井下紧急避险系统设计方案毕业论文初稿.doc

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峨眉山市八益煤业有限公司苗圃井
井下紧急避险系统设计方案

说 明 书

四川省安全监管局（四川煤监局）安全技术中心
二〇一二年六月

目录
前言 1
第一章 矿井基本概况 1
第一节 矿井筒介 1
第二节 矿井灾害情况 3
第三节 安全避险“六大系统”现状 4
第四节 避难硐室总体概述 6
第三章 永久避难硐室设计方案 8
第一节 系统概述 8
第二节 主要技术指标 9
第三节 硐室结构系统 10
第四节 环境控制及生命保障系统 11
第五节 供配电系统 25
第六节 通讯照明系统 29
第七节 相关接口 30
第四章 临时避难硐室设计方案 32
第五章 维护与管理 38
第一节 日常维护管理 38
第二节 救援应急管理措施 39
工程概算 42

46

前言
峨眉山市八益煤业有限公司苗圃井（以下简称苗圃井）位于峨眉山市南西217°方向，距离峨眉山26.5km的龙池镇。地理坐标东经103°19′50″～103°21′30″，北纬29°24′50″～29°26′50″。主井口坐标X=3255370m，Y=34630328m，Z=+829m。现有职工450人。矿井始建于1958年，投改后矿井生产能力由90kt/a提高到150kt/a。成乐(成都—乐山)高速公路，乐西(乐山—西昌)二级公路通过矿区两侧，北连峨眉、乐山、夹江、成都，南接峨边、美姑等地。龙池镇距成昆铁路峨眉山火车站36km，交通方便。
根据2011年瓦斯鉴定情况，矿井瓦斯绝对涌出量为13.48m3/min，矿井瓦斯相对涌出量为43.33m3/min，属于高瓦斯矿井。但由于2012年5月5日苗圃井在+580米东翼采掘面发生一起煤与瓦斯突出事故，为突出矿井。故本次设计按照突出矿井来设计。
根据国家安全监管总局、国家煤矿安监局关于建立完善煤矿井下避险“六大系统”者征求意见稿的通知以及《防治煤与瓦斯突出规定》、《煤矿安全规程》的规定，为了有效预防矿井安全事故或者在发生安全事故时，能够对井下员工的生命安全进行紧急避险。苗圃井结合矿井井田地层、地质实际情况和煤矿自身安全发展的需要，委托四川省安全监管局（四川煤监局）安全技术中心（以下简称安全技术中心）进行井下紧急避险系统方案的编制。安全技术中心接受委托后在2012年6月成立项目组前往苗圃井，与苗圃井领导及相关工程技术人员一起，对煤矿进行了现场井上下调研，通过对井下的实际考察、资料的收集整理和与苗圃井技术人员的交流座谈，对苗圃井井下紧急避险方面情况有了较全面的了解和掌握。安全技术中心组织有关工程技术人员经过认真分析研究后，编制了《峨眉山市八益煤业有限公司苗圃井井下紧急避险系统设计方案》。
一、设计的主要依据
1、《国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知》(国发〔2010〕23号)；
2、国家煤矿安全监察局《煤矿井下避难所试点建设基本要求》(煤安监司办2010第9号)；
3、国家安全监管总局国家煤矿安监局关于《建设完善煤矿井下安全避险“六大系统”的通知》(安监总煤装〔2010〕146号)；
4、国家安全监管总局国家煤矿安监局关于印发《煤矿井下安全避险“六大系统”建设完善基本规范（试行）的通知》 (安监总煤装〔2011〕33号)
5、《煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定》安监总煤装〔2011〕15号)；
6、国家安全监管总局国家煤矿安监局关于《煤矿井下紧急避险系统建设管理有关事项的通知》(安监总煤装〔2012〕15号)；
7、四川省安全监管局 四川煤监局转发《国家安全监管总局 国家煤矿安监局关于印发〈煤矿井下安全避险“六大系统”建设完善基本规范（试行）〉的通知》的通知（川安监〔2011〕244号）；
8、四川省安全监管局 四川煤监局关于《进一步加强煤矿井下安全避险“六大系统”建设完善工作的通知》（川安监〔2012〕105号）
9、关于印发《四川省煤矿井下紧急避险系统验收评分暂行办法的通知》（川安监〔2012〕76号）；
10、 《煤矿井下供水施救系统安全技术规范》DB51/T1410—2011；
