煤矿井下避难硐室的设计及位置优化的研究

蔺斌斌

（潞安集团潞宁煤业有限责任公司，山西 忻州 036706）

避难硐室的设立就是防止矿难发生时有人无法逃脱而为他们提供临时躲避空间。避难硐室内可以为受难者提供充足的新鲜空气、清水和食物等生存要素，为地面的救援取得足够的宝贵时间。避难硐室在井下作业施工区进行科学的设计和布置是有效地减少事故中伤亡人数的必要措施。

1 避难硐室选址方法

避难硐室与巷道的夹角存在三种布置结构，分别为硐室与巷道45°布置、135°布置、垂直90°布置，如图1所示。经技术分析和经验总结发现：发生煤尘或瓦斯爆炸事故时，硐室建设与巷道呈135°方向时受到的爆炸冲击力最大，其次是垂直90°布置，受力最小的则是硐室与巷道45°布置方式[1]。

图1 避难硐室与巷道位置图

（1）根据避难硐室的分类和性质不同位置选择有所不同。避难硐室根据其使用期限分为永久避难硐室和临时避难硐室。临时避难硐室一般建立在采掘区或者撤离线路上，使用期限在一年以内，随着采掘工位的更换，也随之一起拆迁换位；永久避难硐室一般建立在撤离线路、大巷、车场，矿难发生时，若人员远离临时避难硐室，就可以向着有固定位置的永久避难硐室移动，准确地寻求安全场所，永久避难硐室的使用期限在5年以上，内置永久性的孔道保证充足的空气。根据避难硐室的使用区域不同分为作业面避难硐室、中央避难硐室、采区避难硐室，作业面避难硐室也是临时避难硐室的一种，为的是保护作业面工作人员，距离作业面在750m以内，要随着作业面的迁移而经常拆迁换位；中央避难硐室是永久避难硐室的一种，与上述永久避难硐室的建设位置和建设方法相同；采区避难硐室建设在通往采区安全出口的通道内，建立在工作人员比较集中位置的750m范围以内，可以使用顶板质量较好、围岩坚固、支护牢靠的独头巷道以及废弃的存料场、泵房、车库等[2]。

（2）避难硐室与工作人员的距离设计原则。硐室的基本设计原则就是接近人员比较集中的区域，能够保证所有人员的活动范围与避难硐室的最远距离不超出1000m，并保证在40min内到达，针对瓦斯突出的矿井，硐室的设计距离不能超出500m。

（3）多个避难硐室的设计。一些大型的矿井，井下开采范围非常大，必须建立多个避难硐室才能保证所有施工人员都包含在其保护的范围内，若建立多个避难硐室，要保证两个避难硐室之间的距离在1000～1500m之间。

（4）避难硐室与危险源之间的位置关系。矿井下存在着燃料、炸药等危险源，还有在危险源附近施工的工作人员，为了保证施工人员的安全，一般在距离施工场地附近设置避难硐室，但这些避难硐室必须远离危险源100m以上[3]。

（5）根据瓦斯爆炸冲击力设计避难硐室。经矿难模拟试验得知，试验中被冲击物体侧面受力为1MPa，所以避难硐室的抗冲击能力必须在1MPa以上。

（6）避难硐室与工作面的距离设定。一般情况下避难硐室距离工作面操作位在750m以内比较适宜。瓦斯含量较高的井下避难硐室要设置在防逆流风门外的进风流中，并且和工作面距离不能超出500m。

2 影响煤矿避难硐室选址的各种因素

避难硐室的位置必须进行合理的选择，才能保证在矿难发生后，让每一个生存者在最短的时间内能够到达避难硐室内。必须综合考虑各种影响因素，对避难硐室的选址进行进一步优化和研究，才能使其发挥最大作用。下面对各种选址影响因素进行分析。

2.1 地质情况的影响因素

（1）根据围岩的稳定性选址。避难硐室必须建立在围岩比较稳定的区域，远离围岩应力异常区域、高温区域、透水风险区域以及地质构造带，避难硐室地面的铺设必须具有一定的阻燃性能和坚硬度。

（2）根据水文地质条件选址。防止事故中地下涌水造成二次灾害，所以避难硐室的建设位置地势要较高于正常地区，还要远离易积水区和水患多发区域。在水文地质条件不良，并且存在透水灾害隐患严重的矿井，或者施工区域距离地面超过300m的矿井，可以将避难硐室建立在最低生产深度的中间地段。

2.2 人类本能因素

（1）向光本能因素。井下矿难发生时，一般情况都会伴随断电和塌方，这些因素都会使井下变得一片漆黑，让逃生人员失去视觉的帮助。为了本能的寻找光亮，逃生人员会向着有光的地点跑去，所以需要安装带有蓄电能力的，断开外接电源后还能照明的应急指示灯，来指引避难者向着避难硐室逃离，并在避难硐室入口安装声光设备，引导避难[4]。

（2）人类左转本能因素。大部分人都习惯使用右侧肢体进行工作，因此右侧肢体相对发达，在黑暗而慌乱的情形下，大部分人会不由自主的左转对身体采取保护措施。所以在避难硐室布置时利用人类的这一本能特性，将避难硐室设立在沿逃生路线靠左侧一边，这样可以帮助逃生者提高快速找到避难硐室的概率。

2.3 其他因素

（1）要保证避难硐室及周围地面平整。矿井地下环境复杂，存在坡道、坑洼、障碍等不利于逃生的因素。避难硐室的选址，尽量在地势比较平坦、空旷的区域内，有利于逃生者找到并迅速进入避难硐室，保证避难硐室内的地面平坦，有利于逃生者在避难硐室内部进行下一步的自救设施的操作。

（2）一些位置不允许建设避难硐室。火药库、变电所附近、停车点、燃油库等一些危险地带不适合避难硐室的设置，还有回风巷道是用来排放瓦斯和其他有害气体的通道，不宜在此建造避难硐室，这样逃难者就有可能受到二次爆炸、电击或有害气体带来的更大伤害。

（3）根据自救器的使用时间。在灾害发生的第一时间，逃生者会先佩戴防护面具、防护服、氧气瓶等自救装备，来抵御矿难中的有害气体、热量和冲击等伤害，在进入避难硐室之前必须保证这些基础自救装备不会失效，避难硐室与井下操作人员的距离不宜超出750m，而且对于一些特殊工位，需要设置更近的距离。

（4）支护条件因素。支护设施是用于防止矿井塌方的基础设备，密布在矿井之中，矿难中的爆炸、燃烧会对支护造成极大的冲击和损害。支护一旦损坏，造成塌方的可能性就会大大增加，逃生路线会因此而被堵塞，避难硐室要建立在支护条件良好的区域，并且硐室周围20m以内的支护必须采用阻燃材料。

3 结 论

煤矿井下避难硐室是在矿井发生灾难事故时，用于逃生者躲避危险的临时空间，内部具有能够保证人们维持生命的空气、水和食物等重要物资以及避险、逃生设备，尤其是在大型的工作现场，事故发生时井下操作人员无法及时逃离矿难现场，井下避难硐室是井下人员唯一的避难空间，避难硐室的选址位置必须综合考虑各种影响因素并做到精确、严谨，才能让逃生者在事故发生的第一时间及时找到避难硐室等待救援。