井下紧急避险系统建设相关问题探讨

1. 井下紧急避险系统建设相关问题探讨 安标国家中心杨大明博士/研究员 Tel： 010-84264971, 84264266-803 Web: www.aqbz.org Email: ydm601@chinasafety.gov.cn Add. 北京市和平里青年沟路5号，100013 2012.12.11 山东 · 泰安

2. 主要内容 1紧急避险系统建设目的与意义 2紧急避险系统建设的重点问题 3值得关注的重要问题 4结语

3. 主要内容 1紧急避险系统建设目的与意义 2紧急避险系统建设的重点问题 3值得关注的重要问题 4结语

4. 事故的惨痛教训，安全生产的客观需求 • 加拿大 1928年Hollinger矿火灾(39人死亡)后出现 避险设施，压缩空气通过面罩提供O2 • 南 非 1986年Kinross金矿矿难(177人死亡)后， 井工矿山开始建设井下避险设施 • 美 国2006.1. 2西弗萨戈煤矿矿难(12死1重伤)2006.5.20达比公司1号矿矿难(5死1伤)后 开始重视和推广井下紧急避险设施 • 中 国灾害事故造成的人员死亡中，瓦斯煤尘爆炸 的70％以上，火灾、水灾的90％以上是在 应急避险过程中遇难

5. 2005，坎博尔达Leviathan金矿，因遥控装运机火灾，9人被困，躲避至避险设施中，成功获救2005，坎博尔达Leviathan金矿，因遥控装运机火灾，9人被困，躲避至避险设施中，成功获救 2006，一千米深井矿难，2名矿工被困13d后获救原因是在避险设施中找到了维持生命的必需品 2007.10，巴瑞克Kanowna Belle金矿发生车辆火灾，54人被困，躲入避险设施后全部成功获救 2009.06，必和必拓公司在澳西部的帕赛佛伦斯镍矿发生冒顶，1人被困，躲入救生舱16h后获救 • 国内外成功经验的分析总结 澳大利亚

6. 1990.10.06，北马尼托巴湖Rutta矿，井下皮带走廊着火，火区有38名工人。 由于井下设置了避难硐室，救护队在4.5h内把遇险人员全部救出 1990，Ontario铜矿，机车着火，当班工人及时进入井下避难硐室，后被救护队员安全救出 2006.01.29，萨斯喀彻温省一座盐矿发生火灾，72名矿工被困，矿工成功躲进避难所内，26h后全部获救 • 国内外成功经验的分析总结 加拿大

7. 2003，一座金矿发生停电事故，井下3400多人中仅死亡9人，有280人是救护队从井下各个避难硐室内救出2003，一座金矿发生停电事故，井下3400多人中仅死亡9人，有280人是救护队从井下各个避难硐室内救出 2004，一座金矿发生火灾事故，2600人返回地面后发现52人失踪，2d后在井下避难硐室内找到，全部安然无恙 2007.10.04，埃兰兹兰金矿因断裂坠落的钢管砸坏提升系统的电力供应，3200余名矿工被困井下2200m深处，经30多小时救援，全部安全脱险 • 国内外成功经验的分析总结 南非

8. 智利时间13日晚21时55分，圣何塞铜矿最后一名受困矿工路易斯·乌尔苏亚安全升井，该铜矿33名矿工被困井下69d后全部获救智利时间13日晚21时55分，圣何塞铜矿最后一名受困矿工路易斯·乌尔苏亚安全升井，该铜矿33名矿工被困井下69d后全部获救 • 国内外成功经验的分析总结 智利 最后一名被困矿工路易斯·乌尔苏亚成功升井后同智利总统皮涅拉一同庆祝 矿工Jimmy Sanchez从“胶囊”救生舱中出来

9. 1980s 江西丰城建新矿发生煤与瓦斯突出事故，36人利用压风自救装置，成功获救 2007 辽宁抚顺老虎台矿发生煤与瓦斯突出事 故，16人利用压风自救装置，成功获救 2008.08.01，河南平禹煤电发生突出，2名矿工 及时躲进20m外避难硐室，成功获救 • 国内外成功经验的分析总结 中国

10. 2007.07.29，河南陕县支建煤矿水灾，69人被困，畅通的井下电话成为希望热线，压风管道成为生命线，经过75h多的紧急营救，全部安全脱险2007.07.29，河南陕县支建煤矿水灾，69人被困，畅通的井下电话成为希望热线，压风管道成为生命线，经过75h多的紧急营救，全部安全脱险 2010.03.28，山西王家岭水灾，115名矿工被困近9d后获救

