南屯煤矿永久难硐室测试方案和测试报告.doc

南屯煤矿永久难硐室测试方案
根据安监总局《煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定》和《煤矿井下紧急避险系统建设管理有关规定》中，有关避难硐室施工、安装完成后，应进行功能测试和模拟综合防护性能试验的要求，结合《南屯煤矿紧急避险系统方案设计》，编制本方案。

1 依据标准
《煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定》
《煤矿井下紧急避险系统建设管理有关规定》
《南屯煤矿紧急避险系统方案设计》

2 测试内容
避难硐室容积、结构及装备安全性能检查。
避难硐室装备功能检查和测试，硐室装备联合试运行。
《规定》和《设计》中要求的其它相关技术内容。
3 测试条件及测试用主要仪器
3.1 测试条件：
相对湿度：0～98%
环境温度：15℃～35℃
大气压力：86kPa～106kPa
3.2 测试用主要仪器：
干湿温度计：测量范围: 0～100℃ ； 温度准确度： 0.5℃ ；相对湿度准确度：±5%
精密微压差计：量程范围： ±1000Pa；分辨率：±10 Pa（相对压差测量）
声级计：测量范围: 30～130dB 准确度：1.5dB
气相色谱仪：热导检测器常量分析线性范围：10-5； 氢焰检测器常量分析线性范围：10-6
混合标准气样：甲烷浓度：1.06% ；一氧化碳浓度：50×10-6 ； 二氧化碳浓度：1.53% ；氧气浓度：18% ；其余为氮气
秒表：精确度：1s
氧压表：量程范围： 0～25MPa（绝对） 分辨率：0.5 MPa
钢尺：精确度1mm
4 测试方法
4.1 外观及结构检查
对照避难硐室设计文件，检查硐室外20m范围巷道支护情况及压风、供水、供电和信号传输管线保护情况。使用钢卷尺测量硐室防护密闭门钢板厚度、硐室内容积尺寸，计算生存空间、总有效容积。查验硐室门强度的证明文件、硐室门墙浇筑作业规程和验收单。
4.2 材料性能及电器防爆性能检查
检查硐室防护密闭门透明观察窗冲击测试和热剧变试验报告。
检查配备的电气设备的“防爆合格证”及“安全标志证”，检查关联配接设备是否取得关联审查检验合格证明。
4.3 气密性和自动泄压试验
（1）气密性试验
在关闭防护密闭门和密闭门后，关闭单向排气阀，打开压风供氧控制阀门，通过精密微压差计测定硐室内外压差达到500Pa±20Pa时记录压差值并关闭压风供氧阀门，等待30min后再次记录压力值；之后重复2次，取3次平均值为避难硐室卸压速率。
（2）自动泄压试验
打开单向排气阀，关闭防护密闭门和密闭门，缓慢打开压风供氧控制阀门，通过精密微压差计测定硐室内外压差，记录单向通排阀开始工作时的硐室内压力变化。试验3次，每次间隔半小时，取3次测量的平均值为测量结果。
4.4 气幕和压风喷淋系统检测
（1） 压缩空气幕检测
在防护密闭门完全敞开和密闭门关闭状态下，打开压缩空气钢瓶阀门，按照操作说明书要求检查减压后管路压力值，使用钢尺测量气幕喷射气流的长度和宽度，对照防护密闭门框的长宽尺寸，判定气幕覆盖整个防护密闭门的情况。检测3次，每次间隔半小时，取3次测量的最小值为测量结果。
（2） 压风气幕检测
在防护密闭门关闭和密闭门完全敞开状态下，打开压风控制阀门，检查管路压力值，使用钢尺测量气幕喷射气流的长度和宽度，对照密闭门框的长宽尺寸，判定气幕覆盖整个密闭门的情况。检测3次，每次间隔半小时，取3次测量的最小值为测量结果。
（3） 压风喷淋检测
打开压风喷淋控制阀，检查喷头的雾化程度。
4.5 高压管路承压检测
拆除所有高压气瓶连接管路上井，使用增压泵对封闭管路加压，在22.5MPa压力下保压1小时后，检查管路压力。管路重新入井安装连接后，必须使用肥皂水在所有接头处进行漏气测试，发现漏气及时紧固或更换。
4.6 空气供给系统检查
（1）压风能力、噪声测定
