井下救生舱（避难所）的研究制造

宫艳华

（龙煤卓异救援装备科技有限公司 黑龙江 佳木斯 154000）

1 产品项目的意义和必要性

我国的能源结构是煤炭占消耗总量的70%左右，但作为世界煤炭生产大国， 我们是安全生产水平最差的国家之一。根据近十年以来矿难的年死亡人数可以看出，我国煤矿事故发生和死亡基数高居不下。 不仅给人民生命和财产造成了重大损失，而且严重影响着我国煤炭工业的形象，危及社会的和谐稳定。 而瓦斯煤尘爆炸、煤与瓦斯突出、透水、冒顶以及由此引发继发性事故一直是导致重大人员伤亡的主要原因。矿难发生后大约1 小时之内由于事故原因复杂、易导致连锁事故发生等特点使外部救援措施无法及时展开。

针对事故的突发性和实地因素， 应建立集矿难气味预警、矿工撤离、进舱避难和外部救护队快速营救等环节为一体的矿山应急救生系统的解决方案，无疑将最大限度地提升矿难应急救援效率和成功率。

作为矿山开采的特殊性来讲，不可预见性高，即使在安全管理完备的情况下仍然存在发生意外情况的可能性，这个时候完善的应急救生设施就成了遇险矿工最大的生命希望，是保证矿工生命安全最后一道防线。 如果在事故发生后甚至危险警报出现后的第一时间内， 矿工能启动合理的自救机制，能够有一个安全的临时避难所，能多坚持几个小时或几天，那么随着外部救援的积极展开，相信更多人的生命是可以挽回的。

2 产品项目的主要技术特点和创新点，关键技术内容和技术路线

主要技术特点和创新点：

（1）模块化：采用模块化组装式结构，模块之间采用螺栓连接，分为过渡舱、主舱、能源舱。 用户可以根据载人数量，救援天数等，选择相应的主舱、能源舱大小，组合安装，舱与舱之间采用统一安装尺寸，其体积和长度缩小更加适应本国煤矿井下运输和使用条件。

（2）无电化：所有的功能模块均采用无电化或本安型弱电化设计，更适用于高瓦斯矿井。

（3）启动快：过渡舱内具有非电力洗气装置，一键式开关，在15 秒内可以启动，通过高压空气作为动力源可以快速洗涤过渡舱内有毒有害气体。

（4）集成化：航天技术的非电力空调是具有集降温、除湿、 空气净化于一体的集成整体， 是救生舱独有的核心技术。 可以使舱内温度控制在26℃以下，有效地保证人员生存质量。

（5）人性化：国家煤矿救护研究院配备的医疗自救箱及多功能工具箱更适用于应对避难突发事故。

（6）全监控：CO、CO2、O2、CH4、H2S、温度和湿度的内外部环境监控及报警功能和多路通讯系统与接口可联络到地面主控中心，检测与照明均采用本安型弱电力和荧光源支持方案，安全可靠性更高。

（7）耐高温：采用火箭研究院技术的耐火材料和耐高温密封使救生舱具有瞬间0.5s 内达到1200℃的耐高温能力；在温度300℃条件下8 小时， 舱内温度不高于30℃±2℃持续耐高温能力。

（8）高强度：双层高强度钢板和骨架的结构壳体可以抗＞0.5MPa 冲击能力和可承受＞1.0MPa 爆炸冲击压力，并在全封闭状态下具有气压调节装置， 可以保证主舱压力＞过渡舱压力＞舱外压力。

（9）低维护：采用的中科院金属所的超长时间防腐涂敷材料、6 年保质期的军用食品和水，使维护周期加长，维护费用降为最低。

（10）标识化：配备各式荧光、反光标识和救生舱内部醒目位置具有详细的使用说明（如氧气流量计会根据人数，有相对应的设定值；CO2、CO 吸收剂更换时间； 非电力空调的数据表等）。

