摘 要：永久避难硐室的设置为保证煤矿生产安全、稳定、有序的进行起到了重要的作用和意义，具有重大的推广价值及应用前景。文章对同煤集团晋华宫矿永久避难硐室设计参数、设计特点、硐室布置及支护形式以及永久避难硐室内部各相关系统进行了介绍。
关键词：晋华宫矿；永久避难硐室；设计
1 概述
1.1 设计背景
井工煤矿开采事故发生主要有“水、火、瓦斯、煤层、顶板”五项因素。随着安全防护技术的进步、煤矿开采机械化程度的提高，结合多年井工开采经验，我们在现阶段条件下，已经从各方面、多角度采取多种手段尽可能避免煤矿事故的发生，但由于井下条件复杂，未知因素较多，因此到目前为止，世界上没有任何一个采煤国家能够完全杜绝事故的发生。
煤矿瓦斯爆炸、火灾等都会造成大量人员伤亡，由于一氧化碳中毒和缺氧窒息死亡约占80%，由于创伤和烧伤致死约占20%。多起煤矿特别重大事故调查分析表明，绝大多数遇难人员是由于暴露在逃生路线上高浓度有毒有害气体中，不能及时升井而导致窒息或中毒而亡。因此，井下发生灾害事故时，为无法及时撤离的遇险人员提供生命保障的场所等待救援，显得非常重要。因此，发展完善煤矿井下紧急避险系统，设置井下避难硐室，对增强煤矿事故应急处理能力，降低人员伤亡，保证煤矿安全生产具有重大的意义。
1.2 项目概况
晋华宫矿隶属于大同煤矿集团有限责任公司，核定生产能力450万吨/年，可采煤层7层，分别为2#层、3#层、7#层、8#层、11#层、12#层（未开拓），其中2#层、3#层已采空，现开采煤层为307盘区7#层、8#层、11#层。河北307盘区综采剩余服务年限14年，队组配置为7#层一综采，8#层一综采、两机掘，11#层一综采、两机掘，307盘区井下同时作业人员数为93人。
2 设计内容
2.1 硐室位置
永久避难硐室是指在井底车场、井下大巷及采区或盘区避灾路线上设置的，具有紧急避险功能的专用硐室，永久避难硐室服务于整个矿井、水平或采区，服务年限一般不少于5年。
避难硐室宜在稳定岩层中设置，并应避开地质构造带、地温异常带、应力异常区以及透水危险区，确保在服务期间不受采动影响。避难硐室前后20米范围内巷道应使用不燃性材料进行支护，保证顶板完整、支护完好，并符合安全出口的要求。根据晋华宫矿矿井灾害类型，参考矿井井上下对照图、井下巷道布置形式、井下工作人员分布及矿方意见，设计利用原有7-4#-11#层行人斜井回风绕道作为永久避难硐室。硐室服务区域为7#层、7-4#层、11#层307盘区，服务半径1000m。
2.2 设定人数
根据规定，设计额定避险人数50～100人为宜。根据晋华宫矿307盘区井下最大工作人员人数安排，本次设计额定避险人数为100人。
2.3 硐室构成
永久避难硐室由生存室及过渡室构成，硐室设置向外开启的两道隔离门。两道隔离门之间为过渡室，第二道隔离门以内为生存室。硐室底板高于相邻巷道底板至少0.2m。
硐室设置有两个通道同时作为硐室安全出入口，分别与11#层集中轨道巷及7-4#-11#层行人斜井连通。
生存室内部设有储物室、医疗室、设备室、储气室、卫生间。
（1）储物室主要配有食物、饮用水、工具箱、灭火器及自救器等；（2）医疗室主要配有床、担架、急救箱等；（3）设备室主要配有电池箱、电源等；（4）储气室主要配有氧气瓶；（5）卫生间主要配有便携式集便器。
本次设计硐室3.6m（净宽）×2.6m（净高）；通道2.4m（净宽）×2.6m（净高）。
过渡室4m（长）×2.4m（宽），净面积9.6m2>3m2，满足要求。
生存室30m（长）×3.6m（宽），净面积108m2>1×100=100m2，满足要求。
2.4 支护参数
硐室及通道均为矩形断面，采用锚杆、锚索加11#工字钢梁、砼背板背顶的支护形式；顶帮间隙用C15混凝土充填；喷浆混凝土强度等级为C30，片石墙及顶板用标号为M10的水泥砂浆抹面，厚度20mm。
3 永久避难硐室内部相关系统
避难硐室除配有独立供给系统外，另与矿井六大系统接入。
3.1 通风系统
日常中避难硐室供风量120m3/min。
3.2 氧气供给系统
采用矿井专用管路供风时，压风管路设减压、消音、过滤装置和控制阀，出口压力0.1～0.3MPa，供风量不少于每人0.3m3/min，连续噪声不大于70dB（A）。
