井下避难硐室空气循环系统的设计与优化

陈苑薇

中煤科工集团北京华宇工程有限公司西安分公司  710000

摘要：安全生产始终是矿井生产过程中的核心要务。煤矿井下紧急避险系统作为应对紧急情况的关键环节，为遇险人员提供生命保障，其重要性显而易见。而空气循环系统作为井下紧急避险设施的核心组成部分，确保了避难硐室内人员的生存基本条件。因此，对井下避难硐室空气循环系统进行合理的设计与优化，对于提高矿工的安全保障和生存概率具有极大的实际意义。本文将就井下避难硐室空气循环系统的设计与优化进行深入探讨，旨在为其实际应用提供理论支持和实践指导。

关键词：井下避难硐室；空气循环系统；设计；优化

一、引言

在深井开采作业中，井下避难硐室作为关键的紧急避险设施，其设计和运行状况直接关系到矿工的生命安全。其中，空气循环系统作为避难硐室的重要组成部分，对于保障内部空气质量和环境条件起着至关重要的作用。然而，现有的避难硐室空气循环系统往往存在设计不合理、运行效率低等问题，难以满足紧急避险的需求。因此，对井下避难硐室空气循环系统进行设计与优化，具有十分重要的理论意义和实践价值。

二、井下避难硐室空气循环系统设计

（一）设计安排

井下避难硐室空气循环系统是由多个组件构成的复杂系统，包括空气循环风机、过滤装置、换气装置、空调设备等。这些组件协同工作，确保避难硐室内的空气流通、清新，以及温度和湿度的稳定控制。其中，空气循环风机是整个系统的核心，它能够将室内的空气吸入，然后通过换气装置将新鲜空气导入室内。同时，过滤装置会对吸入的空气进行过滤，去除其中的尘埃、有害气体等杂质。此外，空调设备则负责调节避难硐室内的温度和湿度，确保室内环境舒适。换气装置的设计和安装位置也是经过精心考虑的，既要保证新鲜空气的导入，又要避免外部的有害气体进入室内。整个系统的运行是自动的、连续的，确保了避难硐室内的空气质量始终处于最佳状态。同时，该系统还配备了多种安全保护装置，如空气压力传感器、温度传感器、湿度传感器等，能够实时监测室内环境的变化，确保井下避难硐室的安全性。

（二）工作原理

井下避难硐室空气循环系统的运作原理是利用一系列的通风设备，如风机、风道、风门等，将新鲜空气引入避难硐室，同时将室内污浊空气排出。当井下发生事故时，人们可以迅速进入避难硐室，利用其内的空气循环系统来维持生命。

首先，通风机将地面新鲜空气吸进风道，通过风道将新鲜空气输送到避难硐室内。在避难硐室内，空气经过过滤器过滤后，被分配到各个角落，确保每个人都能得到新鲜空气。同时，室内还配备了氧气再生装置，可以将室内污浊空气中的二氧化碳吸收并释放出氧气，保持室内空气的新鲜。

此外，避难硐室还配备了气幕装置。气幕装置可以防止外部的有害气体进入室内，同时也可以防止室内的有害气体逸出室外。这样，避难硐室内的空气质量可以得到有效保障，为被困人员提供安全、舒适的避难环境。

总之，井下避难硐室空气循环系统的运作原理是通过高效的通风设备、过滤器和氧气再生装置等设备，将新鲜空气引入室内，同时将室内污浊空气排出。这样，被困人员可以在恶劣的环境中得到安全、舒适的避难环境。

三、井下避难硐室空气循环系统优化方案

井下避难硐室是矿工在紧急情况下寻求安全避难的重要场所。然而，由于地下环境的特殊性，空气流通不畅，容易造成空气质量下降，影响避难人员的生命安全。因此，优化井下避难硐室的空气循环系统是至关重要的。本方案将从增加空气净化装置、改进通风口设计和增加空气循环监测系统三个方面进行优化。