11、《煤矿紧急避险系统安全技术规范》DB51/T1411—2011；
12、《煤矿井下人员定位系统安全技术规范》DB51/T1412—2011；
13、《煤矿压风自救系统安全技术规范》DB51/ T1413—2011；
14、《煤矿井下通信联络系统安全技术规范》DB51/ T1414—2011；
15、《煤矿安全监控系统安全技术规范》DB51/ T1415—2011；
16、《煤炭工业矿井设计规范》GB 50215—2005；
17、《煤矿安全规程》2011年版；
18、《防治煤与瓦斯突出规定》2009年版；
19、《矿山救护规程》2009年版；
20、煤矿井下安全标志 AQ1017-2005；
21、苗圃井提供的地质资料和生产实测资料。
二、设计的指导思想
1、坚持“安全第一、预防为主”的方针，结合矿区安全生产实际情况，围绕煤矿井下可能出现矿井火灾、煤尘爆炸、瓦斯爆炸等灾变情况，使矿工在应急避难装置的掩护下成功避险或等待救援，保障职工生命安全；
2、紧急避险设施实现“三防一隔”，防毒、防火、防震、隔爆；
3、紧急避险系统与煤矿原有监测监控、人员定位、压风自救、供水施救、通信联络等系统相互连接，在紧急避险系统安全防护功能基础上，依靠其他避险系统的支持，提升紧急避险系统的安全防护能力，实现井下各避难所与井上指挥中心平台实现双向信号传输；
4、在符合相关要求，满足使用的前提下，尽可能降低成本，节省工程投资；
5、因地制宜地采用新技术、新工艺、新装备、新材料；
6、尽量利用原有的巷道、不增加开拓费用；
7、避难所及各系统设备选型留有余地，能充分满足区域内避难人员数量的需求，包括生产人员、管理人员及可能出现的其他临时人员，按规定留有一定的备用系数。
8、紧急避险设施的设置与矿井避灾路线相结合，紧急避险设施设置清晰、醒目的标识。紧急避险系统并随井下采掘系统的变化及时调整和补充完善，包括紧急避险设施、配套系统、避灾路线和应急预案等。
9、本次方案设计是按照矿方所提出的开采+518m水平煤层时的基本情况做的，其他水平暂未考虑。
三、设计原则
1.多点布置
根据工作面、掘进头人员分布情况，合理设置临时避难硐室。
永久避难硐室为整个矿井或区域避灾人员提供避难空间，为其提供灾变时的基本生存条件，如通风、水、食物、氧气、电力及通讯。
2．一人一位
本着“安全为天”的原则，通过设置临时避难硐室、永久避难硐室保证入井人员在灾害发生时都有自己的避难空间。
3．就近避险
（1）距离临时避难硐室最近的人员向临时避难硐室内逃生（主要是工作面、掘进头作业人员）。
（2）距离永久避难硐室最近的人员向永久避难硐室内逃生（主要是工作面、掘进头作业人员及井下其他零散作业人员）。
（3）距离井筒最近的作业人员尽快升井，向地面逃生。
4．入舱便捷
为方便避灾人员快速地进入避难空间，应在紧急出口处、避灾路线上放置明显的标识牌，标识避险设施的位置。
根据矿井的需要，在井下布置1个50人的永久避难硐室，布置1个50人的临时避难硐室等紧急避险设施。
四、主要特点
矿井紧急避险系统是以避难硐室为核心系统化的安全体系，通过分布在矿井各个区域的避难硐室，构建覆盖全矿井的安全防护网，确保每位井下工作人员都有避难的空间。
紧急避险系统化是指该系统的各个组成部分不是相互独立的，而是相互依赖相互补充的，有机结合的一体。矿井下根据不同工作区域的人员分布、瓦斯涌出量和配风情况，合理的安排永久避难硐室和临时避难硐室，使得事故发生后各个区域的井下作业人员在较短的时间内到达避难空间。井下避难空间与矿井的电力、通讯、信号传输和通风系统相互协调，并设立统一的指挥平台，建立系统的应急救援指挥中心。
信息化是指井下的各个避难空间可独立的与井上的指挥平台进行双向通讯，指挥平台可实现井下避难空间和井下人员的定位，并实时监测避难空间的各项参数。
由于在井下的避难空间可以在96小时内保证遇险人员的生命安全，使得井上的救援工作可有序的开展，可根据井下的灾害情况进行积极有效的组织和安排救护队员。
《峨眉山市八益煤业有限公司苗圃井井下紧急避险系统设计方案》的编制工作，得到了公司领导、矿长、工程技术及管理人员的大力协助和支持。在此，深表感谢！

第一章 矿井基本概况
第一节 矿井筒介
1、交通位置
