矿用避难硐室供氧系统设计

当煤矿井下事故发生时,避难硐室可为井下工作人员提供一个安全的避险空间,供氧系统可为避难硐室内的避险人员提供最基本的生存条件保障。经研究分析,避难硐室供氧方案必须采用压风系统供氧、压缩氧气供氧(氧气瓶供氧)和备用自救器3种方式。扼要介绍了压风供氧与压缩氧气供氧两种供氧方式的供氧量计算方法、供氧原理与主要技术参数,以及气幕喷淋系统的主要功能,可供避难硐室供氧系统设计时参考。     

浅析矿井避难硐室安全供氧方式的选择

供氧系统是避难硐室的重要组成部分,主要为避险人员提供生命保障。对目前避难硐室采用的3种安全供氧方式,即压风供氧、压缩氧气瓶供氧、化学制氧(包含再生药板生氧装置和氧烛供氧)进行了分析比较,为避难硐室安全供氧方式的选择提供理论依据。     

永久避难硐室载人试验供氧系统对比分析研究

通过在山西屯留煤矿南二采区永久避难硐室进行80人、24 h载人生存试验,对地面钻孔压风供氧系统、矿井压风供氧系统和氧气瓶供氧系统的原理和效果进行了对比分析,得出永久避难硐室内氧气、二氧化碳、温度、相对湿度随时间变化规律,并且验证了硐室内各项气体指标均在规定范围内,证明了该永久避难硐室的有效性。     

常村煤矿避难硐室的应用

煤矿井下紧急避难系统是井下安全生产必须的,避难硐室是为避难人员的生命安全增加保障,让生命得以延续的工程。潞安集团常村煤矿固定式避难硐室的成功启动很有意义。     

常村矿避难硐室地面钻孔生命保障系统研究

永久避难硐室利用贯穿岩层到达地面的钻孔为硐室内部持续地输送氧气、实现通讯。对常村矿永久避难硐室地面钻孔生命保障系统进行研究,确定钻孔供氧系统、流食供给系统、通信动力供应系统组成。通过对三大系统的研究,确定了地面钻孔内部布置及回风方式;通过对地质结构分析,确定了钻孔结构和方式。     

乌兰煤矿地面钻孔式避难硐室的设计研究

为了提高煤矿抗灾变能力,减少因矿难事故造成的损失,改善煤矿的安全防护水平,本文以乌兰煤矿为现场背景,设计了乌兰煤矿地面钻孔供氧式避难硐室。根据乌兰煤矿的实际,确定了避难硐室的合理位置、避难硐室的规模尺寸及相应的支护方式。此外,避难硐室设置9大系统,以保障避难硐室内人员的生存和设备的正常运行。乌兰煤矿井下地面钻孔式永久避难硐室的设计与建设,可为灾后井下无法撤离的遇险人员提供一个安全的空间,创造基本的生存条件,对实现科学、有序、有效救援有重要的作用。     

基于PLC的避难硐室地面压风供氧系统

压风供氧系统能够为井下避难人员提供充足的氧气,维持避难硐室必要的生存条件。为保证供氧系统能够连续供氧,且维持在人体适宜的压力范围,设计了基于PLC的避难硐室地面压风供氧系统。该系统通过钻孔将地面气源输入井下,并利用PLC自动控制技术使呼吸管道内的空气压力维持在150～300Pa之间,实现系统的连续供氧功能。一旦自动控制系统出现问题,语音声光报警器会立刻发生警告,提醒逃生人员手动打开闸阀。如果无人操作则监控分站将自动切换到高压氧气瓶供氧系统,以保证避难硐室内的人员健康。     

避难硐室压风供氧系统生存试验

为提高煤矿安全防护水平和矿井抗灾变能力,国家煤监局提出在井下设置紧急避险设施.基于山西潞安集团常村矿"N3永久避难硐室",对避难硐室压风供氧系统性能进行研究,进行了40人8h生存验证试验.试验包括压风系统供氧试验和静场试验.通过压风系统供氧试验总结了O2,CO2,温度随时间、压风风量的变化规律,并发现心理因素对环境参数的影响.通过静场试验获得了CO浓度变化速率与隔绝防护时间的关系,温度变化速率与煤层导热性的关系.     