11. 国外成功做法的借鉴，与国际接轨 • 美 国 《2006矿工法》 2008.12 MSHA《救生舱最终规定》 • 南 非《矿产法》、《矿山安全健康法》 《突发事故应急处理强制性执行准则》 • 澳大利亚 主要产煤省安全要求 • 加 拿 大 《采矿安全规程》、部分省安全标准 • 印度、英国、德国、法国等 早期用于金属矿山，煤矿应用很少，认为煤矿在灾变时期容易发生火灾或爆炸，人员应尽可能撤离。目前越来越多国家规定煤矿井下必须设立紧急避险设施

12. 王省身主编，《矿井灾害防治理论与技术》中国矿业学院出版社，1986，P205王省身主编，《矿井灾害防治理论与技术》中国矿业学院出版社，1986，P205 • 国家安全生产法律法规的强制性要求 • 1980煤矿安全规程 • 1995防治煤与瓦斯突出细则 • 2008防治煤与瓦斯突出规定 • 2010国务院23号文件、总局146、152号文件 • 2011国务院40号文件、总局 15、 33号文件 • 2012 总局【2012】 15号文件 总局【2012】129号文件《开展煤矿井下 安全避险“六大系统”专项检查的通知》

13. 煤矿安全生产保障体系 功效 避灾 防灾 减灾 保障遇险人 员生命安全 预防为主 超前防范 减轻影响 控制范围 目标 安全逃生 紧急避险 自救互救 灾害预测、 监测、预警 防范、控制 抢险救灾 应急救援 重点 内容 • 以人为本，完善安全生产保障体系 安全生产立足事故防范；突发紧急情况下保证人员安全逃生；在逃生路径被阻和逃生不能的情况下保证人员安全避险；加强应急救援

14. 主要内容 1紧急避险系统建设目的与意义 2紧急避险系统建设的重点问题 3值得关注的重要问题 4结语

15. 2.2功能定位 • 紧急避险系统：为遇险人员安全逃生、紧急避险 提供支持和保障 • 紧急避险设施：井下突发紧急情况时，在逃生路径被阻和逃生不能的情况下，为无法及时撤离的遇险人员提供一个安全的密闭空间，对外能够抵御高温烟气，隔绝有毒有害气体；对内能够供给氧气、食物、水，去除有毒有害气体，创造生存基本条件；并为应急救援创造条件、赢得时间 2.1基本理念 先逃生、后避险 MSHA认为，紧急避险设施是突发紧急情况下井下人员无法逃脱时的最后保护方式，为被困矿工提供维持生命环境，使其与救援人员联络获得逃生方式，或等待救护队到达，促进获救的成功率

16. 2.2基本原则 • 科学合理 在系统的安全风险分析、科学的设计计算、综合比对和试验验证的基础上进行 • 因地制宜、简单实用 尽可能利用已有设施进行建设；力求简单实用，避免系统的复杂性增加失效点和失效概率；避免功能多样化、装修高档化带来新的不安全因素，以满足紧急避险基本安全需求为目的 • 安全可靠 生命工程，应以安全性和高可靠性为首选

17. 国外 矿山 ÷

18. 中国 煤矿 ÷

19. 紧急避险系统 管理体系 与制度 避灾路线 应急逃生 系统与装备 避险设施 应急预案 2.3基本内容 在煤矿井下突发紧急情况下，为遇险人员紧急避险提供生命保障的设施、设备、措施组成的有机整体

20. 2.4系统设计 • 具备资质的单位进行整体设计；安全专篇中包含相关内容 • 系统分析矿井内外部环境条件和安全风险的基础上有针对性的进行，并经充分的技术论证 • 主要内容 • 紧急避险系统布局 • 应急逃生系统 • 紧急避险设施类型、位置、功能实现措施 • 避灾路线、应急预案的调整完善 • 人员培训与应急演练 • 管理体系、规章制度

21. 煤与瓦斯突出矿井 应设置井下紧急避险设施 采区：应建设采区避难硐室 采掘面：距离工作面500m范围内应设置 其他矿井 在自救器额定防护时间内靠步行不能安全撤至地面的应设置井下紧急避险设施 采掘面：距离采掘工作面1000m范围内应设置 其他地点？ 2.5系统布局

