主要产煤国井下避难手段

为提高煤矿事故应急救援水平,国家正大力建设煤矿井下紧急避险6大系统,并将井下救生舱试点建设列为2010年安全生产工作重点任务。世界主要采煤国家对井下避难所的功能定位是什么,基本类型有哪些,有哪些规定和做法,处于一种什么样的研发使用状况,本文提供了最新信息。

煤矿井下避难所的功能定位和类型

世界主要采煤国家曾对煤矿事故做过详细调查,在瓦斯爆炸、矿井火灾等恶性事故发现后,现场瞬间受到伤害死亡的矿工只占到一少部分,绝大多数遇难矿工是在应急避险过程中,因不能逃离高温、有毒有害气体等灾区环境而窒息或中毒死亡的。

建立煤矿井下避难所,对保证遇险人员生命安全,减少灾害影响程度,具有对症下药之作用,这也是世界各主要采煤国家的通行做法。

各国煤矿井下避难所的功能定位是:井下发生煤与瓦斯突出、火灾、瓦斯煤尘爆炸、水害等灾变事故后,在逃生路径被阻的情况下,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;对内能为遇险人员提供氧气、食物和水,去除有毒有害气体,创造基本生存条件;并且能为应急救援创造通信、监测条件,赢得救援时间。

目前,世界主要采煤国家开发应用的井下避难所主要有避难硐室和可移动式救生舱两种基本类型。

避难硐室是在矿井避灾路线的井巷两侧地层中直接挖掘洞穴或利用两条巷道间的联络巷,配备必要的避险设施设备而成。根据供氧方式,可分为钻孔供氧式和自备氧式。前者利用贯穿岩层直达地表的大直径钻孔持续地输送氧气,并实现通信联络,一般为永久性避难硐室;后者依靠自备的压缩氧或化学氧,提供一定时间的氧气,完成使命后所配备设备还可转移到新的避难硐室中继续使用。

可移动式救生舱是在井下发生灾变事故时,为遇险矿工提供应急避险空间和生存条件,并可通过牵引、吊装等方式实现移动,是适应矿井采掘作业要求的避险设施。根据外壳材质,可移动式救生舱又可分为硬体式和软体式。前者采用钢铁等硬质材料制成,分为组装式(舱体为组装式结构)和整体式(舱体为一整体机械结构);后者采用阻燃、耐高温帆布等软质材料制造,依靠快速自动充气膨胀架设。

主要采煤国对设置避难所的要求

世界上的主要采煤国家,对煤矿井下避难所的设置、技术要求、维修管理和演练培训均有明确的法律规定,以保证煤矿具备必要的应急避险保障能力。

南非

南非的矿山健康与安全规程规定,在长壁开采的工作面,750m内的地点必须建立避难所;采用房柱式开采时,每1000m应设置避难所。避难所选址必须考虑从工作地点到避难所的行走难易程度(如井巷高度、倾角、设施布置、人员方向迷失的可能性等),所需时间,随身佩戴自救器的维持时间。

避难所应能容纳服务区域内所有人员,且每人占有容积不小于0.6m3;应采用两道风门结构,以便形成风障,防止有毒有害气体侵入;避难所必须备有供氧、通信、报警、自救器、饮用水、急救设备等,有效防护时间8~24h。

为帮助遇险人员在低可视环境下安全进入避难所,应采用3种指示:声指示——在避难所入口设置警报器;光指示——在避难所入口处设立报警灯;物理指示——从工作地点到避难所设置生命绳。

为保证避难所时刻处于完好状态,南非矿产法规定:避难所和其他安全设施需要定期检查,专人维护,以保证井下作业人员在发生爆炸、火灾或水灾时,有足够的逃生机会。

美国

2006年,美国西弗吉尼亚州政府率先对避难所做出规定,并实施产品州政府批准,规定避难所防护时间不得少于48h。

2008年12月,美国矿山安全健康监察局(MSHA)发布救生舱条例,规定在2009年12月前,所有美国煤矿井下必须配备避难所,防护时间提高到96h。

美国矿山安全健康监察局规定:避难所距离最近工作面不得超过300m;设置在工作面以外的避难所2个间隔不超过矿工1h的行进距离。避难所的容积应足以容纳所有井下工作人员,包括经理、供应商、检测员及联邦监察员,只有在矿工30min或更短时间内能够到达地面的矿山可不设置避难所。

救生舱应至少为每人提供1.4m2的平面空间和0.85~1.70m3的立体空间,并使体感温度不超过95OF;救生舱内O2应在18.5%~23%之间;应能监测并有效清除CO、CO2、CH4等有毒有害气体;应配备双向通信设施,存储组件或给养的容器应密封、防水及防鼠啃。