西沙河煤矿永久避难硐室地面钻孔系统设计

煤矿井下发生灾难时,井下原有供氧、供电、监控等设备处于瘫痪状态,无法向永久避难硐室内避险人员提供基本生存条件,西沙河煤矿通过地面钻孔向井下永久避难硐室提供供氧、供电、监控等系统;通过对地面钻孔系统的设计,提高永久避难硐室的可靠性。     

乌兰煤矿永久避难硐室供电系统研究

根据《煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定》对乌兰煤矿永久避难硐室供电系统进行研究,设计了双电源供电系统,使井下电源与地面钻孔电源可在5s内实现自动切换。通过分析井下瓦斯爆炸灾害提出了井下电缆采取深埋500mm的保护措施,在明确硐室内设备功率的基础上,计算电缆电压损失,确定地面及井下电缆引进避难硐室内的距离范围不超过1500m。同时提出了地面钻孔及其内部套管布置方案,并确定钻孔内电缆的下放方式及固定方式。硐室现场的安全供电证实了此套供电系统的可行性。     

常村煤矿N3采区永久避难硐室构建研究与试验

通过声波测试试验,确定常村煤矿避难硐室松动圈深度为1.8~2.0 m,采用锚杆,锚索及锚网喷联合支护方式;根据N3采区最多作业人数、人员及设备体积和围岩坚固系数,确定硐室规模为100人,硐室总有效面积为136 m2,有效长度为39 m、有效宽度为3.5 m,半圆拱形断面掘进宽度为4.7 m,直墙高度为1.3 m,仰拱深度为0.85 m;根据数值模拟分析结果,确定硐室底板受力大于顶板和侧帮,验证了联合支护方式能够有效减小硐室垂直和水平方向的应力和位移,证实了仰拱设计的必要性;通过压力强度计算和围岩安全性分析,确定防护墙厚度为1 m,硐室安全防护结构由密闭缓冲层和混凝土砌碹层组成;通过正压气密实验,测定避难区最大正压值可达2 000 Pa,气密性良好。     

矿井避险空间生氧净化系统研究与试验

为了分析矿井避险空间生氧净化系统性能,根据其功能及工作原理,确定系统由气源装置、汇流装置、控制装置、CO2净化装置及CO净化装置组成。研究确定80人16 h需要15 MPa,40 L医用氧气瓶10个及4.78×105 g JS-1净化药剂,药剂更换频率为1.51 h。密闭模拟试验表明：药剂去除效率与CO2初始体积分数无关,而与风机位置、风机功率及药剂层厚度相关;当风机位于药剂层下方时,最佳风机功率为185 W,最佳药剂厚度为250 mm,CO2去除效率为91%;组合后的生氧净化系统比独立系统提高了CO2净化性能及空间气体均匀扩散能力。现场载人实验证明：生氧净化系统能够保证空间O2体积分数为19.5%,CO2体积分数为0.6%~0.9%。     

矿井避难硐室防火防爆密闭系统研究与试验

通过爆炸冲击压力计算,确定了矿井避难硐室防火防爆密闭门、墙的厚度分别为8 mm和1.6 m。研究确定了防爆门墙采用抗爆隔温的复合结构及阻燃材料：硐室外管路采用预埋的铺设方式;硐室四周充填密闭缓冲材料。通过抗爆及现场气密试验,测定了防爆门的最大抗爆压力为0.61 MPa,回风系统抗爆压力为0.37 MPa,硐室最大充气压力为2 700 Pa,研究确定了避难硐室防火防爆密闭系统的组成,提高了系统的防火防爆性能。     

千秋矿通风系统优化方案的选择

根据千秋矿通风阻力分布和生产布置 ,对通风方案进行比较 ,优化选择。     

煤矿井下紧急避险关键技术

提出避免逃生通道被堵的方法：构建不少于3条巷道（井）,减少全部逃生通道被堵的概率;做到回风巷道（井）无机电设备,减少引爆瓦斯的火源;回风巷道不作行人巷道,减少了瓦斯爆炸等事故造成的人员伤亡。提出氧气呼吸器接力逃生方法：在遇险人员逃生路线上每隔一定距离设置避难硐室,避难硐室内设置氧气呼吸器。提出避难硐室自然降温方法：当构...     

