的便携机，在信号覆盖范围内，可与避难所内部的基地台进行无线通讯。 具体的构件结构如图2-17所示。 55 中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院 图2-17 避难所通讯系统构件结构示意图 五、主要构件组成设备 设备及材 型号及规单 序号 数量 生产厂家 备注 料名称 格 位 1 指挥台 KT103-Z 1 台 煤科总院沈阳研究院 井上 2 基地台 KT103-F 1 台 煤科总院沈阳研究院 避难所内 3 天线 KT103-T 1 只 煤科总院沈阳研究院 避难所外 4 便携机 KT103-S 3 台 煤科总院沈阳研究院 避难所外 矿用本质安全阜新市高科防爆电器5 避难所内 KTH111 1 台 型自动电话机 总厂 天津万博线缆股份有6 电缆 两芯 50 米 限公司 天津万博线缆股份有7 电缆 MSYV-75-3 50 米 限公司 56 中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院 第十节 个体防护装备 一、个体防护装备组成及技术参数 个体防护装备主要有自救器(每个30人移动式救生舱36台，10人移动式救生舱12台)、呼吸器(每个30人移动式救生舱4台，10人移动式救生舱2台)组成。 自救器采用ZH30型化学氧自救器，该自救器与同类产品相比具有体积小，质量轻，生氧均匀充足，粉尘少，性能稳定，呼、吸阻力小，吸气温度低的特点。主要技术参数如下: 质量 /kg 防护时间 /min 外形尺寸 呼吸阻吸气温 30 /mm 力/Pa 度/? 携带 佩带 静坐 L/min 162?165? 1.9 1.3 30 120 ?245 ?55 95 表3-18 ZH30型化学氧自救器技术参数 呼吸器采用沈阳研究院生产的HYZ4隔绝式正压氧气呼吸器，该产品充分吸收了国内外先进技术特点，并结合我国煤矿现状，在产品设计上突出体现了体积小、重量轻、性能可靠、佩带舒适、使用维护方便等优点。其主要技术参数如下: 1.呼吸量 30 L/min 2.呼气阻力 ?600 Pa 3.吸气阻力 0,600 Pa 4.定量供氧量 1.4,1.6 L/min 自动补给供氧量 >80 L/min 5. 6.手动补给供氧量 >80 L/min 7.自动补给阀(需求阀)开启压力 10,245 MPa 8.吸气中二氧化碳浓度 <1% 57 中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院 9.吸气中氧气浓度 <1% 10.额定防护时间 240 min 11.氧气瓶额定工作压力 20 MPa 12.氧气瓶容积 2.4 L 13.氧气贮量 480 L 14.填装氢氧化钙量 2.1 kg 15尺寸 560 mm?370 mm?160 mm 16质量 10kg 二、个体防护装备在避难所中的布置 自救器放置在避难所座椅下部的储物箱里，每人配置1台，每个座位 下面放置一台自救器，以便避难人员方便取用;呼吸器放置在避难所内靠 帮座椅旁边的专用货架上，共设置两个货架，每个货架上摆放2台呼吸器， 当避难人员需要到避难所外面探察或处理事故时，需要到货架上取下呼吸 器进行佩戴(货架位置见附图NTBNDS-00)。 第十一节 辅助设施 为了给避难人员创造良好的生活环境，保证避难人员健康安全，在避 难所内设置有座椅、担架、灭火器、急救包、食品、饮水、工具箱、CO吸2 收剂、CO吸收剂、指示标志牌、棋牌等。 座椅:避难舱内设置30(10)个座椅，采用不锈钢制作，座位下面是 储物箱，用于避难人员休息和放置急救包、食品、饮水、CO吸收剂、CO吸2 收剂、指示标志牌、棋牌等。座椅分为排放置在主舱两侧，座椅靠背在主 舱帮壁上。座椅的摆放位置见总体布置图。座椅的主要技术参数如下(单 位mm):长:1000;宽495;高:800。箱体部分尺寸:长1000;宽:400; 高:400。 担架:用于救治和运送伤员，选用救护队用折叠担架，主要参数如下: 展开尺寸(L?W?H) 1850?500?50mm 58 中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院 折叠尺寸(L?W?H) 930?500?70mm 自重 7Kg 承重 159Kg 急救包:用于伤员的紧急救治和避难人员常备药物的储备。急救包中的药品可根据具体情况自行选配。建议如下: (1) 已消毒灭菌的棉签、纱布、绷带(推荐止血绷带，紧急时可以直接包扎伤口); (2) 创可贴(一般有2种选择:A、防水创可贴;B、带药的那种，如“云南白药创可贴”); (3) 体温计; (4) 曼秀雷敦摩擦膏(有效治疗扭伤挫伤、伤筋动骨等); (5) 曼秀雷敦薄荷膏(能治多种疾病，烫伤烧伤、皮炎湿疹等); (6) 达维邦药膏(效果不错的外用消炎药，减少伤口感染); (7) 康太克(治感冒伤风发热);百服宁(可以退烧、止痛); (8) 藿香正气滴丸(真正的多功能药，治疗中暑、发热、腹泻、胃胀胃痛、肠胃型及热性感冒等); (9) 芬必得(止痛); (10) 利君沙或严迪:消炎抗菌药。如受到较大外伤，口服可以增强抗菌消炎效果，也可以碾成粉末，直接敷于伤口; (11) 云南白药粉末:止血用(也可以口服治疗内出血); (12) 威露士消毒液:可以给皮肤消毒，给伤口消毒，治疗皮炎湿疹; (13) 另外在急救包里还可以准备碘酒等外伤药品。 食品:避难所内配置压缩饼干，每人每天2,3块。压缩饼干的发热量约为1600J/块，质保期为3年。