摘要：分析了避險(xiǎn)專用管線技術(shù)，指出煤礦井下安全避險(xiǎn)六大系統(tǒng)采用避險(xiǎn)專用管線，可提高煤礦井下安全避險(xiǎn)六大系統(tǒng)管線抗災(zāi)變能力；但由該專用管線派生出的煤礦井下專用管線避險(xiǎn)系統(tǒng)，無(wú)法替代煤礦井下通信系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)和人員定位系統(tǒng)，更不能感知災(zāi)害。對(duì)比分析了救生艙和避難硐室技術(shù)特點(diǎn)，指出救生艙具有易受災(zāi)害影響、需降溫、成本高等缺點(diǎn)。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(duì)長(zhǎng)和班組長(zhǎng)宜是兼職救護(hù)隊(duì)員。提出煤礦應(yīng)裝備大功率潛水泵；水災(zāi)鉆孔救援要慎重。

1 引言

中國(guó)是世界第1產(chǎn)煤大國(guó)，煤炭產(chǎn)量約占世界50%。煤炭是我國(guó)的主要能源，約占一次能源的70%。2012年全國(guó)煤炭產(chǎn)量36.5億噸，全國(guó)煤礦發(fā)生死亡事故779起，死亡1384人，百萬(wàn)噸死亡率0.374，百萬(wàn)噸死亡率遠(yuǎn)高于美國(guó)、南非、俄羅斯等其他主要產(chǎn)煤國(guó)家，是美國(guó)的19倍。2012年美國(guó)產(chǎn)煤9.32億噸，全國(guó)煤礦死亡19人，百萬(wàn)噸死亡率0.02。

煤礦井下死亡事故主要有瓦斯、頂板、水災(zāi)、火災(zāi)、運(yùn)輸、機(jī)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(huì)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(zāi)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(diào)查表明，這80%的遇難人員是有逃生機(jī)會(huì)的，但由于煤礦井下緊急避險(xiǎn)系統(tǒng)不健全或不合理，使他們失去了生還機(jī)會(huì)。因此，針對(duì)煤礦井下瓦斯、水、火、頂板等事故特點(diǎn)，研究適用的緊急避險(xiǎn)和應(yīng)急救援技術(shù)具有十分重要的意義。

2 避險(xiǎn)專用管線無(wú)法替代通信、監(jiān)控和人員定位系統(tǒng)

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(duì)壓風(fēng)、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(fēng)、供水、通信、監(jiān)控、人員定位系統(tǒng)。底鼓不嚴(yán)重的礦井，應(yīng)將全部壓風(fēng)、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(yīng)將壓風(fēng)、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(yán)重的礦井，可采用抗拉伸、抗沖擊、防火性能較好的避險(xiǎn)專用管線等。避險(xiǎn)專用管線主要技術(shù)指標(biāo)如下：（1）抗爆炸沖擊不低于0.8MPa；（2）拉伸強(qiáng)度不低于9MPa；（3）拉斷伸長(zhǎng)率不低于300%；（4）抗落錘沖擊：2kg重錘在3m高處落下，管線無(wú)裂紋和破壞。煤礦井下安全避險(xiǎn)六大系統(tǒng)采用該專用管線，可提高煤礦井下安全避險(xiǎn)六大系統(tǒng)管線抗災(zāi)變能力。但由該專用管線派生出的煤礦井下專用管線避險(xiǎn)系統(tǒng)，無(wú)法替代煤礦井下通信系統(tǒng)[6-7]、監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)[8-9]和人員定位系統(tǒng)[10]，更不能感知災(zāi)害。

2.1 供電問(wèn)題

為解決監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)井下分站、人員定位系統(tǒng)井下分站、通信系統(tǒng)井下用電設(shè)備等供電問(wèn)題，煤礦井下專用管線避險(xiǎn)系統(tǒng)采用地面本安供電（供電距離不大于2km），或地面交流660V遠(yuǎn)供。

《中華人民共和國(guó)安全生產(chǎn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)AQ6201--2006煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)通用技術(shù)要求》[11]、《中華人民共和國(guó)安全生產(chǎn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)AQ6210--2007煤礦井下作業(yè)人員管理系統(tǒng)通用技術(shù)條件》[12]、《中華人民共和國(guó)煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)MT/T1115-2011多基站礦井移動(dòng)通信系統(tǒng)通用技術(shù)條件》[13]等有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)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(cè)監(jiān)控系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)和通信系統(tǒng)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，也難以滿足煤礦安全生產(chǎn)需要。