关闭防护密闭门和密闭门，逐步打开压风供氧控制阀门至最大位置，记录压风出口压力、供风量；当阀门开至最大位置时，使用声级计在距压风出口1.0m处测量噪声。试验3次每次间隔半小时，取3次测量的平均值为测量结果。
（2）自备氧能力测定
在每组高压氧气瓶连接处安设氧压表直接测定压力，检查高压氧气瓶的数量的完好状态，通过计算对自备氧能力进行测试。
4.7 有害气体处理能力检测
试验条件：救护队员2名（含1名技术人员），气体采样工1名，预先准备二氧化碳吸收剂和一氧化碳吸收剂各6盒。
（1）二氧化碳处理能力试验
关闭防护密闭门和密闭门，确认单向排气阀、压风供气和自备氧供氧阀门处于关闭状态。向生存硐室连续定量释放通入二氧化碳气体，利用二氧化碳传感器监测生存室内二氧化碳浓度，当硐室内二氧化碳浓度达到(1.5±0.1)%时，停止通气。由气体采样工抽取生存硐室内气样并编号保存，然后救护队员逐包打开二氧化碳吸收剂包装，并开始计时，直至二氧化碳浓度降低至1.0%时再次抽取气样并编号保存，并停止计时、检查吸附剂用量（以包为单位）。按照上述方法试验3次，每小时测定1次。二氧化碳初始浓度和停止试验时浓度均以色谱分析为准。
二氧化碳处理能力用下式计算：
Q=(L/分·人)
式中：M1---二氧化碳初始浓度值，%
M2---计时停止时的浓度值,%
V---生存硐室内容积，L
t---二氧化碳浓度由(1.5±0.1)%降至1%以下时所用的时间，min
N---额定人数，
（2）一氧化碳处理能力测试
关闭防护密闭门和密闭门，确认单向排气阀、压风供气和自备氧供氧阀门处于关闭状态。向生存硐室连续定量释放一氧化碳气体，利用一氧化碳传感器监测生存室内一氧化碳浓度，当硐室内一氧化碳浓度达到(0.04±0.0.002)%时，停止通气。由气体采样工抽取生存硐室内气样并编号保存，然后救护队员逐包打开一氧化碳吸收剂包装，并开始计时，直至一氧化碳浓度降低至0.0024%时再次抽取气样并编号保存，并停止计时、检查吸附剂用量（以包为单位）。按照上述方法试验3次，每小时测定1次。一氧化碳初始浓度和停止试验时浓度均以色谱分析为准。
4.8 开启性能试验
开用拉力计勾住硐室门开启手柄，直至开启位置，记录开启硐室门的最大有效拉力。
从用手开始搬动硐室门开启手柄时起，到硐室门打开与硐室体的夹角大于90度为止，使用秒表记录开启时间。
4.9 综合防护能力测试
（1）测试条件
在调度室成立地面测试指挥中心，测试开始前和结束时，必须汇报矿调度室，期间每半小时向矿调度室汇报测试情况。测试期间必须保证硐室与矿调度室的通信畅通，发现异常情况或联络中断立即停止测试。
测试人数不少于硐室额定避险人数的50%，含救护队员3名，测定技术人员2名，专项观测人员2名。测试时间不小于48小时，其中压风供气系统停止时间不少于4小时，降温除湿系统运行不少于4小时。
（2）测试方法
当环境条件满足测试条件后，试验人员逐次进入生存硐室，并关闭防护密闭门、密闭门和回风侧防护密闭门（窗）。技术人员记录生存硐室关闭的时间，之后正常情况下每小时记录一次硐室内环境状况，异常情况下随时记录。
试验人员进入后，由技术人员负责按避难硐室的操作程序开启压风供气阀门，并根据试验人数调节流量；关闭监控装备外供电，启用大容量不间断电源，试验人员安静就坐。
安排专人观测干湿温度计读数，温度超过35℃时或湿度大于85%时开启降温除湿系统；安排专人观测各类传感器读数，发现CO浓度超过24ppm时使用CO吸收剂；CO2浓度超过1.0%时使用CO2吸收剂；如出现监控装备停电，由技术人员恢复监控外供电，保障正常检测。
测试时间达到44小时后，打开压缩氧供氧装置，按测试人数调节输出量，并同时关闭压风供氧装置。启用降温除湿装置，逐一开启测试用液态二氧化碳钢瓶阀门，同时通过控制降温装置阀门维持硐室温度稳定在降温装置开启时的温度。
（3）测试数据记录
硐室内的温度、湿度、气压、O2、CO、CO2、CH4气体浓度、供氧量、空气净化剂使用量、硐室外的温度、气压。

