煤矿软岩避难硐室支护设计分析

田文

摘 要：对软岩结构中的煤矿开采而言，建设避难硐室是最常见的防护措施。但是，在设计硐室的过程中，仍然存在许多不足，还需要相关人员加大研究力度，切实解决其中存在的问题，从而确保煤矿的开采安全。阐述了避难硐室对煤矿生产安全所起的重要作用及其基本设计原则，细致地分析了其支护设计方面的内容，旨在为优化避难硐室工作提供有利的参考。

关键词：煤矿软岩；避难硐室；支护设计；生产安全

中图分类号：TD354 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.06.122

为了进一步保证煤矿的生产安全，相关部门提出了6种重要的安全系统，紧急避难系统是其中的重要组成部分。在实际情况中，避难硐室是该系统的主要设施之一，它在日常工作中起到了非常重要的作用。在软岩结构较为丰富的煤矿采集地中建设避难硐室具有较大的难度，不仅需要考虑其对周边环境结构的影响，还要全面分析软岩在正常条件下的形变，如果分析不到位或存在一定缺陷，势必会对避难硐室的安全性造成一定的影响，所以，避难硐室的设计工作一直都是相关部门研究的重点，它对煤矿生产安全有深远的影响。

1 避难硐室的作用

现代化的煤矿生产正向长距离运输、工作面持续推进等方面发展，虽然这是其进一步发展的必经之路，但是，也对安全保障工作提出了十分严格的要求。一旦煤矿生产过程中发生事故，其扩散速度必定在短时间内剧增，波及范围较大，工作人员很难迅速穿越较长的区域逃离危险区域。所以，要想在可控范围内保证人员全部撤离是极其困难的，这几乎是无法实现的。通过进一步分析和总结矿难可知，灾害发生地的伤亡人数要比殃及地少得多。这说明，在发生意外之后，人们虽然可以迅速离开发生地，但是，仍然很难到达安全地带；再加上井下的环境非常恶劣，许多人都是因窒息或中毒而死的，并非事故直接造成的伤亡。由此可见，矿井内缺乏完备的避难所是导致发生矿难损失惨重的直接原因。因此，要充分利用现有的一切资源，创建一个可以让所有人在发生事故或遇到突发事件后可以迅速避难的容身之处，先确保人身安全，再考虑下一阶段的救援工作。

在煤矿井下修建硐室，不仅可以缩短人们的逃生距离，还能大幅缓解灾害可能造成的实际伤亡情况。因此，避难硐室是一个能够真正起到实际保护作用的安全设施，它在保证煤矿开采安全性方面具有不可替代的作用。

2 硐室的设计和修建原则

修建避难硐室的根本目的是在发生一系列比如瓦斯泄漏、火灾等事故时，为井下的工作人员提供一个功能完备并且安全、稳定的暂时避难所，从而减少人员伤亡。硐室已经具备了阻隔外界强干扰的能力，比如防火、防爆，而且它还要满足场所内人员的基本生存需求，比如氧气、水分的供应等。在设计和修建避难硐室的过程中，需结合生产的实际情况，综合分析硐室的经济性、适用性和安全性，从而制订或选取最佳的方案。通常情况下，在设计硐室的过程中，要对硐室支护进行多重设计。只有这样，才能有效保证硐室的密闭性和整体强度。然而，坚固、稳定固然重要，但仅满足于此还远远不够，还要考虑到进入硐室内人员的生存情况和相关人员对其的救援，根据实际所需建立相对应的系统。避难硐室的设计和修建原则有以下几点：①具有良好的防气体渗入功能，能隔绝外界的有毒气体；②强度必须符合标准，采取多级支护的方法，从而达到防火、防爆、耐冲击的目的；③必须具备完善的氧气供应和气体循环系统，为避难人员的生存提供必要的条件；④设置一定的信号传输装置，使其自动或人为地向外界发送事故信息，从而迅速开展救援工作；⑤能够持续供应一定时间的能源，比如热能、电能等，以满足避难人员的生存需要。

3 避难硐室的支护设计

3.1 布置原则

煤矿井下避难硐室的分布是具有一定差异的，这也关乎到了硐室的正常使用。一般情况下，避难硐室应尽量与煤矿采区的避难线路靠拢，在巷道中广泛分布。在设计过程中，必须保证就近作业区域所有人员均能在40 min以内到达，与作业区域的距离不得超过1 km。

煤矿井下避难硐室不能与变电站、燃料仓库等地相邻，应尽量避之。另外，还应尽量绕开地质构造较为复杂的区域，比如断层等。综合多方面因素，应将其建立在稳固的岩层当中，如果无法绕开地质构造复杂的区域，必须将其修建在软岩结构中，并采用多级支护的方式全面加固硐室，以免发生不必要的损坏。同时，硐室不能修建在位置相对较低的地方，如果发生意外，水会灌入硐室中，影响硐室中系统的正常运行和在其中避难人员的生存环境。

3.2 构建与设计

3.2.1 划分区域

通常情况下，硐室主要由两部分组成，即过渡室和生存室。过渡室的作用是防止巷道中弥漫的有毒气体随避难人员进入硐室中，进而对硐室中的空气造成污染。在过渡室中，一般会设有一整套气幕隔离装置和卫生设施。生存室的作用是为所有避难人员供给必备的氧气、水分和食物等资源，并提供一定通信设备，使地面救援能够得到准确的信息，尽快地救援硐室中的被困人员。

3.2.2 规格尺寸

根据煤矿生产的规模确定避难硐室的实际尺寸，其必须要具备可以接纳服务区内全部人员的能力。以金川煤矿为例，其硐室可容纳人数不得少于80人。硐室的整体长度为45 m左右，在硐室的两端分别设置长度为5 m的过渡室。

3.2.3 支护方式

避难硐室的支护系统主要是由4部分组成的，即混凝土喷层、充填材料层、钢筋混凝土层和锚网联合支护层。基础部分在硐室中的分布情况如图1所示。

在硐室建设初期，往往会使用金属质地的前探梁作为支护，它能够起到固定和暂时性支护的作用，同时，还要在所有前探梁的顶端位置加设折叠梁。对软岩结构中的避难硐室支护而言，应采用三级支护的方法，一级支护需将锚杆、钢筋托梁、金属网与混凝土整合；二级支护则需要使用钢筋混凝土，为了满足强度的要求，混凝土的强度等级应为C30；三级支护是填充材料，以起到缓冲和密封的作用。支护对硐室而言具有极其重要的意义，如果硐室支护不到位，不仅无法为井下工作人员提供安全、可靠的避难所，还有可能引发严重的二次事故，进而危害到相关人员的生命安全。

4 结束语

避难硐室在煤矿生产安全中具有不可取代的作用，它是发生意外后能够切实保障工作人员生命安全的基础设施。硐室的出现和应用弥补了传统意义上救援设施容量小的问题，而且硐室的安全系数更高、维持时间更长、经济性更高。虽然软岩结构中的硐室支护设计有一定的难度，但是，只要掌握基本的设计原则和要求，采取适宜的手段和方法，并经过相关试验选取出最佳的设计方案，就会为硐室的修建和优化打下坚实的基础。

参考文献

[1]秦帅，宋宏伟，杜晓丽，等.松动圈围岩支护理论的研究与应用现状[J].西部探矿工程，2011，23（12）：105-109.

[2]魏福生.深部巷道围岩松动圈随地应力的变化规律及巷道控制技术的探讨[D].重庆：重庆大学，2001.

〔编辑：白洁〕