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。     

避难硐室空气净化系统

为使避难硐室内的被困人员有一个更好的生存环境,延长其生存时间,对避难硐室内的CO2浓度变化规律及空气净化问题进行了深入分析。通过实验舱内2组真人模拟实验,即供干空气条件下,有/无空气净化系统对比实验,对CO2浓度的变化趋势进行数据拟合,得出CO2浓度呈线性增长,而在启用空气净化系统后,CO2浓度得到有效地控制,稳定在0.6%,为避难硐室生存参数的研究提供了依据,证明在避难硐室内建立空气净化系统十分必要。     

常村煤矿避难硐室供氧系统研究与应用

为完成常村煤矿避难硐室供氧系统的构建,通过理论分析,确定常村煤矿避难硐室“多级供氧系统”的研究内容及地面钻孔、井下压风和生氧净化器3种供氧系统的工作原理;根据温度平衡原理,计算压风系统的供风量为300 L/min;根据人均需氧量及空间影响函数,计算生氧净化器系统96 h,100人的总供氧量为484 m 3;根据人均排放二氧化碳情况,计算生氧净化器系统去除二氧化碳所需进风量为468 m 3 /h;通过净化器药剂压损试验,测得药剂压损随着风速的增加而增大,且当风速大于5 m/s时,压损增加较快;通过打压试验,测定常村煤矿避难硐室进、回风系统可保证硐室内160 Pa正压;研究结论可为避难硐室供氧系统的构建提供科学依据和试验数据。     

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.     

矿井避难硐室供氧系统评价与决策

供氧系统是避难硐室关键组成部分,用来保障逃生人员长时间生存等待救援,供氧系统的建设多种多样,主流的供氧系统方式有井下压缩供氧、专用管路供氧、地面钻孔供氧。为了选择安全和经济的避难硐室供氧方式,以遵义某煤矿为背景,建立评价模型,使用未确知理论对避难硐室供氧方案进行选择。计算结果表明:压缩供氧,专用管路供氧和钻孔供氧的优越度分别为1.234,2.922,2.506,可判定专用管路供氧最优,其次是钻孔供氧,最后是压缩供氧,据此现场优先选择专用管路供氧。     

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。     

矿用避难硐室压缩空气供给系统优化设计

对矿用避难硐室压缩空气供给系统进行了优化设计,压缩空气经高压汇流,采用气站集中供气方式通过无缝钢管管路输送至避难硐室各职能模块。为了验证该系统的可靠性,以60人避难硐室为例,对其压缩空气供给系统所需气瓶数量和供气管路进行设计计算,进行了供气管路耐压试验和分系统功能试验。试验结果表明,供气管路在1.8MPa压力下、持续30min耐压试验无泄漏;调节压缩空气输出压力为1.2MPa,该压缩空气供给系统完全满足避难硐室各职能模块压缩空气使用需求。     

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。     

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。     

矿井避难硐室自动控制系统研究

针对矿井避难硐室应急响应流程复杂、操作难度大、管理培训困难等问题,通过数学建模、仿真模拟、硬件编程等方式,对避难硐室自动控制系统进行研究,提出了自动控制系统的组成方式及基于该控制系统的避难硐室应急响应流程。实现了对避难硐室电力系统和压风系统的自动状态检测及切换,得出了100人避险条件下的压风切换阈值为0.48 MPa。实现了压风量、温度、O2浓度、CO2浓度等参数的自动调节,并通过Simulink软件仿真模拟得出:该控制系统在100人避险条件下,O2、CO2、温度超限恢复响应时间分别为11.7、15.0、13.3 min。同时利用人机界面,对整个硐室进行直观、有效地控制。运用该系统,可以有效提升矿井避难硐室应急响应效率,降低操作、管理及培训难度。     

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。     

避险空间超氧化钾供氧影响因素研究与试验

KO2作为井下避险空间供氧系统中的备用氧源,在其他供氧方式失效时具有重要意义。从理论上分析了KO2的产氧原理,对KO2氧板进行了实验室湿度试验和CO2试验,测定了KO2氧板在不同环境下的产氧速率和CO2吸收速率。在湿度试验中,持续以0.4 L/min的速率通入CO2,得出相对湿度为90%时KO2氧板的产氧速率最高为0.129 L/min,CO2吸收速率为0.055 L/min;CO2试验中,相对湿度为90%,氧板在无CO2的试验中产氧速率更高为0.157 L/min;然后进行CO2吸收试验,使用2 kg的JS剂能够吸收以1.6 L/min的速率产出的CO2,并在4 h内使密闭空间中的CO2浓度保持在1%以下;最后结合载人试验验证了KO2氧板下井下避险空间使用是可行的。     

基于系统论的永久避难硐室系统设计研究

文章介绍了煤矿矿井永久避难硐室的功能,运用系统论的分析方法对煤矿矿井永久避难硐室进行研究,得出了永久避难硐室系统建设的内容应包括永久避难硐室系统背景研究、永久避难硐室系统组成、永久避难硐室系统量化、永久避难硐室系统评价以及永久避难硐室系统协调研究等,并对各个子系统的设计内容提出了设计要点,为煤矿矿井永久避难硐室的设计和建设提供了依据.     

基于KJ90监控系统的避难硐室用备用电源设计

根据KJ90监控系统设备的功耗及安装方式等,设计出一种小功率的本质安全型备用电源,安装在分站、传感器等与本安电源之间,为分站、传感器等终端提供长时间的备用电源,以满足避难硐室在无任何外界支持的情况下额定防护时间不低于96 h的要求。     

矿用救生舱蓄冷型降温系统研究

提出了一种应用于矿用救生舱的蓄冷型降温系统,利用Flow Simulation有限元分析软件对救生舱内部温度场进行研究,探讨了不同风路结构对温度场分布的影响。仿真结果表明,在进风口风速一定的情况下,采用方形截面的风道散热特性最为优良;采用弧形风道管可以减少风阻,促进空气的流通,加速舱内的降温。     

一种用于呼吸器上的智能供氧装置的设计

为提高正压氧气呼吸器的氧气利用率,使人体呼吸更舒适,设计了一种智能供氧装置,其供氧流量可随人体所需自动调节。介绍了智能供氧呼吸系统及智能供氧装置的工作原理,试验检测了使用智能供氧装置的呼吸器的呼吸阻力、气瓶余压、吸气温度和吸气CO₂浓度。试验表明,智能供氧呼吸系统呼吸阻力差变小、呼吸阻力曲线更平滑,呼吸器的氧气消耗量更小、使用时间更长。     

避难硐室布置方式对其防护密闭门受载影响研究

为了更有效地利用避难硐室,减少爆炸对其防护密闭门造成的损坏,运用数值模拟的方法对布置有避难硐室的单向巷道内发生的瓦斯煤尘爆炸进行仿真模拟,对避难硐室布置方式的影响进行了分析,并进一步探讨了防护密闭门的受载规律。结果表明:瓦斯煤尘爆炸中防护密闭门所受压力载荷可以近似认为是阶跃载荷;避难硐室宜优先采用与巷道成45°夹角的布置方式。     

救生舱热防护性能研究

研究了救生舱的结构特征和热量传递的基本方式,针对救生舱隔热性能进行了实验研究。根据军用方舱总传热系数的测试标准,采用实验方法测定救生舱的总体传热系数。在救生舱内进行了真人实验,并根据测定的总体传热系数计算救生舱内产热的热负荷。定量研究了救生舱工作过程中,外界传热和舱内产热的规律,提出了救生舱热防护性能的研究方法。对于研究和开发救生舱制冷系统,调节舱内温度环境具有指导意义。