测试报告
2011年3月1-3日，南屯煤矿组织相关人员对避难硐室各性能进行测定，永久避难硐室联合试运行，测试地点为九采-350永久避难硐室。试验期间，项目工作组及矿跟班领导均全程跟踪、了解试验进程和硐室内的环境状况。

一、测试过程
1.单项功能测试记录表
（1）气密性试验
气密性试验记录表

第一次
第二次
第三次
初始压力（Pa）
510
490
520
结束压力（Pa）
420
410
420
卸压速率（Pa/h）
180
160
200

（2）自动泄压试验
自动泄压试验记录表

第一次
第二次
第三次
测定数据（Pa）
120
130
120

（3） 压缩空气幕检测
压缩空气幕检测记录表

第一次
第二次
第三次
最终压力（MPa）
0.55
0.56
0.55
门框长×宽（m）
1.80×1.10
1.80×1.10
1.80×1.10
气幕长×宽（m）
2.20×1.53
2.20×1.54
2.20×1.53

（4） 压风气幕检测
压风气幕检测记录表

第一次
第二次
第三次
最终压力（MPa）
0.70
0.71
0.69
门框长×宽（m）
1.80×1.10
1.80×1.10
1.80×1.10
气幕长×宽（m）
2.21×1.81
2.21×1.82
2.21×1.80

（5）压风能力、噪声测定
压风供气系统能力和噪声测定记录表

第一次
第二次
第三次
最终压力（MPa）
0.21
0.20
0.21
最大流量（m3/min）
31
31.5
31.6
噪声（dB）
56
57.5
56

（6）自备氧能力测定
自备氧能力测定记录表

氧气瓶
压力（MPa）
氧气瓶
容积（L）
每组数量
（个）
最大供氧
能力（L）
第一组
13.8
80
12
132480
第二组
13.7
80
11
120560

（7）二氧化碳处理能力测定
二氧化碳吸收测试数据分析记录表
计时开始
计时结束
硐室容积（m3）
计时时间（min）
二氧化碳吸收剂（盒）
传感器显示浓度（%）
1.52
传感器显示浓度（%）
0.97
色谱分析浓度（%）
1.53
色谱分析浓度（%）
0.96
216.9
25.3
2

（8）一氧化碳处理能力测定
一氧化碳吸收测试数据分析记录表
计时开始
计时结束
硐室容积（m3）
计时时间（min）
一氧化碳吸收剂（盒）
传感器浓度（×10-6）
211
传感器浓度(×10-6）
22
色谱分析浓度（×10-6）
209
色谱分析浓度（×10-6）
21
216.9
15.7
1

二、联合测试情况统计
试验结束后系统情况
CO
（ppm）
CO2（%）
CH4
（%）
温度
（℃）
湿度
（%）
O2
（%）
O2钢瓶压力（MPa）
液态CO2钢瓶
使用数量
液态CO2使用量（kg）
1
0.68
0.06
23
54
20.1
13.3
3
216.3

避难硐室系统性能测试试验记录
时间
（h）
O2
（%）
温度
（℃）
湿度
（%）
CO2
（%）
CO
（ppm）
CH4
（%）
人员状态
记录人
备注
1
20.9
23
46
0.08
0
0.02
良好
张小闯