峨眉山市八益煤业有限公司苗圃井（以下简称苗圃井）位于峨眉山市南西217°方向，距离峨眉山26.5km的龙池镇。地理坐标东经103°19′50″～103°21′30″，北纬29°24′50″～29°26′50″。主井口坐标X=3255370m，Y=34630328m，Z=+829m。现有职工450人。矿井始建于1958年，投改后矿井生产能力由90kt/a提高到150kt/a。成乐(成都—乐山)高速公路，乐西(乐山—西昌)二级公路通过矿区两侧，北连峨眉、乐山、夹江、成都，南接峨边、美姑等地。龙池镇距成昆铁路峨眉山火车站36km，交通方便，见图1-1-1。
图1-1-1 苗甫井交通位置图
2、矿井证照情况
矿井有关证照见表1-1-1。
表1-1-1矿井证照情况
序号
证照名称
证照号
有效截止日期
1
工商营业执照
511100000007911
2013.2.14
2
采矿许可证
C5100002010121120102284
2022.4.22
3
煤炭生产许可证
205111813002
2022.4.12
4
安全生产许可证
川MK安许证〔2010〕5111810150A
2013.12.6
5
矿长资格证
煤（A）11051000112945
2014.11.29
6
矿长安全资格证
煤（A）110510001129456
2014.11.29

3、开拓系统
苗圃煤矿为斜井开拓，其井筒有三个：其中包括主斜井、行人斜井、回风斜井。
4、水平划分
矿井共分三个水平，分别为+750m水平、+680m水平、+580m水平，其中，+750m水平已回采完，+680m水平K4-A煤层已进入残采煤柱阶段，矿井可采煤层为K2、K4-A 、K5。现开采K2、K4-A，K5煤层未进行回采。
5、采区划分
矿井+580m水平靠近井田东翼边界布置一采区（4310采区），西翼边界布置二采区（4320采区）、三采区（4330采区），井田西翼边界布置四采区（2310采区），矿井现生产采区为4310采区、2310采区、4330采区。采区开采顺序，东翼为水平后退式开采，西翼从主井筒向边界再向深部开采，所有采区内工作面均采用后退式开采。
6、作业点布置
矿井现生产采面3个，分别为43108对拉采面、2314采面、4337采面；掘进作业面4个，4336平巷、2316平巷、43110下山东平巷、43111下山；巷道维修作业点5个，三水平配风巷、4210回风巷、43109上山、2312回风巷、43109回风巷。
7、作业工艺及支护方式
回采工艺及支护方式：矿井现有三个采煤工作面，采煤工作面全部采用单体液压加金属绞梁支护。三台面均采用放炮落煤、人工攉煤，人工回柱，用SGWD-30型可弯曲刮板输送机运输（43108结合皮带运输机运输），条带砂充填处理采空区，支柱排距0.9m×1.0m，最大控顶距4.2m，最小控顶距3.2m。
掘进工作面工艺及支护方式：对于新掘进的半煤巷，全部按照设计要求，采用锚网支护。全岩巷采用锚杆支护。
8、矿井通风
矿井采用中央边界抽出式通风,主通风机房安装风机型号为：4-72-11NO20B /2×110KW（一台工作，一台备用），矿井等积孔1.16m2。现总进风量 2360 m3/ min,总回风量 2578m3/min。
9、“三个煤量”
矿井现有开拓煤量79万吨，准备煤量18.7万吨，回采煤量14.06万吨，能满足正常的采掘接替。
第二节 矿井灾害情况
1、瓦斯
苗圃煤矿属突出矿井，现苗圃煤矿井下有三个采煤工作面和四个掘进工作面。采煤工作面放炮，不通风的盲巷、隅角、掘进工作面放炮后，瓦斯异常涌出均可导致瓦斯浓度超限，如因管理不善，容易发生瓦斯爆炸事故。
2、煤尘
煤尘不仅影响职工身体健康，而且在一定条件下能够爆炸。它一般是在生产过程中，如钻眼、爆破、截割、冒顶以及运输和提升中产生。其中以采掘工作面最高，其次是运输环节中的各转载点。苗圃煤矿的煤尘爆炸指数为25.85%，具有煤尘爆炸危险倾向性。
3、火
由于矿井所开采的煤层无自燃发火倾向，所以矿井内因火灾不会发生。但因明火、放炮、瓦斯（煤尘）爆炸、机电设备运转不良、机械摩擦、电流短路、乱存乱放可燃油类等原因造成的外因火灾则有可能发生。火灾可能在井筒、机电硐室、绞车硐室以及安装有机电设备的巷道或工作面、皮带运输机巷内发生。
4、水
矿井水灾是煤矿建设和生产中的主要灾害之一，苗圃煤矿水源主要来自矿井周围原小煤窑老窑渗水。如乱挖乱采残留煤柱，与原小煤窑、老窑贯通，易发生透水事故。