救生舱摆放位置和逃生路线应在矿井平面图和通风系统图中准确标注;救生舱通道在任何时候都不得占用;救生舱应有醒目的位置标记和指向标识,应定期检查和维护。

加拿大

加拿大采矿安全规程等规定,每个矿井必须设置固定式避难硐室或者移动式救生舱。

避难所的设置位置应综合考虑3方面因素:一是工作地点的特征,遇险人员难于正常出逃或距离安全出口较远的地点、新开拓水平,新建矿井或者老矿重新开采时,应考虑设置避难所;二是遇险人员抵达的难易程度,应设置在正常避灾路线上,并保证岩体安全、支护良好,远离可能存在危险的地区,并方便救护队到达;三是遇险人员抵达所需时间,应尽可能靠近采掘工作区域,人员步行到达的时间不超过15~30min。

避难所的容量,必须容纳当班工作的人数,并考虑其他人员。防护时间应根据矿山救护队能够到达的时间来确定。防护中应将O2控制在19.5%~20.9%,CO2<0.5%。

澳大利亚

西澳州矿山安全和检查规章规定,地下矿井中必须有明确的紧急情况预防措施,为遇险人员提供避难所和新鲜空气。

避难所距工作地点的距离,应不超过工人以人体适宜的身体状态、使用自救器最大防护时间的50%、中等行进速度可以走出的最远距离;应远离潜在岩崩、淹井、火灾、爆炸等危险的区域,并保证岩层稳定、支护良好。

避难所的容量,应能容纳服务区域的所有工作人员,推荐为服务区域内作业人数的2倍以上。

避难所应配备通信设施及相关装备,并应考虑避险人员的心理安全。避难所可分为3种工作方式,即备用方式、外部支持和独立方式,独立方式应至少维持36h。

避难所在井下首次安装时应进行实验测试,包括真空测试、电源支持测试。使用后一个合理周期(6或12月)还应检测。应按照制造商的要求对避难所进行经常性检查和维护,并作为日常工作的重点。

主要采煤国建设避难所的经验

国外一般规定,避难所的类型由煤矿企业根据自身的特点自主选择,以满足矿工避险需要为原则。

目前,南非煤矿以避难硐室为主,较少使用可移动式救生舱;美国煤矿以可移动式救生舱为主,共配备避难所1193台(个),其中软体式救生舱1000台,硬体式救生舱123台,避难硐室只有70个;加拿大煤矿井下避难硐室与可移动式救生舱配备比例约为1:5,使用的可移动式救生舱以硬体式为主;澳大利亚则使用“空气呼吸器+加气站”的避险设施,灾害事故发生后,遇险人员佩戴随身携带的自救器,迅速跑到空气呼吸器存放点换戴后逃生,对维持时间不足的空气呼吸器,通过快速加气站加气,或者换佩后逃生。

研究分析南非、美国、加拿大和澳大利亚对矿山井下避难所的法律规定和做法,可以发现,建立井下避难所,已是世界各主要采煤国家的硬性法律规定和通行做法,并须从矿井整体安全角度考虑避难所的布局、建设和管理。

井下避难所应实现对矿井的全覆盖,选择避难所的类型时应考虑所服务区域的特点及可能发生的主要灾害类型。设置时要考虑4方面因素,即:所服务区域的特点(空间结构、危险源分布、作业类型等);灾变时期人员抵达难易程度、所需时间;随身佩戴自救器的防护时间;岩体稳定性和支护有效性。

避难所应实现对所有下井人员的全容纳,包括生产人员、管理人员及可能出现的临时人员。有效防护时间不低于36~96h,具体应根据矿井灾变时期应急救援所需时间来确定。避难所应由专人管理,确保始终完好、时刻能用,并将避难所安全使用作为员工培训和应急演练的重要内容,确保人人会用。

综合分析国外可移动式救生舱的基本技术特点,可以发现以下共同特点:具备包括气密性、隔热性、供氧等生存保障性能,以及有害气体去除、气体监测、通信指示等基本功能,具体指标不同。

防护时间一般为24~48h,美国矿山安全健康监察局虽规定防护时间为96h,但尚未有救生舱取得其认证。

舱体强度方面未见抗爆、抗冲击的具体指标,美国矿山安全健康监察局规定要达到15psi(磅/平方英寸,相当于0.1Mpa),属一般性强度。

关于可移动式救生舱的电源,美国、澳大利亚倾向于无源,南非采用铅酸蓄电池。

在供氧方面,南非多采用化学制氧,美国、澳大利亚、加拿大则多用压缩氧气。

在舱内通风方面,均应具备促进舱内空气流动的相关措施,为防止人员进入救生舱时带入大量有毒有害气体,无论硬体式还是软体式,基本都采用过渡仓结构。随着防护时间和环境适应性要求的提高,降温系统已成为救生舱的必要组件,现在世界上通行的主要有电力空调、蓄冰降温、液态CO2汽化、通风降温4种方式。

井下避难所等避险设施是煤矿安全保障系统的重要组成部分,建立完善的井下避难所等避险设施,体现了以人为本的安全理念和科学发展观的客观需要,也是煤矿安全生产的具体要求,世界各主要采煤国家的成功经验和做法,值得我国煤矿企业和相关管理部门认真分析、借鉴。(图片由杨大明提供)

编辑 余茂君