井下救生艙（避難所）的研究制造

宮艷華

（龍煤卓異救援裝備科技有限公司 黑龍江 佳木斯 154000）

1 產(chǎn)品項(xiàng)目的意義和必要性

我國的能源結(jié)構(gòu)是煤炭占消耗總量的70%左右，但作為世界煤炭生產(chǎn)大國， 我們是安全生產(chǎn)水平最差的國家之一。根據(jù)近十年以來礦難的年死亡人數(shù)可以看出，我國煤礦事故發(fā)生和死亡基數(shù)高居不下。 不僅給人民生命和財(cái)產(chǎn)造成了重大損失，而且嚴(yán)重影響著我國煤炭工業(yè)的形象，危及社會(huì)的和諧穩(wěn)定。 而瓦斯煤塵爆炸、煤與瓦斯突出、透水、冒頂以及由此引發(fā)繼發(fā)性事故一直是導(dǎo)致重大人員傷亡的主要原因。礦難發(fā)生后大約1 小時(shí)之內(nèi)由于事故原因復(fù)雜、易導(dǎo)致連鎖事故發(fā)生等特點(diǎn)使外部救援措施無法及時(shí)展開。

針對(duì)事故的突發(fā)性和實(shí)地因素， 應(yīng)建立集礦難氣味預(yù)警、礦工撤離、進(jìn)艙避難和外部救護(hù)隊(duì)快速營救等環(huán)節(jié)為一體的礦山應(yīng)急救生系統(tǒng)的解決方案，無疑將最大限度地提升礦難應(yīng)急救援效率和成功率。

作為礦山開采的特殊性來講，不可預(yù)見性高，即使在安全管理完備的情況下仍然存在發(fā)生意外情況的可能性，這個(gè)時(shí)候完善的應(yīng)急救生設(shè)施就成了遇險(xiǎn)礦工最大的生命希望，是保證礦工生命安全最后一道防線。 如果在事故發(fā)生后甚至危險(xiǎn)警報(bào)出現(xiàn)后的第一時(shí)間內(nèi)， 礦工能啟動(dòng)合理的自救機(jī)制，能夠有一個(gè)安全的臨時(shí)避難所，能多堅(jiān)持幾個(gè)小時(shí)或幾天，那么隨著外部救援的積極展開，相信更多人的生命是可以挽回的。

2 產(chǎn)品項(xiàng)目的主要技術(shù)特點(diǎn)和創(chuàng)新點(diǎn)，關(guān)鍵技術(shù)內(nèi)容和技術(shù)路線

主要技術(shù)特點(diǎn)和創(chuàng)新點(diǎn)：

（1）模塊化：采用模塊化組裝式結(jié)構(gòu)，模塊之間采用螺栓連接，分為過渡艙、主艙、能源艙。 用戶可以根據(jù)載人數(shù)量，救援天數(shù)等，選擇相應(yīng)的主艙、能源艙大小，組合安裝，艙與艙之間采用統(tǒng)一安裝尺寸，其體積和長度縮小更加適應(yīng)本國煤礦井下運(yùn)輸和使用條件。

（2）無電化：所有的功能模塊均采用無電化或本安型弱電化設(shè)計(jì)，更適用于高瓦斯礦井。

（3）啟動(dòng)快：過渡艙內(nèi)具有非電力洗氣裝置，一鍵式開關(guān)，在15 秒內(nèi)可以啟動(dòng)，通過高壓空氣作為動(dòng)力源可以快速洗滌過渡艙內(nèi)有毒有害氣體。

（4）集成化：航天技術(shù)的非電力空調(diào)是具有集降溫、除濕、 空氣凈化于一體的集成整體， 是救生艙獨(dú)有的核心技術(shù)。 可以使艙內(nèi)溫度控制在26℃以下，有效地保證人員生存質(zhì)量。

