正压氧气呼吸器在煤矿安全生产中的应用

张智臣

摘要：煤矿业属于高危行业，灾害事故时有发生，煤矿工人的生命健康受到严重威胁。正压氧气呼吸器是当前煤矿安全生产工作中常用的一种个体防护设备，正压氧气呼吸器的性能明显优于负压氧呼吸器，可广泛用于煤矿安全生产中。主要阐述了正压氧呼吸器的工作原理及结构，并分析了正压氧气呼吸器在煤矿安全生产中的应用及使用过程中应该注意的问题，以其更好的发挥正压氧气呼吸器的作用，从而有效保护煤矿工人的安全。

关键词：煤矿；煤矿安全生产；正压氧气呼吸器

中图分类号：TB文献标识码：Adoi：10.19311/j.cnki.16723198.2017.24.095

1正压氧气呼吸器的介绍

1.1正压氧气呼吸器的定义

所谓正压氧气呼吸器属于闭路式压缩氧气呼吸器的一种，正压氧气呼吸器可将外界有毒有害空气与使用者的面部、眼睛和呼吸系统等完全隔离，该装置的呼吸气源主要来源于设备压缩的氧气，且呼出的廢气不会直接排入外界，而是吸收呼出气体所含的二氧化碳，并通过补充氧气再提供给使用者呼吸，这种呼吸方式属于一种完整的循环系统，在该循环系统中，低压系统内的气压明显高于外界环境的气压。

1.2正压氧气呼吸器的结构

正压氧气呼吸器主要由背具系统、安全警报系统、正压呼吸循环系统和供氧系统四部分组成。（1）背具系统：背具系统主要由锁扣销、腰带、背带及上下壳体等构成。（2）安全警报系统：安全警报系统主要由胸前压力表、警报器、自动截流器或限流器等组成。（3）正压呼吸循环系统：正压呼吸循环系统主要由降温器、排气阀、气囊/呼吸舱、CO2过滤装置、呼吸软管、呼吸阀、面罩等组成。（4）供氧系统：供氧系统主要由定量供氧阀、手动补给阀、自动补给阀、减压阀、高压氧气瓶等经由管路连接而成。

1.3正压氧气呼吸器的工作原理

正如上述所示，正压氧气呼吸器主要由氧气供给系统以及封闭的呼吸循环系统构成。正压氧气呼吸器工作时，打开气瓶开关后，由手动补给阀或自动补给阀对呼吸器进行即时充氧，氧气经过压缩后通过减压阀减压，再由定量供氧阀定量给吸气、呼气混合室供氧，在使用者吸气过程中，氧气由吸气、呼气混合室通过再经由吸气软管、冷却装置、吸气阀及面罩直接进入使用者体内；在使用者呼气过程中，呼出的废气经由呼气软管、呼气阀及经过滤装置后，废气中的CO2被吸收后再混入吸气、呼气混合室，从而完成整个呼吸循环。在使用正压氧气呼吸器的过程中，可不断补充氧气，并且如果自动补给的氧气量依然无法满足呼吸所需要的氧气量或自动补给阀发生故障时，可使用手动补给阀及时补给氧气量。如果吸气、呼气混合室中若滞留过多气体，压力值超出排气阀的预设排气压时，正压氧气呼吸器可将多余的气体自动排放至外界的环境。一旦气瓶内的压力生至预设的警报压力，正压氧气呼吸器内的警报器就会自动发出报警声，提醒使用者尽快撤离事故现场。在过滤装置内，二氧化碳的吸收过程属于放热反应的一种，其可升高呼吸气体的温度，气体进入到吸气、呼气混合室后再经由冷却装置降低气温，从而保证使用者可吸到更为凉爽的气体。在正压弹簧的作用下，可保证整个呼吸系统气压稍高于外界环境。

2正压氧气呼吸器安全性能的分析

（1）与负压呼吸器的鼻夹和口具相比，正压氧气呼吸器的面罩安全性更高。在煤矿作业时，因所处外周环境比较差，工人经常会不可避免的出现磕碰、跌倒等情况，这都可能致使鼻夹、口具等脱落，严重时可能由此造成工作人员吸入有毒气体导致中毒甚至危及生命。此外，在煤矿作业时由于受到高温的影响，患者极易出现头晕等症状，这种头晕症状轻则会影响煤矿作业人员的工作效率，严重者还会由于头晕导致掉下鼻夹、吐掉口具等现象，此时外周聚集的高浓度有害物质、粉尘、杂质等可能通过口鼻进入工作人员体内，进而可能诱发工作人员产生不适中毒反应，严重时可能危及工作人员的生命安全。但正压氧气空气呼吸器的面罩能够最大限度降低口具、鼻夹脱落的发生频率，减少了中毒的发生。