放置在座椅下面的储物箱中。 饮水:用于避难人员生活用水，用1000升装矿泉水，质保期2年。 59 中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院 工具箱:放置必备的工具，用于避难所仪器设备的维修。固定式避难硐室工具箱设置主舱中间位置(靠巷道帮)，装备工具和维修用的配件(明细待定);移动式救生舱工具箱设置在储物箱内。 CO吸收剂:用于过滤降温除湿装置吸收主舱内的二氧化碳。放置在座2 位下的储物箱中。 CO吸收剂:用于过滤降温除湿装置吸收主舱内的一氧化碳。放置在座位下的储物箱中。 指示标志牌:若干，用于说明仪器设备的操作提示和警示。 操作手册:达到每人一本，以便阅读。 棋牌:为了缓解避难人员的紧张情绪，避难所内可以放置一些棋牌 第三章 避难所维护管理 第一节 日常维护管理 为加强避难所的日常维护管理，切实做好舱室内部各种设备的检修维护，急救物资的更新补充，确保避难舱始终处于完好备用状态，须遵守如下规定: 一、明确管理责任 确定一个部门作为避险设施管理的牵头部门，总体负责避难舱的日常维护管理工作，必须安排专人管理。 二、加强对避难舱具体操作人员的技术培训 培训内容为系统、结构、操作规程等，必须经过专门的培训，考试合格后，持证上岗，做到专业化维护管理。 三、各种设备、设施的检查维护及物质更新 1、压风(供氧)、供电、通讯、监测监控等系统，由分管的专业科室进行监管。相关业务科室要制定具体的管理办法，明确管理程序、办法和责任人。 2、必须按规定及时校验、更换避难所内各种仪器、仪表，确保其正常 60 中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院 运行。 3、避难所内急救药品每月进行一次检查，发现药品失效、短缺，立即更换、补充。 4、发现氧气(空气瓶)压力小于8MPa时，应及时更换。更换完毕后，要对氧气瓶(空气瓶)供氧、供气系统进行全面测试，保证完好可靠。 5、相关部门对避难舱供电所使用的电缆、开关及变压器每月进行一次防爆完好检验，发现问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 及时处理。 6、各职责单位建立日常仪器调校，设备维护及药品、食品检查，更换台帐。 四、避难所的检修维护 1、避难所内的氧气供给、监测监控、通讯、人员定位及其他系统必须始终保持完备状态，因检修需要，必须办理《有计划停电、停风申请》，按照程序审批后方可作业。检修完毕后，应立即恢复各系统，并保证正常运行。 2、日常检修维护过程中，发现设备、设施故障无法排除时，应及时与厂家联系进行维修。 五、除专业维护、专项检查(参观)人员外，其他人员不行随意进入避难所。 六、企管、财务等部门要明确避难所内各种材料、设备、物质的供应程序，确定避难所日常管理的物质维修保障。 七、纳入应急救援系统。 1、避难所作为应急救援体系要进行专业管理，同时要定时进行技术培训，确保每位员工都会使用。 2、演习期间，人员进入避难所后，严格执行的相关规定和规程。 八、避难所外侧出入口前20米范围内不得放置杂物，确保畅通。 九、随时检查避难舱处以及其他地点的指示标示，使其保持醒目。 61 中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院 第二节 避难所救援应急管理措施 一、 快速、有序进入避难所 1、当发生各种灾害时，在无法升井的条件下，相关地点的作业人员，按照所在地点的避害灾路线，进入避难所。 2、当人数较多时，各队组跟班队干部、班组长要加强组织协调，进入避难所时要有序，防止拥挤事件，提高进入效率。 3、进入避难所后，各队组班组长必须及时清点人数，同时认真检查及时掌握本队组人员的健康情况。 4、各队组跟班干部要利用一切通讯手段，尽快与地面救援指挥中心取得联系，及时、准确汇报事故情况及人员情况。 5、必须按井下避难所的各项规定操作各系统、设备。 二、有序、高效组织施救 1、由矿井当班带班矿领导、业务科室科长担任避难所现场的第一负责人，如果上述人员不在现场，由安全经验丰富、熟练掌握煤矿各种事故应急救援知识、对周边巷道环境熟悉的跟班班组长或安全生产骨干担任避难所现场第一负责人。 2、现场第一负责人必须在最短时间内掌握整个避难所的人员健康情况，尽快与地面救援指挥中心取得联系，及时准确汇报事故及人员情况，并接受地面救援中心的指挥。 3、现场第一负责人必须进一步明确责任、分解工作，成立临时救援指挥体系，实现统一指挥、统一行动。要安排专人具体负责与地面救援指挥中心保持联系，对避难所内部各系统、设备运行情况进行检查控制，对避难所环境进行检测。 4、进入避难所的人员必须听从指挥，必须保持冷静、有序，尽量节省体力消耗。 62 中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院中国煤炭科工集团煤炭科学研究总院沈阳研究院 5、现场第一负责人要组织对受伤人员进行必要、及时的急援。 6、现场第一负责人必须加强避难所内各资源的管理，做到统一管理、伤员优先、合理使用。 三、讯速、有序组织撤离 1、在接到地面救援指挥中心的指令或者避难所无法保证人员生存的特殊情况下，现场指挥人员必须指令、结合现场情况，认真组织，确保有序、快速撤离。 2、撤离前现场指挥人员必须规定联系方式，确保撤离过程始终保持联系。 3、撤离前必须提前安排好伤员救治转移。 4、撤离前现场指挥人员必须认真清点人数。 63