5、顶板冒落
冒顶是煤矿生产中最频繁的事故，多发生在采掘和巷道维修工作面。苗圃煤矿的顶板比较破碎，矿山压力大，如因管理不善，作业人员违章操作，很容易发生冒顶伤人事故。
6、提升运输
提升运输是煤矿生产中多发事故之一。苗圃煤矿矿压比较大，底鼓帮压严重，易导致井下巷道断面狭小，轨道高低不平，如因管理不到位，工人违章赶车、提升运输中的安全设施不用，极易发生运输伤人事故。
第三节 安全避险“六大系统”现状
1、矿井安全监控系统
苗甫煤矿井下安装了KJ90NA瓦斯监控系统，现有主机两台（1备1用）,井下中分站12个,负压传感器1个, 风速传感器3个,风门传感器9个, 瓦斯传感器30个（另备用7台）,远程断电仪8个,设备开停传感器8个，风筒传感器5个。矿井现有专职瓦斯检查员37人，做到每班每面都有瓦斯检查员检查瓦斯，并实行现场手上交接班；矿井每10天对瓦斯传感器、便携式瓦检仪、瓦斯断电仪断电功能调校一次。监测中心室24小时有监测工监测，并严格执行瓦斯超限报警登记处理制度和监控系统故障登记处理制度，确保监控系统的正常运行。
2、井下人员定位系统
矿井现安装KJ138井下人员管理系统。KJ138井下人员管理系统采用先进的433M无线有源射频技术，能够很好的适应井下恶劣环境，具有读取距离远、绕射性能强、读取效果可靠、支持双向呼叫、三级联网、紧急报警等特点。
3、井下紧急避险系统
紧急避险系统正在设计中。
4、矿井压风自救系统
目前矿井在地面安装有LG-20/8G型电动螺杆式空气压缩机2台，于2011年4月投入运行，并向井下供风。各采掘头面还未配备压风自救器。
5、矿井供水施救系统
苗甫煤矿井下供水系统采用静压给水系统，在地面设有1个300 t水池，正常情况下，用水池向井下供水，供井下生产、消防、防尘用水；入井主管直径DN50mm，进入采区的干管为DN40mm,其余支管为DN20mm。
矿井所有采掘地点、运输机道、大巷、硐室均按《煤矿井下消防、洒水设计规范》设置有供水管道、喷雾装置等。
6、矿井通信联络系统
井下通信系统由数字程控交换机和井下通讯线路组成。数字程控交换机是2007年LX-2102型数字程控交换机，配置总容量60门，现地面和井下各配置了24门。苗甫煤矿通讯系统较为完善，但仍按“三条线”工程的要求在进行排查整改。
第四节 避难硐室总体概述
避难硐室底板高于大巷底0.4m，两端设置进出口，便于避难人员快速进入避难硐室。避难硐室建在全岩中，岩层稳定，无高温带，无透水危险。
避难硐室内部可分为过渡室和生存室。过渡室的功能是防止有毒有害气体伴随避难人员的进入而污染硐室内部的空气，过渡室内设有气幕隔离系统。生存室的功能是为避难人员提供氧气、水、食物和卫生设施等维持生存所必须的物质及配套系统，营造出一个可以提供96小时需要的生存环境，等待救援。
为确保避难硐室的可靠性，除了利用井下已有的安全监控系统、人员定位系统、压风自救系统、供水施救系统、通信联络系统外，还在硐室内配备了环境控制和生命保障系统。当矿难发生而井下压风系统还未启动或因异常不能工作时，避难硐室依靠硐室内配备的环控生保系统保持避难人员生存条件。当井下压风能正常工作时，两套系统在硐室内控制系统的参数控制下联合工作，达到长期维持硐室内避难人员生存所需。因此避难硐室由硐室结构系统、环境控制和生命保障系统（环境检测及监控系统、自动控制系统、气体成分控制及通风净化系统、供气调压系统、温湿度控制系统、生活保障系统）、通讯照明系统、供配电系统以及硐室和外部的接口等构成。避难硐室结构组成如图2-4-1所示。 图2-4-1 避难硐室组成结构图

第三章 永久避难硐室设计方案
第一节 系统概述
1、设置避难硐室的必要性和数量
根据本矿井实际，拟在+580m水平水仓处附近建一永久避难硐室。永久避难硐室位置设置主要考虑2314采面、4337采面和2316平巷掘进、4336平巷掘进人员及其它辅助人员，同时作业人数约为40人，考虑1.2倍的备用系数，拟建设永久避难硐室额定避难人数为50人。拟建设的避难硐室由一个生存室和两端的过渡室组成。生存室净空间为长19.0m，断面为宽4m，高2.93m的拱形，过渡室位于生存室、钢瓶储藏室的前端，详见附图：永久避难硐室平、剖面图。当井下灾变事故发生时，避难人员可从过渡室进入生存室中避险。避难硐室能为50人提供不小于96小时的额定防护时间。