（11）系列化：形成8、12、16、24、36 人的多系列化救生舱产品，并提供与避难硐室配套的6 大系统配套产品，选择范围更广。

关键技术内容：

该产品由几个独立工作的基本单元组成，各单元在正常工作状态下能够完成下列功能：

（1）生保系统

包括氧气供给保障系统、 空气净化、 降温除湿三个部分。

供氧系统中还集成了矿井压风系统接入功能，即将压风管路接到救生舱，在压风系统未破坏情况下优先使用自然空气，其次再启动压缩氧气，用气动风机使舱内气体均匀混合，形成比较完善的气体配比处理机制，保障救生舱内人员呼吸氧气浓度在18.5%～22.0%之间，最高不超过23%。 最后还自救器作为后备供氧保障。 空气净化采用化学吸附剂进行CO2吸附，此外对少量的CO 或H2S 等与可去除。

降温除湿系统解决人员在绝热环境下的适于人生存的低湿环境。 采用航空制冷剂以恒压方式释放，以气动风机来完成它的第二功能，就是加快冷能与环境的交换，且该制冷剂化学性能稳定，不会对人产生有毒有害的影响。

（2）生存保障系统

救生舱配备在额定防护时间内额定人员生存所需要的食品和饮用水，并有足够的安全余量。 其中，食品配备不少于2000kJ/人.天，食用水不少于500mL/人.天。 此外还配备了环保型排泄物处理装备。

（3）环境监测系统

救生舱内、 外环境监测系统可以独立进行实时监测、显示，并超限报警。 舱内环境监测的参数包括CO、CO2、O2、CH4、H2S、温度和湿度；舱外环境监测参数包括CO、O2、CH4、CO2、温度。 检测采用本质安全型的手持食品完成舱内外的气体检测，同时还配备气体采样器作为后备工具。

（4）通讯系统

救生舱的通讯选用矿用本安电话与矿井调试指挥系统连接。

（5）舱内照明及指示系统

救生舱配备照明设备全部采用本质安全型照明灯，单个灯具最长照明时间在60 小时，可方便切换照明档位，其本体可在井上单独充电，维护量小。

（6）应急工器具

应急救助所需要医疗设备， 包括医疗急救箱、 苏生器等；应急维修所需工具箱、灭火工具等。 便于安装，易于维护。

技术路线：

（1）外壳结构

采用先进的钢结构设计思路，本着强度大、重量轻、结构合理、便于运输的原则，在符合我国矿井基本实际情况下进行充分的论证和试验，达到在实际应用中效果最佳。

壳体为钢结构，组合式安装；充分利用内部空间，人均占有的容积能达到0.8 立方米；外观显示窗直径为100mm,选用耐高温、抗冲击的防爆玻璃；舱体底部采用防滑结构；救生舱整体气密性舱内保持正压， 在-1000Pa 压力下， 压力上升值时≤200Pa；本舱体结构采用钢结构，在300℃高温的情况下，不会损坏，中间采用航天专用隔热材料，外部温度60℃条件下，舱内温度不高于30℃±2℃。

抗冲击能力：＞0.5MPa，可承受最大爆炸冲击压力：＞1.0MPa，瞬间耐高温能力：≤0.5s 达到1200℃。

（2）无耗能设计或微耗能设计

供氧方案共采用了3 种形式的供氧：压风管路、瓶装医用氧和自救器；有害气体的吸收及处理单元：化学吸附剂处理过程。

温湿度控制实施方案：降温采用航空制冷剂释放完成制冷，采用气动风机加强冷量的均匀分布，除湿利用低温下的冷凝作用去除空气中的水气。

（3）全方位的物资储备

应急工具存储库；医用器械和药品箱；食物存储单元；存储食物、水。

（4）废物处理单元

真空打包方案处理粪便、尿等废物。 手动处理可能存在的意外进入舱内的少量进水。

（5）安全可靠的通讯单元

本质安全性电话，与矿井通讯系统集成。

此项目从2009 年末开始项目调研，2010 年初已确立了开发该项目的任务计划，主要部分已形成可生产的条件。 目前产品已经过各项指标检验合格后正式投入生产。