2
20.8
23
45
0.07
0
0.02
良好
张小闯

3
20.7
23.5
47
0.08
0
0.02
良好
张小闯

4
20.6
23.5
47
0.09
0
0.02
良好
张小闯

5
20.6
23.5
47
0.09
0
0.02
良好
张小闯

6
20.5
24
46
0.10
0
0.02
良好
张小闯

7
20.6
23.5
46
0.10
0
0.02
良好
张小闯

8
20.6
23.5
46
0.19
0
0.02
良好
张小闯

9
20.5
24
47
0.21
0
0.02
良好
徐晨如

10
20.4
24
48
0.28
0
0.02
良好
徐晨如

11
20.4
24
48
0.36
0
0.02
良好
徐晨如

12
20.4
24
48
0.31
0
0.02
良好
徐晨如

13
20.5
24
49
0.26
0
0.02
良好
徐晨如

14
20.4
24.5
49
0.36
0
0.02
良好
徐晨如

15
20.4
24
49
0.41
0
0.02
良好
徐晨如

16
20.3
23.5
49
0.44
0
0.02
良好
徐晨如

17
20.3
23.5
49
0.42
0
0.02
良好
张小闯

18
20.3
24
49
0.47
0
0.02
良好
张小闯

19
20.3
24
49
0.46
0
0.02
良好
张小闯

20
20.4
24
49
0.39
0
0.02
良好
张小闯

21
20.3
24
48
0.42
0
0.02
良好
张小闯

22
20.4
24.5
48
0.35
0
0.02
良好
张小闯

23
20.4
24.5
48
0.38
0
0.02
良好
张小闯

24
20.3
24.5
48
0.41
0
0.02
良好
张小闯

25
20.3
24
49
0.44
0
0.02
良好
徐晨如

26
20.3
24
49
0.47
0
0.02
良好
徐晨如

27
20.3
24
49
0.52
0
0.02
良好
徐晨如

28
20.2
24
49
0.56
0
0.02
良好
徐晨如

29
20.2
24.5
49
0.57
0
0.02
良好
徐晨如

30
20.2
25
49
0.53
0
0.02
良好
徐晨如

31
20.3
25
48
0.47
0
0.02
良好
徐晨如

32
20.3
25
48
0.45
0
0.02
良好
徐晨如

33
20.2
24.5
48
0.54
0
0.02
良好
张小闯

34
20.2
24.5
48
0.56
0
0.02
良好
张小闯

35
20.1
25
48
0.61
0
0.02
良好
张小闯

36
20.2
25.5
49
0.57
0
0.02
良好
张小闯

37
20.2
25.5
49
0.55
1
0.02
良好
张小闯

38
20.2
25
50
0.40
0
0.02
良好
张小闯

39
20.2
25.5
48
0.56
0
0.02
良好
张小闯

40
20.1
25
49
0.68
0
0.02
良好
张小闯

41
20.2
25
50
0.64
0
0.02
良好
徐晨如

42
20.2
25.5
48
0.61
2
0.02
良好
徐晨如

43
20.3
25.5
49
0.60
0
0.02
良好
徐晨如

44
19.9
25
52
0.78
0
0.02
良好
徐晨如
开启
空调
45
20.2
25
51
0.60
0
0.02
良好
徐晨如

46
20.1
25.5
50
0.62
1
0.02
良好
徐晨如

47
20.5
23.5
46
0.36
0
0.02
良好
徐晨如

48
20.2
24
46
0.40
0
0.02
良好
徐晨如

三、测试分析
1.单项性能分析
（1）气密性
通过3次测定卸压速率，平均值在180Pa/h，符合卸压速率不大于350±20Pa/h的要求。
（2）自动泄压情况
通过3次测定单向排气阀工作状态，实测结果为123Pa，确保生产硐室内部压力满足始终高于外界压力100Pa以上的要求。
（3） 压缩空气幕、压风气幕检测情况
通过对压缩空气幕、压风气幕在操作要求压力下检测气幕覆盖范围，测得压缩空气幕覆盖范围为2.20×1.53m，压风气幕覆盖范围为2.21×1.82m，均大于门框范围（1.80×1.10m），能够满足覆盖整个防护密闭门的要求。
（4）压风能力、噪声测定情况
通过对最大压风流量、最低压风压力和压气噪声的测定，测得最低压风流量为31m3/min，按照每人每分钟供气量不得低于0.3的要求，该避难硐室额定避险人数为80人并在考虑备用系数的基础上，需压风流量28.8m3/min；测得3次平均最低压风压力为0.207MPa，大于0.1MPa的要求；噪声为56.5dB，小于70分贝的要求。
（5）自备氧能力
通过实际测定每组高压氧气瓶的压力，根据计算可得高压氧气瓶能够释放的氧气体积，参照最大避险人数，每人每分钟的供氧量为（132480+120560）/（24*60*96*4）=0.51﹥0.5的最低要求。
（6）二氧化碳处理能力分析
二氧化碳处理能力计算：
Q CO2=（1.53-0.96）%×216.9×1000÷（25.3×80）=0.61L/min·人