22. 建设有采区永久避难硐室时，采掘工作面临时避难硐室可以按《防治煤与瓦斯突出规定》(总局令第19号)第102条和2012年15号文的要求建设建设有采区永久避难硐室时，采掘工作面临时避难硐室可以按《防治煤与瓦斯突出规定》(总局令第19号)第102条和2012年15号文的要求建设 总局原则同意福建局“为入井人员提供自救器(防护时间不低于45min)、合理设置避灾路线、建设井下临时避难硐室和科学制定应急预案”的布局方案 平硐或斜井开拓，且瓦斯、自然发火等灾害不严重的矿井，遇险人员在自救器额定防护时间内靠步行不能够安全撤至地面的，可建设自救器接力站，提高依靠自救器逃生的续航能力（其井底车场及其附近是否必设紧急避险设施？） MSHA自救器存放柜布置地点间最大距离参考值 巷道平均高度，m 自救器存放柜布置地点间最大距离，m <1.02，爬行 671 1.02~1.27，鸭步走 1006.5 1.27~1.65，低头走 1342 >1.65，直立 1738.5 2.5系统布局

23. 自救器+（ 接力站 + ）避灾路线 + 应急预案 永久避难硐室+ 自救器+ 避灾路线 + 应急预案 临时避难硐室+ 自救器+ 避灾路线 + 应急预案 永久避难硐室+ 临时避难硐室+自救器+ 避灾路线 + 应急预案 永久避难硐室+ 可移动式救生舱 +自救器+ 避灾路线 + 应急预案 可移动式救生舱 + 自救器+ 避灾路线 + 应急预案 专用管线+（ 避险设施 + ）自救器 + 避灾路线 2.5系统布局

24. 专用管线与避难硐室结合 专用管线与躲避硐结合 专用管线与救生舱结合 专用管线 + 避险设施 + 自救器 + 避灾路线

25. 2.6应急逃生系统 • 350bar储气瓶 • 5接口充气面板 • 60min空气呼吸器充气时间45～75s 快速加气站 空气呼吸器 • 自救器 随身携带、固定放置、中继站存放，潜水呼吸器 逃生 • 中继站（过渡站） 硐室、移动式舱状结构 • 应急通讯、应急广播 • 应急指示 逃生路线声、光、路标指示，应急自动生成 • 生命绳 物理引导及指示 中继站（过渡站） 自救器 逃生 • 中装有储物架，可容纳 50个备用自救器（包） • 有一个进口门和一个出口门，以供矿工通过 • 每个门上装有厚重塑料门帘，减少污染物进入主舱

26. 生命绳上串接的各种标记物

27. 为硐室开凿直通地表或两 个水平以上的大直径钻孔 钻孔通风 为硐室布置有效 保护的供风管路 管路供氧 永久硐室 避难硐室 自备氧 自备供氧设施 紧 急 避 险 设 施 临时硐室 自备供氧设施 分节组装式 提供紧急避险空间，并可通过牵引、吊装等方式实现移动，以适应采掘工作要求 硬体式 一体式 可移动式 救生舱 软体式 软体式 组合式 2.7避险设施类型

28. 2.7避险设施类型 • 根据自身条件自主选择，以满足紧急情况下矿工应急避险需要为原则 • 选择时应考虑的因素：所服务区域的特征，巷道布置、巷道特征，可能发生的灾害类型及特点，人员分布，其他制约因素 • 优先建设避难硐室：安全性，经济性，可维护性 • 充分利用已有硐室、两条巷道间的联络巷等建立永久或临时避难硐室

29. 由矿井根据自身的特点自主选择 澳大利亚、加拿大、南非煤矿以避难硐室为主 美国煤矿目前以软体救生舱为主，考虑了自身的特点（短壁开采比重大，开采深度浅，井巷断面大，灾害危险程度相对较低，不考虑二次爆炸等），有些理念和规定也在不得更新 国内外煤矿灾害事故应急救援历史中，避难硐室发挥的作用更为突出 2.7避险设施类型 - 国外情况

30. 在正常避灾路线上，遇险人员、救护队员均易到达在正常避灾路线上，遇险人员、救护队员均易到达 遇险人员进入避险设施所需时间应在自救器的维持时间内，并有富余 远离潜在岩崩、淹井、火灾、爆炸等危险的区域，如变电站、火药库、燃料存贮设施或停车场等 岩体安全，支护良好，附近无杂物堆积 保证备用状态下的通风、安全 考虑人员避险过程中的心理安全 2.8 避险设施位置