矿井避难硐室环境有害气体浓度控制技术

为有效控制煤矿避难硐室内有害气体浓度,保证避灾人员安全,分析了避灾过程人体代谢产生有害气体类型与释放速率,结合有害气体环境中人体的耐受能力,提出对人体代谢产生的CO、H2S、NH3、CH4等有害气体可不必采取净化措施.通过理论分析得出人均供风量为107 L/min时可将硐室内CO2平均浓度控制在0.5％,满足硐室CO2净化需要,人均压风供气量为450 L/min时,才满足《煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定》中对CO快速净化的需要,结合人体对CO浓度环境的耐受能力,建议延长硐室内CO快速净化时间.通过试验得出2台风量4.7 m3/min、有效净化功率20％ ～ 30％的净化装置可满足50人避难硐室空气净化要求.     

煤矿井下避难硐室系统的构建与应用分析

为进一步减少煤矿事故发生后的人员伤亡、财产损失,在分析国内外煤矿井下避难系统发展的基础上,以何家塔煤矿井下避难硐室系统的构建设计与应用为例,详细介绍了井下避难硐室系统的分类、结构构成、功能需求和配套设施等,并通过紧急避险疏散时间的校验计算,提出避难硐室距离采掘工作面以不超过1 000 m为宜,且应按照“地面最安全,先逃生后避险”原则进行避险救援,为国内其他矿井避难硐室的构建应用和相关标准的制定提供了参考。     

救生舱内氧含量舒适度研究

在救生舱内长时间等待救援过程中，避难人员能够适应的的氧气体积分数存在一个较宽的范围，如果氧分压过低会引起各种缺氧反应，精神效能受到影响；氧分压过高则不能保证正常新陈代谢，会导致氧中毒等现象。通过测试不同环境温度下受试人员心率与氧气体积分数的关系，得到人体氧含量生理舒适度的范围。同时参照ASHRAE七级标度法，设计了新的非对称五标度舒适度评价体系，采用调查问卷方式得到受试人员对氧含量的舒适度投票，通过两种方法确定了人体在救生舱内长时间生存时氧气体积分数的上、下限分别为18.5%和22.5%。通过对舒适度曲线的拟合，得到人体舒适度感觉与环境中氧气体积分数的依变关系。     

矿用救生舱中二氧化碳净化装置研究

根据我国煤矿现有条件及要求,对煤矿救生舱内空气净化技术进行了研究,提出了吸附性强、稳定性高的二氧化碳吸收剂,并通过对有限密闭空间空气净化风阻、风压、风量、吸收效率等计算,设计了一种用于适用于煤矿救生舱的二氧化碳净化装置,此装置具有操作简便、功耗小、吸收阻力低、性能稳定、独立性强、吸收效率高等特点,完全适用于煤矿救生舱内的二氧化碳去除。     

煤矿应急预案评估研究及在常村煤矿中的应用

为降低煤矿重特大事故的影响及损失,不断完善应急预案的有效性、可操作性,根据矿井应急管理体系的实际情况和评估要求,设计出符合煤矿实际的应急预案评估指标体系,并运用层次分析法对评估指标完成赋值。提出一种基于改进的灰色系统评估方法,对常村煤矿瓦斯爆炸应急预案进行评估分析。结果表明,与应急演练相比,该方法便于操作,节约成本,相较于其他评估方法最大程度地减少了由多名专家参与评估带来的主观影响,对完善应急预案的有效性、可操作性有一定的指导意义。