2.综合防护性能试验分析
试验结束后，剩余氧气的压力为13.4MPa（两组氧气钢瓶分别并联投入，体积80L，压力15MPa），CO2吸收剂消耗1箱。
消耗氧气体积为：（13.8-13.4）×10.13×80×23=7456L。
消耗氧气占整个氧气的比值为：n = 7456/230400 ≈ 0.032。
剩余氧气能使用时间为：t1 = （1-0.032）×4/0.032×1.1 ≈ 110h。
用于制冷的CO2钢瓶试验后进行称重，消耗量为216.3Kg，由于液态CO2钢瓶在使用时总量10%不能使用，剩余能利用的液态CO2总量为：（6995-216.3）×90%6100Kg，能使用的时间为t2=6100×4/216.3/1.1≈102h。

四、测试结论
在整个测试中，通信设施正常使用，仪器仪表参数平稳，温湿度较为舒适，所有试验人员精神状态良好。
通过本次测试得出以下结论：
1.根据试验使用、消耗的压缩氧、吸附剂、液态二氧化碳情况，通过剩余能力的计算，避难硐室的防护时间超过96小时；
2.硐室内的温湿度较为适中，各类监测传感器无报警，通过抽取气样分析，各类传感器监测数值准确、可靠。

紧急避险设施性能测试数据表
地点：九采-350永久避难硐室
序号
测试内容
技术要求
测试结果
问题及结论
备注
1
防爆性能检查
电气设备应具备“防爆合格证”及“安全标志证”，关联配接设备应取得关联审查检验合格证明
符合要求
合格

2
气密性检查
硐室应有足够的气密性，和防止有毒有害气体侵入的能力，在+500Pa压力下，硐室内泄压速率应≤350Pa/h
180 Pa
合格

3
自动泄压试验
排气阀在+100Pa以上时应自动泄压
123 Pa
合格

4
压风系统能力
应有压风供氧和压缩氧气两套供给装置。压风的人均供风量应≥0.3m3/min
0.39m3/min·人
合格

5
气幕检测
压缩空气幕覆盖整个防护密闭门
符合要求
合格

压风气幕覆盖整个密闭门
符合要求
合格

6
压风喷淋检测
喷头雾化正常
符合要求
合格

7
高压管路承压
气瓶高压管路在22.5MPa压力下保压1h，压力应无明显下降
符合要求
合格

8
压风系统噪声
压风供氧呼吸嘴处的连续噪声应≤70dB(A)
56.5dB
合格

9
自备氧密封性和能力
管路连接无漏气，流量可满足最大人数0.5L·人/min
符合要求
合格

10
空调降温能力
单台空调制冷量不小于4590kcal/h
4700kcal/h
合格

11
CO2吸收能力
处理二氧化碳的能力不低于0.5L/min·人
压风置换：1.05L/min·人
合格

吸收剂：0.63L/min·人
合格

12
CO吸收能力
处理一氧化碳的能力应能保证在20分钟内将一氧化碳浓度由0.04%降到0.0024%以下
压风置换：11.86min
合格

吸收剂：17.56min
合格

13
环境监测仪器配备检查
应具有内外环境参数检测仪器，能对CO 、CO2、 O2、 CH4温度、压力等进行检测和监测。
符合要求
合格

14
综合防护性能
各装备能够配合启动
实现应急启动
合格