煤矿井下避难硐室设计与应用

王喆1.2

（1.中煤科工集团沈阳研究院有限公司，辽宁 抚顺 113122；2.煤矿安全技术国家重点实验室，辽宁 抚顺 113122）

摘要：避难硐室是一种能够容纳生命保障设施的专用设施，主要为井下发生灾害事故时人员提供避难、避灾场所。它以煤矿企业的安全生产标准化为基础，是在应急情况下保护人员生命安全的最有效手段。作为国家应急产业体系建设的重要组成部分，避难硐室是一种应急避难、避灾逃生、自救互救设施。避难硐室是一个密闭的空间，在发生重大灾害时，可以为矿工提供安全保障，使其可以安全离开矿井，并将相关人员及时送至地面。避难硐室可以与地面的工业场地、生产场所、生活场所相结合，实现与其他场所的联合使用。因此，本文在研究中将进一步结合煤矿井下工作的需求，针对避难硐室进行优化设计，从根本上保障避难硐室的功能性，更好的提高避难硐室在煤矿井下工作的应用价值。

关键词：煤矿井下；避难硐室；设计；应用

一、引言

随着煤矿安全生产的不断推进，国家对煤矿安全生产的重视程度越来越高，矿工生命安全问题得到了更多的关注。为保证矿工在井下遇到紧急情况时能及时有效地进行自救互救，研制一套能实现井下环境监测、人员定位、通信联络、紧急避险、压风自救、供水施救，以及有毒有害气体监测和紧急避险的矿井避难硐室是非常必要的。近几年煤矿开采深度的不断增加，井下各种灾害事故的发生也日益增多，当井下发生事故时，为了能够在事故发生后，及时有效地进行抢救和自救，在进入矿井的第一时间内，应迅速地进入避难硐室进行避险。在井下避难硐室中，设置有各种必要的设施、设备以及管路和管道[1]。因此，为了确保井下作业人员在发生灾害事故时能够安全撤离到安全地点，避免出现人员伤亡、财产损失等问题，有必要建立井下避难硐室。在井下避难硐室中，为了确保应急避难时间的安全性和可靠性，应当具有较高的环境参数控制水平，从而使人员在遇到事故时，能够有效地进行避险。

二、煤矿井下避难硐室设计要点

（一）防护密闭系统设计

避难硐室主要功能是在矿井发生紧急情况下，矿工可通过避灾路线快速进入到避难硐室进行避难，避免在灾害发生时由于受到外部环境影响而导致的生命财产损失。首先，煤矿井下避难硐室防护密闭系统主要由隔爆门、防爆窗、防爆门及相关的管道和阀门等组成。其中隔爆门主要用于隔绝外界的各种有害气体，防止有毒气体进入井下，同时隔爆门也起到了紧急撤离井下人员的作用。风门主要用于井下人员进行紧急撤离时，起到隔离和切断矿井风流的作用。其次，防护密闭系统的设计还应考虑到避难硐室内部空间的合理利用。煤矿井下空间有限，因此密闭系统需要设计合理的布局，以确保矿工在避难期间能够舒适地休息和活动。密闭系统还应配备必要的生活设施，如卫生间、饮水设备等，以满足矿工在避难期间的基本需求。最后，防护密闭系统的设计还应注重安全性。在设计过程中，应采用可靠的材料和结构，确保密闭系统具备足够的强度和稳定性，能够抵御煤矿事故中可能发生的冲击和挤压力。并且密闭系统还应配备有效的紧急逃生通道和报警装置，以便在遇到紧急情况时能够及时撤离[2]。

（二）空气幕喷淋系统设计

空气幕喷淋系统是通过压力泵和气水式喷头的组合实现自动控制，利用空气幕与周围空气形成密闭空间，用水作为介质进行降温、除雾。在避难硐室内，由于人员长期在密闭空间内，空气中含有大量的有害气体和粉尘，而空气幕喷淋系统是通过高压泵将水转化为气体，并将其喷洒在密闭空间内。因此，可以减少有害气体和粉尘对人体的危害。同时，空气幕喷淋系统也是一种很好的降温措施。在避难硐室中，配备一个空气幕喷淋系统，可以通过调节水雾量的大小和开启时间来控制气体浓度，调节压力来控制气体的流量，通过调节喷嘴的数量来控制水雾的大小，从而实现对密闭空间进行降温和除雾，以保证避难人员在密闭空间内的安全[3]。