采用自备氧供氧时，供氧量不低于每人0.5L/min。
在整个额定防护时间内，避难硐室内环境中O2浓度在18.5%～23.0%之间，空气压力始终高于外部环境空气压力100～1000Pa。
避难硐室配备两套供氧系统，分别为矿井压风自救系统供氧、自备氧供氧。
3.3 气幕喷淋系统
为防止有毒有害气体进入硐室，硐室内部采用正压设计，过渡室中设置压缩空气幕和压气喷淋装置。
3.4 空气净化系统
空气净化系统采用悬挂化学药剂药帘，通过气体自然扩散的方式去除有害气体。CO2处理能力不低于0.5升/分钟·人，CO处理能力应保证在20分钟内将一氧化碳浓度由0.04%降到0.0024%以下。
在整个额定防护时间内，硐室内CO2浓度不大于1.0%，甲烷浓度不大于1.0%，CO浓度不大于0.0024%。
3.5 温湿度调节
在整个防护时间内，避难硐室内体感温度不高于35℃，湿度不高于85%。通风、围岩吸热吸湿自然降温。
3.6 供水系统
避难硐室配备两套供水系统，分别为矿井供水施救系统供水、自备饮用水。
3.7 环境监测系统
在避难硐室内部配备独立的内外环境参数检测、监测仪器仪表，在突发紧急情况下人员避险时，对避难硐室生存室及过渡室内的O2、CH4、CO2、CO、温度、湿度及避难硐室外的O2、CH4、CO2、CO、温度进行监测实时掌握室内外环境参数变化情况，有利于避险人员根据监测数据安全避险和及时出室脱险；也有利于地面救援人员把握被困人员现状、通话调度和策划最佳救援方案。硐室内设置监控分站，接入矿井监测监控系统。
3.8 通讯系统
硐室内设置直通矿调度室的有线电话，硐室内及两个出入口设置工业视频摄像头，可进行视频、音频双向传输，接入矿井通讯系统。
3.9 人员定位系统
在硐室两个出入口设置分站，实时监测井下人员分布和进出避难硐室的人员情况。接入矿井人员定位系统。
3.10 供电系统
避难硐室分别配备有矿井供电系统供电、自备蓄电池供电两套供电系统，避难硐室供电分为正常供电和事故供电。正常供电接入矿井供电系统，并做直埋安全保护，照明采用矿用隔爆日光灯；事故供电采用矿用隔爆型备用电池箱和矿用隔爆型本安直流稳压电池供电，供给避难硐室内所有用电设备。供电时间不少于96小时。
3.11 防灭火系统
硐室内部配有灭火器等消防器材，以应对硐室内可能引发的火灾。
3.12 排水系统
硐室向外设3‰自然流水坡度，过渡室门墙上设置单向排水管，并加装手动阀门，生存室设置不少于一趟单向排水管，并加装手动阀门，用于排出硐室内积水。
3.13 排气系统
硐室内过渡室门墙上设置单向排水管，并加装手动阀门，生存室设置不少于两趟单向排气管，并加装手动阀门，硐室内气压始终高于外部环境100～1000Pa的正压状态。
3.14 生活系统
食品：发热量不少于5000KJ/人·天，按额定避险人数100人进行设计，额定防护时间96小时，备用系数20%。
饮用水：避难人员的正常饮水在正常情况下由供水施救系统提供，若供水施救系统损坏，饮用备用瓶装纯净水，饮用水储备量不少于1.5升/人·天，按额定避险人数100人进行设计，额定防护时间96小时，备用系数20%。
卫生间：设置一个卫生间，内设两个不锈钢集便器，集便器自带集便箱，脚踏式打包。
3.15 医疗救护
设有一个医疗室。医疗室内配备急救箱、担架、急救工具、药品、器具等。
4 结束语
晋华宫矿永久避难硐室与11#层集中轨道巷相通的通道为新掘巷道，其余均为利用原有巷道，极大节省了工程投资；永久避难硐室在井下发生灾害事故时，为无法及时撤离的遇险人员提供生命保障的场所等待救援；避难硐室的设置，对增强煤矿事故应急处理能力，降低人员伤亡，保证煤矿安全生产具有重大的意义。
永久避难硐室以煤矿事故发生的逃生需求为出发点，为遇险人员提供隔绝外界灾害影响的空间以及提供必要生存条件，是减少灾害发生时伤亡和降低损失的最有效措施，但堵不如疏，煤矿生产过程中存在太多不确定因素，完全杜绝事故的发生是不现实的，生产管理人员应在平时加强作业人员安全生产培训、加强作业人员危险防患意识，从根本上杜绝人为因素导致的煤矿事故，做好应急预案，时刻将安全生产放在首位，做到有备无患。
参考文献
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