2、避难硐室各系统功能介绍
根据避难硐室的功能，拟将其划分为如下几大系统，各系统及其实现的功能分别为：
a)硐室结构系统。避难硐室主体结构，能抗爆炸冲击、耐压、耐高温、防巷道有害气体渗入，为避难人员提供安全防护。
b)环境控制和生命保障系统。为避难硐室提供足量氧气（当压风系统供氧出现故障无法工作或压风供氧量不够时），调节室内压力；对硐室内外环境进行监测监控；防止外部有毒有害气体进入硐室内部，处理生存室中的二氧化碳、一氧化碳等有害气体，对生存室内的温湿度进行调节；能对硐室内所有电器设备进行自动控制，实现硐室的智能化管理，并将井下压风系统、硐室内环控生保系统进行融合和综合控制，极大的方便人员进行操作和使用；实现食品、水等生活必须品的保障，满足避难人员个人卫生需求和急救需求。该系统由包括环境监测监控系统、自动控制系统、气体成分控制通风净化系统、供气调压系统、温湿度控制系统及生活保障系统组成。
c)供配电系统。实现井下电源、硐室内电源的供电转换和管理，同时满足紧急情况下所有电器设备的供应需求。
d)通讯照明系统。实现避难硐室对外的通讯和数据传输，满足硐室内外照明以及逃生照明的需求。
e)接口。提供井下的供水接口、供电接口、人员定位接口、视频接口、通讯和数据传输接口、供风接口。
第二节 主要技术指标
避难硐室的主要技术指标要求如表3-2-1所示。
表3-2-1 避难硐室主要技术指标
项目
参数
额定人数
50
额定防护时间(h)
96，且有1.2倍备用系数
额定抗冲击力(MPa)
1.5
制冷要求
保证室内温度≤35℃
气密要求
过渡室和生存室在+500±20Pa压力下，泄压速率不大于300±20Pa/h。
避难硐室有效面积
≥1㎡/人
过渡室有效面积
≥3㎡
接口
外界电源、压风系统、供水系统、单向排气接口、外界通讯接口、人员定位接口、视频接口、供风、供水接口
压风供氧
供风量≥0.3m3/min·人
压缩氧供氧
≥0.5 L/min·人
氧气浓度
18.5%～23%
二氧化碳浓度
≤1%
一氧化碳浓度
≤24ppm
相对湿度
≤85%
温度
≤35℃
过渡室环境压力
≥+100Pa
生存室环境压力
≥+100Pa
检测要求
过渡室内的氧气、一氧化碳、压力；生存室内的氧气、甲烷、二氧化碳、一氧化碳、温湿度、压力；硐室外的氧气、甲烷、二氧化碳、一氧化碳
防爆要求
配套用电器设备均应符合GB3836中相关要求，纳入安标管理的应取得安全标志
照明要求
配备不少于0.25倍人数一体化矿灯，同时需对过渡室、生存室、及室外指示照明
通讯要求
实现和外界的通讯及数据传输
食物要求
食物不少于5000KJ/(人.天)
饮用水要求
不少于1.5L/(人.天)
自救器
不少于额定人数的1.5倍，原则上要求隔绝式压缩氧类别，使用时间不小于45min
第三节 硐室结构系统
1、硐室结构
避难硐室底板高出大巷底板0.4米，前、后端设置进出口，分别与进回风巷相联，便于避难人员快速进入避难硐室。避难硐室建在全砂岩中，岩层稳定，无高温带，无透水危险。
避难硐室墙体用大于C30的混凝土浇筑，门墙周边掏槽，深度为0.6米，保证足够的气密性。在进行混凝土浇筑时预留管道和电缆孔，管线安装好后进行严密的封堵，确保气密性。
硐室门选用防火防爆隔离系统，包括防火防爆密闭门和防火防爆密闭墙，分别设置在避难硐室的两侧，矿用防火防爆隔离门，主要用于煤矿井下避难硐室外面与过渡室之间，向外开启，起到能防水、防火、防冲击波的作用，防火防爆隔离门选择MGL 800(宽)×1600(高)型，最大承受压力 1Mpa，抗冲击波超压能力 2500Kpa，观察窗 410×220 mm，门体厚度 240mm。防火防爆密闭门选择BMB-800X1500型防爆密闭门，主要用于煤矿井下避难硐室生存室与过渡室之间，保障有害气体不能进入避难硐室内部，真正起到了避难硐室封闭效果。隔离门上设置观察窗，可观察外面情况，BMB-800X1500型防爆门其密封结构形式如图3-3-1所示。门框的结构为长方形的整体式，门框纵横方向各设计有加强筋板，使门板能有足够的抵抗压力变形的能力，采用单扇向外开启方式，具体要求可根据附图：永久避难硐室平、剖面图来定制。该门能有效阻止有毒有害气体进入生存室。