采用地面向井下交流660V供電，當(dāng)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(fēng)機(jī)停風(fēng)時(shí)，必須切斷相關(guān)區(qū)域或煤礦井下全部非本質(zhì)安全防爆電源，這不但包括系統(tǒng)中隔爆兼本質(zhì)安全電源、分站和基站，更包括沒(méi)有防爆功能、但又擔(dān)負(fù)地面向井下交流660V供電的避險(xiǎn)專用管線。若瓦斯達(dá)到爆炸濃度，避險(xiǎn)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(xiǎn)專用管線中的660V供電線路產(chǎn)生短路或斷路火花，均會(huì)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(shí)，必須切斷避險(xiǎn)專用管線中的660V供電電源，這必將影響監(jiān)測(cè)監(jiān)控、人員定位、通信聯(lián)絡(luò)系統(tǒng)的正常工作。

2.2 災(zāi)害感知問(wèn)題

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

該系統(tǒng)試圖通過(guò)異常震動(dòng)等，分析瓦斯煤塵爆炸及煤巖動(dòng)力現(xiàn)象發(fā)生的可能位置及范圍。異常震動(dòng)要在理論分析、試驗(yàn)研究和大量現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上取得，進(jìn)而給出瓦斯煤塵爆炸及煤巖動(dòng)力現(xiàn)象的特征頻率和強(qiáng)度等，并要區(qū)分放頂煤落煤震動(dòng)、采空區(qū)頂板垮落震動(dòng)、采煤震動(dòng)、掘進(jìn)震動(dòng)、放炮震動(dòng)、運(yùn)輸震動(dòng)等。并且，僅靠上述傳感器感知瓦斯爆炸、瓦斯煤塵爆炸是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。因此，該系統(tǒng)難以感知瓦斯煤塵爆炸及煤巖動(dòng)力現(xiàn)象。

煤礦井下專用管線避險(xiǎn)系統(tǒng)試圖通過(guò)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(dāng)水害事故發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)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(dāng)透水事故發(fā)生時(shí)，被水淹的分站及分站電源等設(shè)備將無(wú)法正常工作，無(wú)法將有關(guān)信息傳輸?shù)降孛娣治鎏幚?。但現(xiàn)有系統(tǒng)的防護(hù)等級(jí)顯然不能滿足水淹時(shí)正常工作的要求。并且，通過(guò)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(zāi)害影響、需降溫、成本高

救生艙同避難硐室相比，具有易受災(zāi)害影響、需降溫、成本高等缺點(diǎn)。

3.1 救生艙易受災(zāi)害影響

避難硐室在煤巖中建造，只有門(mén)及門(mén)側(cè)暴露在巷道中。因此，當(dāng)發(fā)生瓦斯爆炸、瓦斯煤塵爆炸、礦井火災(zāi)、炸藥爆炸、頂板冒落等事故時(shí)，主要是對(duì)暴露在巷道中的門(mén)及門(mén)側(cè)的破壞，對(duì)避難硐室整體影響較小，對(duì)接入避難硐室、埋入底板的壓風(fēng)、供水、通信、監(jiān)控、人員定位等管線影響較小。當(dāng)發(fā)生礦井火災(zāi)、瓦斯爆炸、瓦斯煤塵爆炸、炸藥爆炸等事故時(shí)，只有門(mén)及門(mén)側(cè)會(huì)受到高溫炙烤。

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

3.2 救生艙需主動(dòng)降溫

在溫度較低的煤巖中建造的避難硐室，可以通過(guò)煤巖降溫，不需設(shè)置降溫設(shè)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(lái)新的事故隱患。

礦井火災(zāi)、瓦斯爆炸、瓦斯煤塵爆炸、炸藥爆炸等事故，會(huì)產(chǎn)生大量熱量。為減少這些事故產(chǎn)生的熱量對(duì)救生艙艙內(nèi)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(dāng)避險(xiǎn)人員進(jìn)入救生艙后，人體溫度和呼出的氣體，會(huì)使艙內(nèi)升溫，逐漸達(dá)到避險(xiǎn)人員無(wú)法承受的溫度。因此，救生艙需設(shè)置降溫設(shè)備和系統(tǒng)，進(jìn)行降溫。目前救生艙降溫技術(shù)主要有蓄冰制冷和高壓二氧化碳膨脹制冷。蓄冰制冷的儲(chǔ)冰和制冷設(shè)備占據(jù)了大量救生艙空間，降低了救生艙利用率。蓄冰制冷平時(shí)要維持冰的狀態(tài)，增加了維護(hù)成本；當(dāng)瓦斯超限時(shí)，需切斷電動(dòng)制冷機(jī)電源。高壓二氧化碳膨脹制冷的二氧化碳高壓氣瓶等占據(jù)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(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題或使用管理不當(dāng)，將會(huì)引發(fā)高壓容器傷人事故。