31. 基本结构 air lock 避难硐室 救生舱 强度>0.3MPa，气密性<350Pa/h，正压维持能力100~500Pa 强度0.3MPa，气密性<350Pa/h，正压维持能力>100Pa 2.9避险设施结构与功能 腔体强度≮0.3MPa 观察窗 • 基本功能要求 安全防护、氧气供给、有害气体去除、环境监测、通讯、照明、人员生存保障、辅助 • 实现这些功能有不同的技术手段，应根据需要与可能，在充分的分析、计算与试验的基础上确定 • 通风是有害气体去除、温湿度调节的有效措施 • 在一些矿井条件下可以利用围岩降温 净面积：≮3.0m2 (永久) ≮2.0m2 (临时) 内设压缩空气幕和压气喷淋装置 宽度： ≮2.0m 净高： ≮2.00m（永久） ≮1.85m（临时） 有效面积： ≮1.0m2/人 (永久) ≮0.9m2 /人 (临时) 额定人数：20~100人(永久) 10~ 40人(临时) 应急 逃生口 设备舱 生存舱 过渡舱 密闭门 净容积≮0.8m3 /人 2个单向排气阀、气密、正压 净容积≮1.2m3 内设压缩空气幕和压气喷淋装置 防护密闭门 过渡室 生存室

32. 根据具体条件和需要，进行方案比较和具体设计根据具体条件和需要，进行方案比较和具体设计 由具备井巷工程设计资质的机构进行 技术指标 额定容量：20~100人 额定防护时间：不低于96h，考虑1.2的备用系数 强度：抗爆炸冲击能力不低于0.3MPa 气密性：正压维持能力 应对的主要灾害类型 使用年限：不低于5a 2.10永久避难硐室

33. 避难硐室 避难硐室 避难硐室 避难硐室 避难硐室 • 结构 • 可以采用的结构形式

34. 结构 • 具备应急逃生出口或采用两个安全出入口方式 • 采区避难硐室应按永久避难硐室的标准建设 • 有多个出口时，每个出口均应采用过渡室结构 • 条件许可情况下，两道门应错开布置 • 容量较大、需配备较多气瓶时，宜开掘单独小硐室存放；机电设备较多时不宜直接布置在生存室 • 采用液态CO2降温时，CO2气瓶应与生存室隔离 • 备用状态下应处于常闭状态，应考虑日常通风 • 设计额定容量较大时，应尽量加大过渡室面积

35. Release of 2900 litre of oxygen 可以产生大约2900升的氧气 Thermal Decomposition : 3O2 +2NaCl 2NaClO3 • 供氧 • 矿井压风系统必须接入避难硐室 • 钻孔供氧方式 布置地面或井下大直径钻孔，通过该钻孔供给空气，并借助该钻孔实现通风、供电、通信等。钻孔供氧应在地面或至少在该硐室所在水平以上2个水平的进风巷道上开孔 • 专用管路供氧方式 从地面通过井巷或钻孔布设有效保护的专用管路至避难硐室，为其供给空气，并实现通风、供电、通信等功能 • 自备氧供氧 储存足够氧气（空气）或设置自生氧装置（压缩氧或化学氧）

36. 陶瓷金属整体催化剂 氢氧化钙、氢氧化钾、氢氧化锂 集中处置 ·电动风扇 集中处置 ·气动风扇 分散处置 ·帘 • 有害气体去除 • 通风 • 集中处理：电动风扇+蓄电池（+手摇发电） 气动风扇+高压空气（+人力） • 分散处理：药帘

37. 制冷系统设计 热湿负荷计算 保温隔热设计 1.通风降温、围岩吸热降温 2.电制冷（压缩机制冷+蓄电池） 降 温 3.蓄冰制冷（压缩机蓄冰+蓄电池+电动风机） 4.蓄冰制冷（压缩机蓄冰+压缩空气+气电动风机） 5.制冷剂（CO2/其他制冷剂+气动风机） 6.相变材料降温 7.涡流管制冷 以隔热设计为基础，与热负荷计算相匹配，对制冷系统进行综合设计