图3-3-2 门密封结构形式图
接入避难硐室的矿井压风、供水、监测监控、人员定位、通讯和供电管线在接入硐室前采用穿管防护并埋入地下，埋设长度不小于200m。
生存室在设备安装完成后，用阻燃、抗静电、耐高温、耐腐蚀的材料进行装饰，顶板和墙壁颜色采用白色。
避难硐室两端入口设置“避难硐室”反光标志，标志醒目。
第四节 环境控制及生命保障系统
1 供气调压系统
供气调压系统包括供气和调压，其中供气主要是指氧气供应，氧气供应包括压风供氧、压缩氧供应系统两种供氧模式。压风供氧主要是利用现有的井下压风救援系统。两种供氧方式既可单独对避难硐室进行供氧，同时可在自动控制系统协同下联合供氧。充分保证了供氧的可靠。
调压主要通过压缩空气供应保持硐室内空气组分中氧气分压量及舱内正压。维持过渡舱压力保持在+100～+500Pa之间。同时，当硐室内压力大于+200Pa时，能自动泄压。
1.1 压缩氧供氧
当矿井发生事故时，井下压风系统有可能受损无法正常工作，因此必须有备用的供氧系统，以确保压风系统遭到破坏时仍能有效供氧。而且当压风系统由于供风速率不够或不稳定等情况下，压缩氧供氧系统能在自动控制系统的控制下进行补充供氧，维持硐室内氧气含量始终在适合避险人员呼吸范围内。
1.1.1 功能
当井下压风系统无法正常工作时，能为避难人员提供足量氧气，保证人均供氧量不小于0.5L/min，且氧气浓度为18.5%～23%。该系统工作时间不小于96h，且有1.2倍备用系数。
1.1.2 设计方案
供氧方式采用医用高压氧气瓶供氧。氧气瓶采用15MPa的钢瓶，符合GB5099和《压力容器安全技术监察规程》的规定，钢瓶中存储13.5Mpa的高压氧，经金属软管、分阀串联，分阀供氧气瓶日常维护使用，并汇总于总阀。总阀输出的高压氧经双级减压器减压到1MPa，再经过手动阀减压至0.2MPa后排放至生存室。
该装置是利用储存在钢瓶中的医用压缩氧气，通过供氧控制装置为避险人员输出规定数值的氧气。硐室内放置的钢瓶，出口经高压管路并联后集中至减压器，减压器将来自于氧气瓶中的医用压缩氧气压力进行减压并输出稳定的压力至可调节浮子流量计。浮子流量计的氧气输出量根据避险人员数量进行手动调节，在静坐状态下每人的氧气消耗量大约为0.5L/min。由于减压器输出稳定的压力，因此在浮子流量计调节值一定时，通过浮子流量计的氧气输出量不会随着氧气瓶中的压力变化而变化。选用的压力表符合GB/T1226的有关规定。工作原理如图3-4-1所示。

图3-4-1 压缩氧供氧工作原理图
1.1.3 设计计算
需保证的耗氧量为0.5L/（人•min），以50人生存96小时计算，可得氧气供应系统需满足要求如下：
供氧速率 ≥40L/min
总供氧量 Q=A·t·B =50×96×60×0.5=144000（L）
氧气瓶选用15Mpa（使用压力13MPa，当气压为2MPa时必须更换或充压），80L容量钢制容器，富裕系数为1.2，每气瓶可用氧气气体积为8720L，则总需要氧气瓶数量:
1.2×144000/8720=19.8（瓶）
考虑到气瓶存储、漏气等因素，本设计取26瓶。
1.2 避难硐室压风系统
1.2.1 气幕喷淋系统
在外层防护门入口内侧设置气幕喷淋系统，有效防止有毒有害气体伴随避难人员的进入而污染避难硐室内部的空气。在外层防护门入口内侧设置气幕喷淋系统，有效防止有毒有害气体伴随避难人员的进入而污染避难硐室内部的空气。
①结构形式
输送空气管采用冷拔结构，用无缝钢管φ16×1.5，喷气孔直径φ2，间距L=20。
发生灾变后，由第一个进入的人员打开空气瓶及气幕喷淋装置的开关，与密闭门一起形成联动，组成气幕喷淋系统。
②耗气量计算
每人通过防爆门的时间为：10s/人，人数：50人，备用系数1.2，总通过时间：600s。
WGA279-80-15型钢制无缝气瓶，储气量为：4.36m3/个
布孔数量：（1.6+1.6+1.2）/(0.020+0.002)=200
气幕耗风量及所需气瓶数见下表3-4-1。
表3-4-1 气幕耗风量及气瓶数
方案
出风
形式
出风速度（m/s）
气孔
个数
气孔
直径
单位耗风量（m3/s）
单气瓶理论供应时间（s）
┏┓形
间隔
气孔
6
200
0.002
0.004
1090
因此仅需要1个80升压缩空气瓶即可满足。
③布置形式