（三）氧气供给保障及空气净化系统设计

在避难硐室内安装有高压氧气瓶，当发生火灾、瓦斯爆炸等事故时，供氧系统可为避难硐室内的人员提供充足的氧气。由于避难硐室内空气中含有大量有害气体和粉尘，因此需安装空气净化设备，对避难硐室内的空气进行净化处理。在避难硐室内设有空气净化器，以确保避难硐室内的氧气含量满足避难人员安全疏散需求。空气净化器可以对避难硐室内的有害气体和粉尘进行过滤和吸附处理，使其浓度低于人体可耐受值，从而为躲避危险场所的人员提供一个安全舒适的生活环境。

（四）供电及照明系统设计

供电及照明系统设计在煤矿井下避难硐室的设计中起着至关重要的作用。为了确保井下避难硐室能够正常运行并提供必要的照明，需要设计一个可靠的供电系统。首先，供电系统应该采用双回路供电方式，以确保在一条回路出现故障时，另一条回路能够继续供电，这样可以有效地避免因供电中断而造成的灾难性后果。其次，照明系统的设计也需要考虑到矿工在井下避难硐室中的工作环境。可以选择LED照明灯具，其具有节能、寿命长、亮度高等优点，可以有效地提供充足的照明。最后，供电及照明系统的设计还应该考虑到井下避难硐室的空间布局和安全要求。需要合理规划电缆线路，避免电缆交叉和短路等问题。同时，还应该设置合适的防爆措施，以确保供电及照明系统的安全性。综上所述，供电及照明系统设计是煤矿井下避难硐室设计中不可忽视的重要部分。通过采用双回路供电、备用发电机组、LED照明灯具等措施，可以确保供电系统的可靠性和稳定性。同时，合理规划电缆线路、设置防爆措施等措施，可以保证照明系统的安全性

[4]。

（五）通风系统设计

通风系统是煤矿井下避难硐室设计中至关重要的一部分。它的作用是确保井下空气的流通，保证避难硐室内的人员能够得到足够的新鲜空气供应，从而保障其生命安全。在通风系统设计中，首先需要考虑的是井下的气流情况。通过对井下气流的分析和研究，可以确定出气流的流动方向和速度，从而为通风系统的布置提供基础数据。同时，还需要考虑到井下的地质条件、矿井的结构和矿井内的设备布置等因素，以确保通风系统的设计能够适应实际情况。其次，在通风系统的设计中，还需要考虑到通风设备的选择和布置。通风设备包括风机、风道和排风设备等。在选择通风设备时，需要根据避难硐室的大小、井下的气流情况和人员密度等因素进行合理的选择。同时，还需要合理布置通风设备，使其能够覆盖到避难硐室的每个角落，确保空气能够充分流通。最后，在通风系统的设计中，需要考虑到应急通风设备的布置和备用电源的设置，以确保在紧急情况下能够及时采取有效的通风措施，保障人员的生命安全[5]。

（六）监测监控系统设计

监测监控系统设计在煤矿井下避难硐室的设计中起着至关重要的作用。为了确保矿工在紧急情况下的安全，监测监控系统需要能够实时监测井下环境的各项参数，并能及时发出警报。首先，监测监控系统应包括气体监测模块，用于检测井下气体的浓度和种类，以及及时发现可能的气体泄漏和积聚。其次，温湿度监测模块应能够监测井下的温度和湿度变化，以确保井下环境的舒适性和安全性。最后，监控摄像模块应安装在井下各个角落，以实时监控矿工的动态和井下的安全状况。通过这些监测监控系统的设计，可以有效提高煤矿井下避难硐室的安全性和应急响应能力[6]。监测监控系统设计的关键是数据的采集和传输。为了确保数据的准确性和实时性，监测监控系统需要使用高精度的传感器和可靠的数据传输设备。数据传输设备应具备稳定的信号传输能力，以确保监测数据能够及时传输到指定的监控中心。同时为了避免数据传输过程中的干扰和丢失，还应采取相应的数据加密和冗余备份措施。除此之外，在监测监控系统的设计中，还需要考虑到系统的可扩展性和兼容性，监测监控系统应具备良好的可扩展性，能够方便地添加和管理新的传感器和设备。系统应支持多种通信协议和接口标准，以便与其他设备和系统进行数据交互和信息共享，更好的确保监测监控系统的设计具备灵活性和可操作性，能够满足煤矿井下避难硐室的实际需求[7]。