38. （采区布置有永久避难硐室时） 2.11临时避难硐室设计 • 符合《防治煤与瓦斯突出规定》第102条的要求 • 硐室隔离门应当满足气密性要求 • 门墙设单向排气管 • 硐室内应当存放足量食品、急救用品及防护时间不小于45′的隔离式自救器 • 接入矿井压风系统，安设压风自救装置 • 配置环境检（监）测仪器仪表，能够对O2、CH4、CO2、CO等进行检测或监测

39. 松藻打通一矿东区西翼避难硐室位置图 松藻

40. 松藻打通一矿东区西翼避难硐室布置图

41. 松藻打通一矿东区西翼避难硐室装备配置表

42. 救生舱的类型 材质：硬体 、 软体 结构：一体式 、组装式（内法兰、外法兰等） 供氧：压缩氧、化学氧 有害气体去除：集中、分散 空调：蓄冰+电动风扇、蓄冰+气动风扇、液态CO2 检测：自动连续监测、便携式仪表检测 控制：自动、手动（供氧、正压维持） 容量：6、8、10、12、16人 电源：铅酸、镍氢、锂电池或无源 2.12救生舱

43. 根据救生舱的适用范围、适用对象进行选择 运输、安装条件 待用状态下的环境条件 适应的灾害事故种类 适应灾变条件下的环境条件 救生舱的设置位置不能影响矿井正常生产和通风，并保证其抗灾能力 美国MSHA的相关标准规定，救生舱不能正面面对可能发生瓦斯煤尘爆炸的地点，避免受到可能发生的瓦斯煤尘爆炸的正面冲击 2.12救生舱

44. 主要内容 1紧急避险系统建设目的与意义 2紧急避险系统建设的重点问题 3值得关注的重要问题 4结语

45. 3.1 救生舱在井下的布置

46. 大量高压气瓶（氧气瓶、CO2瓶）构成重大危险源大量高压气瓶（氧气瓶、CO2瓶）构成重大危险源 供氧的安全保障和评估 使用、运输与补压等 有源设施的供电安全保障，无源设施所用仪器仪表的电量保障与充电管理 如何保证误操作也不致造成故障或事故，及防范和补救措施 避险设施长期处于待用状态，如何有效管控整体及各组件的状态，以保证其随时能用 管线、密封材料、设备、仪器仪表、有害气体去除剂等 救生舱的移动、安装、检查、检测等相关问题 3.2 安全保障技术

47. 如何合理选择救生舱的类型 灾害类型及严重程度、井下环境特点、围岩温度等，如何合理界定救生舱的适用范围和适用对象 如何指导矿工安全使用紧急避险设施 操作程序、维护管理、备品更换等等，针对普通矿工 突发紧急情况下，遇险人员进入紧急避险设施时是否具备足够的有害气体去除能力（瞬间） 遇险人员何时摘掉自救器？ 日常使用与随时待用的关系 3.3 安全使用问题

48. 主要内容 1紧急避险系统建设目的与意义 2紧急避险系统建设的重点问题 3 值得关注的重要问题 4结语

49. 建立井下避险设施是各国法律规定、通行做法、安全生产的客观需求，已经并正在发挥重要作用。完善紧急避险系统是煤矿安全生产的重要内容建立井下避险设施是各国法律规定、通行做法、安全生产的客观需求，已经并正在发挥重要作用。完善紧急避险系统是煤矿安全生产的重要内容 紧急避险设施是突发紧急情况下遇险人员无法逃脱时的最后保护方式。安全生产应立足事故防范，突发紧急情况下应保证人员安全撤离，在逃生路径被阻或逃生不能情况下，保证人员安全避险 紧急避险系统建设应针对性地研究自身安全生产特点，进行整体设计，系统研究避险设施的设计、建设和管理，并与其他安全避险系统有机结合 4结语

50. 优先建设避难硐室；根据需要与可能的原则，进行避难硐室功能实现措施的具体设计；永久避难硐室采用地面钻孔或专用管线供氧具备高安全性优先建设避难硐室；根据需要与可能的原则，进行避难硐室功能实现措施的具体设计；永久避难硐室采用地面钻孔或专用管线供氧具备高安全性 建立规章、专人管理，保证避险设施始终完好、时刻能用；把安全使用避险设施作为培训和演练重要内容，保证人皆会用 我国紧急避险系统的建设完善工作尚处在摸索、开创阶段，相关规定、标准、规范尚在不断的补充完善，需要各方的共同努力 4结语