气路气孔采用“┏┓”，即布置于防爆门框体的左右侧和上方，向中间吹气。开启装置位于门框上侧靠左100mm处，与门框外缘平齐。压缩空气先到开启装置，通过开启装置连接到气幕喷淋管路。在入风的过渡硐室内分别放置工作压力为15MPa、水容积为80L空气钢瓶8支。其中每4支钢瓶通过高压管路并联后与减压器输入口连接，减压器输出口与硐室门联动开关相连。两个硐室门联动开关经并联后与放置在门口上侧的喷气气幕相连。气幕洗气系统配置及原理见图3-4-2。

图3-4-2 气幕洗气系统配置及原理
、主要技术指标
减压器入口压力≥15MPa、出口压力0～2MPa（可调）、流量≥4000L/min。
1.2.2避难硐室压风系统功能
1、方案选择
国家安全监管总局、国家煤矿安监局曾下发文件（安监总煤行〔2007〕167号），《关于所有煤矿必须立即安装和完善井下通讯、压风、防尘供水系统的紧急通知》。因此本方案首先选择利用煤矿压风系统作为供氧装置。
按人均供风量不低于Q1=0.3m3/min的要求，当避险人员N=50人时，所需总供风量：Q= Q1·N =0.3×50=15（m3/min）；
目前，煤矿有2台LG-20/8G型电动螺杆式空气压缩机，每台压风机的排气量为20 m3/min，压风管的流量大于所需总供风量。因此以空气作为供氧气源的供氧方式——压风系统供氧装置方案可行。此方案便于日常对装置的压力、供风性能等指标进行检查、对装置的组成部件进行维护及保养。
2、压风系统供氧原理
压风系统供氧装置利用地面压缩空气通过管路（地面压风系统）作为气源，经过阀门后进入过渡舱内设置的水、灰尘、油的三级过滤，经过预先设置的减压器、浮子流量计、管路进入气体输出端。为紧急避险设施内避险人员提供更加新鲜、舒适的空气质量。压缩空气瓶供气原理见图3-4-3。
3、主要技术参数
人均供风量≥0.3m3/min；
紧急避险设施内氧气浓度18.5～23.0%；
减压器入口压力≥0.8MPa、出口压力0～0.6 MPa（可调节）、输出流量不小于20 m3/min；
浮子流量计量程0～8 m3/min、分度值0.3m3/min。
4、布置方式
在生存硐室内座椅两侧布置4套压风系统供氧装置，装置的入口通过管路与压风系统管路连接。在生存室和过渡室门墙上加装二趟单向排气管，排气管联接机械式泄压阀。当室内压力大于+200Pa时，泄压阀自动泄压。当室内压力大于+500Pa时，泄压阀泄压速率达到最大值500L/min。

图3-4-3 压缩空气瓶供气原理图
1.2.3空气净化及除湿系统
利用氢氧化钙、霍基拉特化学药剂快速滤除硐室内的有毒有害气体，在20分钟内将一氧化碳从400ppm降到24ppm以下，保障可呼吸气体的安全。
1.2.3.1 设计方案
新型专利过滤降温除湿集成装置，非电力驱动，气压保持恒定，达到设定压力时自动启动空压机和制冷除湿系统。能快速清除生存舱内的有害、有毒气体。同时完成过滤、降温、除湿功能。实现对避难所空间气体中CO、CO2浓度控制及温度、湿度的调节，确保在额定防护时间内空气温度在35℃以下、湿度在85%以下，满足对CO2的吸收能力不低于每人0.5L/min（中国人实际0.3L/min），对CO的吸收能力不低于400ppm/h，保证舱内CO2低于1.0%、CO低于24ppm。
1、主要功能
过滤降温除湿系统是对由于避险人员在密闭的避难所中长时间进行呼吸所产生的CO2及避险人员由避难所外带入的CO气体通过CO2和CO吸收剂进行过滤，对由于人体温度通过皮肤进行散热及来自于外部空间的热源传入而形成的温升及对由于人体自身呼出饱和湿度的气体及人体自身汗液蒸发的湿度进行控制和调节。
2、工作原理
过滤降温除湿系统配置及原理见图3-4-4所示，该装置是利用储存在钢瓶中的液态CO2作为动力源和制冷介质，通过管路输送至装置中。该装置由一个机械单元组成，通过配备规定数量的CO2和CO吸收剂同时完成过滤、降温、除湿功能。

图3-4-4 过滤降温集成装置原理图
1.2.3.2 关于CO2钢瓶数量的确定
钢瓶数量是根据平衡50人产生的热量所需要的制冷剂（液态CO2）确定的。人在轻微活动的条件下，每小时的发热量为400BTU（英热单位，相当于102大卡），而一千克液态CO2蒸发汽化过程可以吸收275BTU的热量。避难所围岩温度按28℃左右考虑，在计算时可以不考虑围岩温度对避难所的影响。