（5）人性化：國家煤礦救護(hù)研究院配備的醫(yī)療自救箱及多功能工具箱更適用于應(yīng)對(duì)避難突發(fā)事故。

（6）全監(jiān)控：CO、CO2、O2、CH4、H2S、溫度和濕度的內(nèi)外部環(huán)境監(jiān)控及報(bào)警功能和多路通訊系統(tǒng)與接口可聯(lián)絡(luò)到地面主控中心，檢測與照明均采用本安型弱電力和熒光源支持方案，安全可靠性更高。

（7）耐高溫：采用火箭研究院技術(shù)的耐火材料和耐高溫密封使救生艙具有瞬間0.5s 內(nèi)達(dá)到1200℃的耐高溫能力；在溫度300℃條件下8 小時(shí)， 艙內(nèi)溫度不高于30℃±2℃持續(xù)耐高溫能力。

（8）高強(qiáng)度：雙層高強(qiáng)度鋼板和骨架的結(jié)構(gòu)殼體可以抗＞0.5MPa 沖擊能力和可承受＞1.0MPa 爆炸沖擊壓力，并在全封閉狀態(tài)下具有氣壓調(diào)節(jié)裝置， 可以保證主艙壓力＞過渡艙壓力＞艙外壓力。

（9）低維護(hù)：采用的中科院金屬所的超長時(shí)間防腐涂敷材料、6 年保質(zhì)期的軍用食品和水，使維護(hù)周期加長，維護(hù)費(fèi)用降為最低。

（10）標(biāo)識(shí)化：配備各式熒光、反光標(biāo)識(shí)和救生艙內(nèi)部醒目位置具有詳細(xì)的使用說明（如氧氣流量計(jì)會(huì)根據(jù)人數(shù)，有相對(duì)應(yīng)的設(shè)定值；CO2、CO 吸收劑更換時(shí)間； 非電力空調(diào)的數(shù)據(jù)表等）。

（11）系列化：形成8、12、16、24、36 人的多系列化救生艙產(chǎn)品，并提供與避難硐室配套的6 大系統(tǒng)配套產(chǎn)品，選擇范圍更廣。

關(guān)鍵技術(shù)內(nèi)容：

該產(chǎn)品由幾個(gè)獨(dú)立工作的基本單元組成，各單元在正常工作狀態(tài)下能夠完成下列功能：

（1）生保系統(tǒng)

包括氧氣供給保障系統(tǒng)、 空氣凈化、 降溫除濕三個(gè)部分。

供氧系統(tǒng)中還集成了礦井壓風(fēng)系統(tǒng)接入功能，即將壓風(fēng)管路接到救生艙，在壓風(fēng)系統(tǒng)未破壞情況下優(yōu)先使用自然空氣，其次再啟動(dòng)壓縮氧氣，用氣動(dòng)風(fēng)機(jī)使艙內(nèi)氣體均勻混合，形成比較完善的氣體配比處理機(jī)制，保障救生艙內(nèi)人員呼吸氧氣濃度在18.5%～22.0%之間，最高不超過23%。 最后還自救器作為后備供氧保障。 空氣凈化采用化學(xué)吸附劑進(jìn)行CO2吸附，此外對(duì)少量的CO 或H2S 等與可去除。

降溫除濕系統(tǒng)解決人員在絕熱環(huán)境下的適于人生存的低濕環(huán)境。 采用航空制冷劑以恒壓方式釋放，以氣動(dòng)風(fēng)機(jī)來完成它的第二功能，就是加快冷能與環(huán)境的交換，且該制冷劑化學(xué)性能穩(wěn)定，不會(huì)對(duì)人產(chǎn)生有毒有害的影響。

（2）生存保障系統(tǒng)

救生艙配備在額定防護(hù)時(shí)間內(nèi)額定人員生存所需要的食品和飲用水，并有足夠的安全余量。 其中，食品配備不少于2000kJ/人.天，食用水不少于500mL/人.天。 此外還配備了環(huán)保型排泄物處理裝備。

（3）環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)