3.3 救生艙宜擴(kuò)幫布置

采掘工作面作業(yè)人員一般為數(shù)十人，因此，需布置數(shù)個(gè)救生艙?？扇菁{10人的救生艙，一般長(zhǎng)度不小于8m，高度約1.8m，寬度約1.4m。數(shù)個(gè)救生艙設(shè)置在巷道中，會(huì)增加通風(fēng)阻力，影響正常通風(fēng)；當(dāng)發(fā)生瓦斯爆炸、瓦斯煤塵爆炸、炸藥爆炸等事故時(shí)，爆炸沖擊波會(huì)造成救生艙傾倒和變形，使遇險(xiǎn)人員無(wú)法進(jìn)入救生艙或救生艙漏氣。在煤巖中構(gòu)建硐室設(shè)置救生艙，由于硐室深度達(dá)8m多深，不能采用擴(kuò)散通風(fēng)，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(kuò)幫布置，即擴(kuò)幫寬度不小于救生艙寬度，將救生艙置于擴(kuò)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(zāi)鉆孔救援要慎重

據(jù)統(tǒng)計(jì)，由老空水導(dǎo)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(jiàn)表1）和82.76%（見(jiàn)表2）。因此，防治老空水導(dǎo)致的水害事故是礦井水害防治的重點(diǎn)。

發(fā)生礦井水災(zāi)事故后，救護(hù)隊(duì)需遠(yuǎn)距離運(yùn)送潛水泵，進(jìn)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(dāng)淹泵后，水泵停止工作。這時(shí)，排水量為0，井下水位迅速上升。如果采用大功率潛水泵，無(wú)論井下水位多高，均不影響潛水泵正常工作，對(duì)于涌水量有限的老空水，會(huì)出現(xiàn)排水量大于涌水量的時(shí)候。這將避免或整個(gè)礦井全部被淹，為被困人員創(chuàng)造逃生機(jī)會(huì)，減少救援時(shí)間。

當(dāng)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(huì)高于被困人員位置，如果進(jìn)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(huì)給在這里避險(xiǎn)人員帶來(lái)滅頂之災(zāi)。因此，發(fā)生礦井水災(zāi)事故時(shí)，對(duì)被困人員鉆孔救援要慎重。當(dāng)被困人員避險(xiǎn)地點(diǎn)低于礦井水時(shí)，不宜對(duì)被困人員地點(diǎn)鉆孔救援。

5 區(qū)隊(duì)長(zhǎng)和班組長(zhǎng)宜是兼職救護(hù)隊(duì)員

中華人民共和國(guó)安全生產(chǎn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《AQ1008礦山救護(hù)規(guī)程》規(guī)定：“救護(hù)隊(duì)駐地至服務(wù)礦井的距離，以行車時(shí)間不超過(guò)30min為限”，“救護(hù)隊(duì)接警后在1min內(nèi)出動(dòng)，不需乘車出動(dòng)時(shí)，不得超過(guò)2min”。不難看出，救護(hù)隊(duì)接警后，救護(hù)隊(duì)到達(dá)事故礦地面井口的時(shí)間可達(dá)30min ，下井實(shí)施救護(hù)的時(shí)間將會(huì)更長(zhǎng)。因此，將身體狀況符合要求的區(qū)隊(duì)長(zhǎng)和班組長(zhǎng)，經(jīng)培訓(xùn)合格后，作為兼職救護(hù)隊(duì)員，具有救援響應(yīng)時(shí)間短、熟悉井下環(huán)境及逃生路線等優(yōu)點(diǎn)，為應(yīng)急救援贏得了寶貴時(shí)間。

6 減少井下交接班人數(shù)，降低事故傷亡

為減少交接班對(duì)煤炭生產(chǎn)的影響，交接班一般在煤礦井下進(jìn)行。交接班期間，煤礦井下人數(shù)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(zāi)、炸藥爆炸或燃燒、透水等事故時(shí)，將會(huì)造成大量人員傷亡。因此，要減少煤礦井下交接班人數(shù)，除必須在現(xiàn)場(chǎng)交接的工作外，交接班工作盡量在地面完成，地面安全。

7 結(jié)語(yǔ)

瓦斯、水、火、頂板、機(jī)電等事故困擾著煤礦安全生產(chǎn)。因此，需要通過(guò)減少井下交接班人數(shù)，區(qū)隊(duì)長(zhǎng)和班組長(zhǎng)兼做救護(hù)隊(duì)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(xiǎn)系統(tǒng)等措施，減少煤礦井下事故傷亡。

文章標(biāo)題：煤礦井下緊急避險(xiǎn)應(yīng)急救援技術(shù) 山東國(guó)泰科技有限公司編輯原創(chuàng)

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