50人96小时发热总量=400×50×96=1920000（BTU）；
需要液态CO2总量=1920000/275=6981.82（Kg）；
选择容积为80L的气瓶，在充装系数为0.6的条件下，需要的气瓶总数为：6981.82/48=145.5(个)；根据安监总煤装【2011】15号文件要求，永久避难硐室的备用系数不低于1.2，确定气瓶数量为176个。
1.2.3.3 关于空调数量确定
每套空调每小时可以产生的制冷量为12000（BTU），96小时总制冷量为12000×96=1152000（BTU）；避难所所需要的空调数量为：1920000/1152000=2（个），因此，根据安监总煤装【2011】15号文件要求，永久避难硐室的备用系数不低于1.2，选择空调数量为3个，型号为Mrac-3型。
空调产生的冷凝水处理：在空调下方安装一个接水盒，或用管路引流，通过过渡室后排出到外部。
关于CO2吸收剂数量确定：按照每人每小时呼出24L CO2计算，60人96小时共呼出CO2数量为：24×50×96=115200（L）；
每盒装CO2化学药剂15Kg,对应的CO2吸收量为1400L/盒,需要配备的CO2吸收剂盒数位为：115200/1400=82.3（盒），因此根据安监总煤装【2011】15号文件要求，永久避难硐室的备用系数不低于1.2，确定用CO2吸收剂100盒。
关于CO过滤剂数量确定：按照煤安监司函办【2009】34号文件 “对CO的吸收（排除）能力不低于400ppm/h” 的要求以及人呼吸产生的CO量为2mg/m3为计算依据，并考虑灾害时期产生的CO气体可能进入避难所内，且每个空调需要配备1盒CO吸收剂，选择8盒CO吸收剂。
3、主要技术指标
对CO2的吸收（排除）能力不低于每人0.5L/ min；
对CO的吸收（排除）能力不低于400ppm/h；
避难所内CO2＜1.0%；
避难所内CO＜24ppm；
空气温度≤35℃；
湿度≤85%。
液态CO2钢瓶放置在与机电硐室相连的辅助硐室内。在主硐室内放置过滤降温除湿装置4台，其出风口与硐室主轴线角度为3.5度。辅助硐室内的176支CO2钢瓶由铜管并联后与4台过滤降温除湿装置相连。
3 环境监测监控系统
根据《煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定》，避难硐室应配备独立的内外环境参数检测或监测仪器，在突发紧急情况下人员避险时，能够对避险设施过渡室（舱）内的氧气、一氧化碳，生存室（舱）内的氧气、甲烷、二氧化碳、一氧化碳、温度、湿度和避险设施外的氧气、甲烷、二氧化碳、一氧化碳进行检测或监测。
根据要求作如下配置：
1) 配备一台光学瓦检仪。
2) 在硐室内配置2台KJ90-F8分站和KDW0.3/660本安遥测电源箱，遥测分站通过光纤与井下监控网络相连。过渡室各接1台氧气、一氧化碳和压力传感器，生存室内的各接1台氧气、甲烷、二氧化碳、一氧化碳、温度、湿度、压力传感器。室外接氧气、甲烷、二氧化碳、一氧化碳传感器。在生存室两端各安一台摄像仪，监控生存室人员情况。检测数据通过井下监控网络传至地面调度中心。各传感器的检测数据同时传输给自动控制系统，作为控制输入参数。
3) 敷设监控电缆和光纤，将生存室的监控数据和影像传至压风机房监控计算机，确保能及时监控生存室状况。
4) 配备1台micromax复合式气体检测仪，此检测仪能对多种气体进行检测。
上述配置，能对硐室环境参数具备3 种监测手段，并能提供影像资料，为抢险指挥提供详细信息。
3.1 传感器设计要求
各传感器的检测要求如表3-4-2所示。
表3-4-2 传感器设计要求
序号
名称
量程
安装位置
1
O2传感器
10%～30%
生存室、过渡室、室外
2
CO传感器
0～1000ppm
生存室、过渡室、室外
3
CO2传感器
0～5%
生存室、室外
4
CH4传感器
0～5%
生存室、室外
5
温度传感器
-10～60℃
生存室
6
湿度传感器
10%～95%
生存室
7
压力传感器
0.05Mpa～0.2Mpa
生存室、过渡室
3.2 传感器选型
传感器检测数据的准确性会直接影响人员对硐室内外环境的准确判断，另外作为自动控制系统的输入设备，其性能也决定着整个环控生保系统的性能。故传感器选型以满