（七）矿用通信系统设计

矿用通信系统设计在煤矿井下避难硐室的建设中起着至关重要的作用。首先，矿用通信系统需要采用可靠的通信设备和技术，确保在遭遇事故或其他紧急情况时能够及时与外界进行通信。其次，系统的设计应考虑到井下环境的特殊性，如地下水、尘埃等因素对通信设备的影响，需要采取相应的防护措施，确保设备的正常运行。此外，矿用通信系统还应具备良好的扩展性和兼容性，能够适应不同规模和类型的井下避难硐室，以便在需要时进行扩展和升级。通过合理的矿用通信系统设计，可以有效提高井下避难硐室的应急响应能力，保障矿工的生命安全和财产安全。因此，矿用通信系统设计是煤矿井下避难硐室建设中不可忽视的重要环节。

三、煤矿井下避难硐室的应用价值

（一）有助于提高煤矿井下作业安全性

煤矿井下避难硐室的应用价值主要体现在其有助于降低灾害事故的损失。首先，井下避难硐室可以为矿工提供一个安全的避难场所，使他们在发生事故时能够及时躲避，避免直接暴露在危险环境中。这对于保护矿工的生命安全至关重要。其次，井下避难硐室还能提供一定的生命维持功能，如通风、供氧等，使矿工在被困期间能够获得必要的生存条件，减少生命的损失。此外，井下避难硐室的应用还能提供有效的救援时间窗口。当事故发生后，救援人员可以根据井下避难硐室的位置和信号，迅速定位矿工的位置，并进行救援，降低灾害事故的损失[8]。

（二）有助于降低灾害事故的损失

煤矿井下避难硐室的应用价值在于其对提高煤矿井下作业安全性起到了积极的作用。首先，避难硐室为矿工提供了一个紧急情况下的安全避难场所。避难硐室的建设可以提高矿工的作业安全意识和应急能力。通过避难硐室的培训和演练，矿工可以更加熟悉避难硐室的使用方法和逃生技巧，提高自身的安全意识和应对突发事件的能力，矿工在面对危险时能够更加冷静和迅速地做出正确的反应，减少事故发生的可能性[9]。除此之外，煤矿井下避难硐室的应用价值在于其能够提高煤矿井下作业的安全性。通过为矿工提供安全避难场所、提供应急预案和提高矿工的安全意识和应急能力，避难硐室的建设能够有效地减少事故的发生和事故造成的损失，保障矿工的生命安全[10]。

四、结论

综上所述，通过对煤矿井下避难硐室设计的研究，本文对防护密闭系统、供电及照明系统、通风系统、监测监控系统以及矿用通信系统进行了详细的探讨。并且煤矿井下避难硐室的应用不仅仅是为了应对事故发生时的紧急情况，更重要的是通过预防措施来降低事故的发生率。总的来看，煤矿井下避难硐室的应用价值在于其能够为矿工提供安全避难场所，提供生命维持功能，并为救援行动提供时间窗口，从而有效降低灾害事故的损失。在今后的煤矿安全管理中，应该进一步推广和完善井下避难硐室的建设，以保障矿工的生命安全和煤矿生产的持续稳定。

参考文献：

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[4]胡滨.煤矿井下避难硐室系统的构建与应用分析[J].能源与环保,2020,42(02):1-5+9.

[5]蔺斌斌.煤矿井下避难硐室的设计及位置优化的研究[J].山东煤炭科技,2019(04):76-78.

[6]李红.浅谈煤矿井下灾害防治及避难硐室建设[J].内蒙古煤炭经济,2019(07):87-88.

[7]田敬秋,王凯,刘彤旭等.大矿区紧急避险体系建设[J].煤矿安全,2015,46(10):236-238.

[8]刘业献,王依磊.唐口煤矿紧急避险系统的建设[J].煤矿安全,2015,46(04):97-99.

[9]张淑涛.煤矿井下避难硐室防护墙设计[J].煤矿安全,2015,46(01):82-84+88.

[10]余博龙,卿添,余进.对煤矿井下避难硐室内部环境质量要求探讨[J].煤矿安全,2014,45(12):126-128.

作者简介：王喆 1990.08.08 女 辽宁 汉族 大学本科 辽宁工程技术大学 技术员 中煤科工集团沈阳研究院有限公司 研究方向:煤矿安全生产装备