救生艙內(nèi)、 外環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)可以獨(dú)立進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測、顯示，并超限報(bào)警。 艙內(nèi)環(huán)境監(jiān)測的參數(shù)包括CO、CO2、O2、CH4、H2S、溫度和濕度；艙外環(huán)境監(jiān)測參數(shù)包括CO、O2、CH4、CO2、溫度。 檢測采用本質(zhì)安全型的手持食品完成艙內(nèi)外的氣體檢測，同時(shí)還配備氣體采樣器作為后備工具。

（4）通訊系統(tǒng)

救生艙的通訊選用礦用本安電話與礦井調(diào)試指揮系統(tǒng)連接。

（5）艙內(nèi)照明及指示系統(tǒng)

救生艙配備照明設(shè)備全部采用本質(zhì)安全型照明燈，單個(gè)燈具最長照明時(shí)間在60 小時(shí)，可方便切換照明檔位，其本體可在井上單獨(dú)充電，維護(hù)量小。

（6）應(yīng)急工器具

應(yīng)急救助所需要醫(yī)療設(shè)備， 包括醫(yī)療急救箱、 蘇生器等；應(yīng)急維修所需工具箱、滅火工具等。 便于安裝，易于維護(hù)。

技術(shù)路線：

（1）外殼結(jié)構(gòu)

采用先進(jìn)的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路，本著強(qiáng)度大、重量輕、結(jié)構(gòu)合理、便于運(yùn)輸?shù)脑瓌t，在符合我國礦井基本實(shí)際情況下進(jìn)行充分的論證和試驗(yàn)，達(dá)到在實(shí)際應(yīng)用中效果最佳。

殼體為鋼結(jié)構(gòu)，組合式安裝；充分利用內(nèi)部空間，人均占有的容積能達(dá)到0.8 立方米；外觀顯示窗直徑為100mm,選用耐高溫、抗沖擊的防爆玻璃；艙體底部采用防滑結(jié)構(gòu)；救生艙整體氣密性艙內(nèi)保持正壓， 在-1000Pa 壓力下， 壓力上升值時(shí)≤200Pa；本艙體結(jié)構(gòu)采用鋼結(jié)構(gòu)，在300℃高溫的情況下，不會(huì)損壞，中間采用航天專用隔熱材料，外部溫度60℃條件下，艙內(nèi)溫度不高于30℃±2℃。

抗沖擊能力：＞0.5MPa，可承受最大爆炸沖擊壓力：＞1.0MPa，瞬間耐高溫能力：≤0.5s 達(dá)到1200℃。

（2）無耗能設(shè)計(jì)或微耗能設(shè)計(jì)

供氧方案共采用了3 種形式的供氧：壓風(fēng)管路、瓶裝醫(yī)用氧和自救器；有害氣體的吸收及處理單元：化學(xué)吸附劑處理過程。

溫濕度控制實(shí)施方案：降溫采用航空制冷劑釋放完成制冷，采用氣動(dòng)風(fēng)機(jī)加強(qiáng)冷量的均勻分布，除濕利用低溫下的冷凝作用去除空氣中的水氣。

（3）全方位的物資儲(chǔ)備

應(yīng)急工具存儲(chǔ)庫；醫(yī)用器械和藥品箱；食物存儲(chǔ)單元；存儲(chǔ)食物、水。

（4）廢物處理單元

真空打包方案處理糞便、尿等廢物。 手動(dòng)處理可能存在的意外進(jìn)入艙內(nèi)的少量進(jìn)水。

（5）安全可靠的通訊單元

本質(zhì)安全性電話，與礦井通訊系統(tǒng)集成。

此項(xiàng)目從2009 年末開始項(xiàng)目調(diào)研，2010 年初已確立了開發(fā)該項(xiàng)目的任務(wù)計(jì)劃，主要部分已形成可生產(chǎn)的條件。 目前產(chǎn)品已經(jīng)過各項(xiàng)指標(biāo)檢驗(yàn)合格后正式投入生產(chǎn)。