（一）增加空气净化装置

在井下避难硐室内增加空气净化装置，可以有效过滤空气中的粉尘、有害气体等污染物，提高室内空气质量。装置包括高效过滤器、活性炭吸附器等，可有效去除空气中的异味、有害气体等污染物。同时，装置还应具有噪音小、能耗低等特点，以保证在避难硐室内使用时不会对人员造成干扰。

（二）改进通风口设计

现有的通风口设计往往存在风速不稳定、通风效果不佳等问题。为此，我们提出改进通风口设计的方案。具体包括：增加通风口的数量和分布密度，以提高通风效率；优化通风口的位置，以保证风速稳定且均匀；改进通风口的结构设计，以增加空气流量并减少噪音。通过这些改进措施，可以有效地提高通风效果，保证室内空气流通顺畅。

（三）增加空气循环监测系统

为了实时监测室内空气质量，我们建议增加空气循环监测系统。该系统包括空气质量传感器、数据采集器和控制系统等组成部分。传感器可以实时监测室内空气中的粉尘、有害气体等污染物浓度；数据采集器负责收集传感器数据并传输给控制系统；控制系统根据数据进行分析和处理，自动调节空气净化装置和通风口的工作状态，以保证室内空气质量达到最佳状态。

四、井下避难硐室空气循环系统优化方案实施步骤与效果

（一）实施步骤

首先，我们将对现有的井下避难硐室进行深入的调查和分析，了解其空气循环系统的现状，包括设备配置、运行状况、通风效果等方面。同时，我们还将关注系统中存在的问题，如空气流通不畅、净化效果不佳等。为了更全面地了解情况，我们还将与相关管理人员和工作人员进行交流，了解他们的意见和建议。

在充分了解现有系统的状况后，我们将根据调查和分析的结果，制定具体的优化方案。这个方案将针对现有问题，提出改进的措施和实施计划。例如，如果发现现有的空气净化装置存在缺陷，我们将采购新的设备，并制定相应的安装和调试计划。

接下来，我们将采购所需的设备和材料。这些设备和材料将根据优化方案进行选择和采购，以确保系统的正常运行和优化效果的实现。

然后，我们将进行空气净化装置的安装和调试。这个过程将由专业技术人员进行，确保设备的正确安装和良好运行。同时，我们还将对通风口进行改造和升级，以改善空气的流通效果。

接下来，我们将安装空气循环监测系统并进行调试。这个系统将实现对室内空气质量的实时监测和自动调节，提高管理的智能化程度。通过这个系统，我们能够及时发现并解决可能出现的问题，确保系统的稳定运行。

（二）预期效果

通过以上优化措施的实施，我们预期可以达到以下效果：

首先，我们将提高井下避难硐室的空气质量，保证人员的生命安全。优化后的空气循环系统将更加注重空气的净化、流通和监测，能够有效地改善室内空气质量，为人员提供更加安全舒适的环境。

其次，我们将提高空气循环系统的效率和稳定性。通过设备的更新和系统的改造，我们将解决现有系统中存在的问题，提高系统的运行效率和稳定性。这不仅能够保证室内空气流通顺畅，还能够降低能耗和噪音，提高使用舒适度。

同时，实现室内空气质量的实时监测和自动调节也是我们的预期效果之一。通过安装空气循环监测系统，我们将能够实时掌握室内空气质量的情况，并根据需要进行自动调节。这不仅能够提高管理的智能化程度，还能够更好地满足人员的需求，提供更加人性化的服务。

五、结论

通过对井下避难硐室空气循环系统的优化，可以提高室内空气质量，保证人员的生命安全；同时还可以提高管理效率和使用舒适度。因此，建议对井下避难硐室进行必要的改造和升级，以保障矿工的安全和健康。此外，对于其他类似的地下设施，也可以借鉴本研究的成果进行相应的改进和完善。

参考文献：
[1]史志远,平立华,袁晓明.煤矿井下避难硐室安全要求[J].煤矿安全,2020,51(09):134-136.

[2]彭文,孔超.煤矿井下避难硐室建设趋势探讨[J].湖南安全与防灾,2020,(06):48-49.