（2）正压呼吸器的一大优势在于呼吸系统整体持续维持正压水平，这样设计的目的在于可有效防止外界环境有毒有害物质渗透至面罩内。在遇到特殊情况时，尽管可能出现系统接头部位破损、漏气或者严密性不够完善，受正压系统影响，外界有害气体也较难渗透到呼吸器面罩内，这将最大程度保护使用者，防止工作人员出现有毒气体中毒现象。而传统的负压呼吸器一旦出现破损、严密性缺失就可能产生有地气体渗入到负压式系统内，诱发使用者发生中毒现象。

（3）正压氧气呼吸器配备声光报警系统。在煤矿事故现场时，应保留压强为5 MPa的氧气以供返程中使用。正压氧气呼吸器中配备有声光报警系统，一旦氧气瓶内的压力降至四分之一额定值时，报警器则会以92分贝的声音鸣响1分钟，一旦报警器发生鸣响，则提示使用者呼吸器最多还能用1小时，有利于指导煤矿作业人员有序退出事故现场。

（4）与负压相比正压氧气呼吸器的稳定性较高，这与其自身结构设计有很大关系。负压呼吸器的自动排气阀、自动补给阀、定量供氧在使用前均可做调整，但调整好后就需使用紧固件将其固定锁住。如遇到突发事件，呼吸器出现碰撞、震动时，可能引起紧固件的松动，破坏系统紧密性，影响呼吸器排气、补气及气流流量，致使负压呼吸器通气质量下降。而正压氧气呼吸器排气、补气以及供养流量等相关阀门厂家均统一调试好，使用人员在应用过程中不可自行调节，这一定程度上预防了使用过程中可能出现的松动、漏气、破损等情况发生此外，负压呼吸器的接头一般使用绳子扎接或使用丝口进行紧固，极易出现漏气。而正压氧气呼吸器接头部位多由专门的卡扣进行固定同时用螺栓进行二次固定，轻易不会发生漏气。这最大限度保证呼吸器的紧密性，保障排气、补气和流量等性能的稳定性。

（5）正压氧气呼吸器更易保养及维护。不管是仿制的、组装的、进口的，还是正压氧气呼吸器，其所用的钢材、橡胶、塑料等材料质量均较高。在日常的保养工作中，负压呼吸器的零件极易老化，且更易出现损坏现象，损坏率较高，负压呼吸器故障发生率更高。而正压氧气呼吸器的呼吸舱的材质为硬质橡胶，该材质不易受损。endprint

3正压氧气呼吸器在煤矿安全生产中的应用

我国的煤层埋藏深度较深，储存条件极为复杂。煤矿开采工作极易出现冒顶、火、水、煤尘、瓦斯等灾害频发，给煤矿工人的生命安全和国家的财产安全造成十分严重的损失。据报道，我国的煤矿企业每月均会出现一次10人死亡重大事故，每年均会出现一次100人以上死亡特大事故。虽然在国家的高度重视下，我国的煤矿事故呈现逐年减少的趋势，但当前我国每年煤矿事故仍会造成将近3000人的死亡。因此，做好煤矿开采作业的防护工作显得尤为必要。在煤矿安全生产过程中，正压氧气呼吸器可有效保证煤矿开采人员的安全，是煤矿开采人员的重要个体防护设备。

3.1正压氧气呼吸器在煤矿安全生产应用的优缺点

（1）正压氧气呼吸器的优点。正压氧气呼吸器采用闭路循环模式，在使用过程中可以最大限度利用人体排出的二氧化碳气体含量，续航能力强，最久可持续约4小时，这将有效减少使用过程中反复更换氧气瓶、补充气体等辅助作业量，可降低来回奔走消耗的体力和时间，从而进一步提高煤矿生产的效率。此外，该设备的呼吸循环安全性高，可与外部环境有效隔绝，且其供氧系统具有有自补、定量、手补等多种供氧保障机构，可有效保障供氧，气源压力也较低。（2）正压氧气呼吸器的缺点。正压氧气呼吸器的氧含量较高，如果在阻燃性及整机气密性差情况且有火焰环境内使用极易出现氧气泄漏，甚至导致爆炸的发生。正压氧气呼吸器与空气呼吸器相比，操作更为复杂，且需定期更换二氧化碳吸收剂，定期维护保养仪器，使用者使用前还需接受专业的训练，以保证使用过程中呼吸器整机及面罩可紧密的贴合于使用者的面部。该系统的气源需使用医用级别的氧气，与就地取材的空气相比，成本更高，且要求充气全程禁油。此外，正压氧气呼吸装置的气动报警还依赖于气流工作，在此过程氧气的消耗是必然，而消耗的氧气通常会直接排到外部环境中，具有助燃的可能，但近些年的研究显示，可视电子报警器将逐步取代气动报警装置，实现预想的零耗氧，零氧排放，同时具备增强安全警报的自动化智能化程度。

3.2佩戴正压氧气呼吸器应遵循的原则

正壓氧气呼吸器属于一种救护装备，其有自身设定的运行步骤，只有遵循正确的使用原则，方能发挥其应有的作用，实现安全救援的目的。以往的实践显示，大部分事故均发生在救援处置的返程过程中，且在救援过程中若操作不当导致氧气剩余步骤，使用者在返程过程中无法准确调整正常的循环，从而诱发自身伤害事故的出现。因此，《煤矿救护规章制度》中明确规定：在救援返回至井下基地时，至少要留气压为5MPa的氧余量，若在倾角15°以下的巷道行进过程中，应将1/2的氧气余量用在前进的途中，而另1/2的氧气余量可用于返程途中。若在倾角15°以上的巷道行进过程中，应将2/3的氧气余量用在上行的途中，而另1/3的氧气余量可用于下行途中。《煤矿救护规章制度》中还规定：在进入灾区前，应首先检查氧气呼吸器，并保证氧气压力在18MPa以上，同时应按照规定使用。根据《煤矿救护规章制度》的规定，在倾角15°以下的巷道行进过程中，允许的耗氧量为（18-5）×1/2=6.50MPa，也就是耗氧量达到18-6.5=11.50MPa时应立即返回基地。在倾角15°以下的巷道行进过程中，允许的耗氧量为（18-5）×1/3=4.30MPa，也就是耗氧量达到18-4.5=13.70MPa时应立即返回基地。

3.3正压氧气呼吸器防护面罩的使用方法

防护面罩使用正确与否直接关系到正压氧气呼吸器的效果，若使用不当，就会导致氧气泄漏，无法满足救援工作的需要，若事故现场条件较差又不能及时发现时，极易造成煤矿生产人员自身的伤亡，严重威胁煤矿人员的生命安全。因此，在使用正压氧气呼吸器前，应首先选择适宜自己脸型的面罩，面罩在使用时应遵循专人专用原则，并按照规定方法正确佩戴。在佩戴防护面罩前，首先应对面罩的完整性进行检查，额庵后松开面罩的头带并理顺，佩戴时将呼吸器的面罩扣于面部，然后拉紧下颚两侧的头带，再拉紧头部两侧的头带，最后再拉紧头顶带。在拉紧头带时注意应同时拉紧两侧，注意均匀用力，避免头带偏移。佩戴后注意检查面罩的舒适性及气密性，在保证气密性的前提下尽量保证面罩的舒适性，以达到最佳的佩戴效果。若头带过紧会导致头部或面部血液循环不畅，从而引起使用者出现麻木头痛等症状，严重影响正常的煤矿生产工作。

3.4正压氧气呼吸器在煤矿安全生产中的注意事项

（1）加强正压氧气呼吸器使用培训。在确保培训时间和培训内容的前提下，应结合煤矿作业性质及正压氧气呼吸器的特点，将培训重点着重放在呼吸器的工作原理以及呼吸器的实际操作，培训后还应进行严格的考核，以保证每个煤矿作业人员均能熟练掌握呼吸器的操作方法和操作程序。

（2）日常管理。根据使用说明书，在每次使用正压氧呼吸器前均应进行4项性能检查；同时每3个月均应对呼吸器进行1次综合检查，同时在并呼吸器上标志检查的日期及检查的结果。

（3）日常训练。根据《煤矿救护规程》的相关规定，应每个月对呼吸器的使用方法进行一次演练，每月进行1次给氧训练；每3个月开展1次综合演习训练。

（4）正压氧气呼吸器在煤矿事故现场中的应对策略。进入煤矿事故现场后，每个小队应至少携带可提供2h氧气的呼吸器与苏生器，且每个抢救人员均应携带压缩氧自救器，以防呼吸器出现故障而不能及时撤离事故现场时使用。在矿井下基地还应设置待机小队，同时应注意保持好与工作小队的联系，以防出现异常时可及时进行抢救。

（5）按时体检。根据《煤矿救护规程》的相关规定，煤矿作业人员每年均应进行1次体检，若身体条件不允许，应及时进行调整。煤矿作业的特殊性要求煤矿作业人员必须具备健康的体格。因此，定期对煤矿作业人员进行身体检查，对保证煤矿安全生产具有十分重要的意义。对身体条件不合格的煤矿人员应及时调离原工作岗位，避免让其进行煤矿作业实践，可让其担任一些培训工作。

4结语

正压氧气呼吸器可在一定程度上提高煤矿生产过程中煤矿工人的安全性，但由于正压氧气呼吸器在国内投入的时间并不长，且缺乏呼吸器使用、佩戴、维护保养技术的标准，在推广过程中还存在较多问题，因此应加快相关标准的制定，以促进正压氧气呼吸器在煤矿安全生产的推广使用。

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