矿井紧急避险系统应急救援车的应用研究

张海涛

（潞安集团应急救援中心矿山救护大队， 山西 长治 046204）

引言

矿井工人的安全重于泰山，设置紧急避险系统是工人安全的必要保障。而避难硐室作为在矿井紧急避险系统中的重要一环，在矿工安全上起着重要作用。在遭遇矿险的时候，矿工通过避灾路线进入到避难硐室等待救援，避难硐室中有储存好的食物和氧气可以暂时维持矿工生存。但硐室中的物资还是相对有限的，在等待救援的过程中，应当首要为遇险矿工从地面上补充生存物资。一般的物资供给措施是采用在地面钻孔与避难硐室打通，在打通的孔中铺设管线，利用孔口处的救援设备向避难硐室的遇险矿工提供生存所需的营养液，并掌握遇险矿工当前的生存情况。基于这种补给措施，设计一种车载的矿井救援设备来为遇险矿工提供补给并监测矿井内的情况，设计研制的应急救援车不仅节约投资，保障安全，同时还便于管理[1]。

1 应急救援车的用途

矿井用的应急救援车主要是用于矿工在井下发生事故的时候，在矿井本身的六大供给传输系统遭到了破坏，应急救援车需要及时对接到矿井下的避难硐室，准确监测人员位置信息，与遇险矿工进行通信，及时监测矿井情况并传输数据，另外还可以供风输电，为井下遇险人员提供充足的食流和氧气。这种应急救援车主要用在永久避难硐室且为专用管路型或钻孔型的矿井中[2]。

2 应急救援车结构组成及布局

2.1 结构组成

应急救援车主要由八部分构成，发电机组、空压机组、变压器、监控机组、接口箱、操控台、流食输送装置以及一些附属设备等。

1）发电机组是依据矿井下的避难硐室所需的基本用电功率和满足救援车自身的用电量来选择发电机型号的。发电机组的容量选择30 kW，输出电压选择AC380V，这是按照矿井避难硐室的需要来选择的。

2）变压器的作用是变换救援车上发电机的输出电压，将发电机的AC380V 变换为AC660V、AC380V、AC220V 和AC127V 四种电压，并将其一起连接至操控台上，而后通过接口箱上的专用接口连接避难硐室，最终实现井下的电力输送以及应急救援车本身的用电。

3）监控机组是用来监测矿井情况的，主要包括有监控监测的分站以及一些视频传送的接口，并将两部分所监测到的数据和视频显示在操控台的显示屏上。

4）接口箱由一些接口作为交互，包括有660 V电力接口，视频光纤的快速接口以及一些用来进行其他数据信息传递的快速接口。

5）操控台上主要是一些仪表盘显示器、通话设施以及发电机的控制设施。仪表面板主要是用于显示由监控机组传来的各种监测数据。通话设施包含的电话交换机是用来连接地面与井下避难硐室的通话，确保人员通话信息的联通。

6）井下物资的输送由专门的流食输送装置来完成，装置基本包含有水箱、真空吸水泵和阀门等设备，用来保障井下的物资供给。

7）微型红外光纤摄像头、荧光声能电话及相关匹配的线缆、通风通水管道等以及移动操控室的吊臂等部分设施都属于附属设备。另外还包含有安装在移动操控室可存储井下所需设备的储物柜等也属于附属设备。

2.2 布局结构

应急救援车作为专门的矿井救险车辆，除了车辆本身的结构外，还包含有供电供风供水系统、监测系统和通信系统等。另外还通过对接系统来连接矿井、钻孔与地面，当井下的各大系统受到破坏时，通过对接系统将动力、通信和物资传送到避难硐室。救援车将空间分割为两部分：控制室与设备操作室，控制室中的操控台实现救援车的输电调节控制操作、人员定位和监测功能。

3 功能说明

3.1 电话通信

应急救援车通过操控台上的电话连接到井下的通信设备，与井下避难硐室的被困矿工进行电话通信，了解情况方便开展救援。分为两种通信方式。第一种是呼叫分机的方法，即拿起电话就可直接拨叫分机，分机响铃后，摘机可接通电话，通讯结束后挂机即可。第二种是接受分机呼叫的方法，是指分机摘机后，可拨叫本机，此时本机会响铃，摘机后接通电话，通讯结束后挂机。

3.2 视频传输

为了及时掌握避难硐室内的详细情况，需要将井下避难硐室的情况通过视频信号传送至救援车的监控机组中并显示。信号采集使用的是外置式四路视频信号采集卡，利用视频传输光纤来传送信号。操作十分简单，先将视频采集卡插到主机箱的USB 接口中，然后打开监测软件就可以实现视频传输。

3.3 监测监控

应急救援车上设置有矿井的监控数据相关的配置接口，可以与监控机组连接，打开相关的车载电脑软件，从而可直接显示出从矿井中监控到的数据。

3.4 人员定位

应急救援车上设置有矿井内的人员定位的数据配置接口，可以与监控机组连接，打开相关的电脑软件，从而可直接显示出从矿井中定位到的矿工的位置数据。

3.5 空气输送

矿井救援中采用空压机LGCY—32/10 实现空气输送，空运机采用柴油驱动，提供充足的空气来输送到矿井下的避难酮室。

3.6 电力系统

应急救援车可以输送四种电压供井下固定救生舱以及避难硐室在危急时刻使用。包括有AC660V、AC380V、AC220V 以及AC127V。其中，变压器通过操控室来调节，最后通过连接的接口箱向外输送出AC660V 电压；STC 则可提供出AC380V 电压，控制箱传送到接口箱来输出电压；而电压AC220V 也是通过工作变压器来产生的，经过漏电器的保护措施，然后由控制箱输送到插排和电压输出接口；AC127V同样也是由工作变压器来产生的，再经过控制箱来调节，最后由输出端输送出所需电压。

3.7 提供营养液

流食输送装置输送营养液来供避难硐室中的矿工补充维持生存必备的物资。应急救援车专门设置了特殊的液体输送系统，该系统的工作电压为AC220V。

4 应急救援车对接操作、注意事项及维护

4.1 通过钻孔与避难硐室对接操作

应急救援车的对接系统是用来连接井下和地面，包含有压风管的接口、水管接口和信号线的集成箱接口，在使用某一功能的时候，用接头连接即可，方便快速。但需要注意的是，在应急救援车工作前，为了保证安全要先连接上地线。应急救援车对接系统的详细连接分为以下七部分：

1）输电线路的连接。应急救援车的总动力来源是三相交流的柴油发电机，其额定功率是32 kW。通过发电机输出的电压进入变压器中，再经过控制台的分配调节，最后输送到接口箱内，接口箱连接有输送线，输送线的另一端连接着钻孔处的接口，由此经过钻孔铺设的线路为井下的避险硐室提供源源不断的电力。

2）内外通讯的连接。钻孔口处设置的集成信号箱与救援车内接口箱的接口用通讯信号线连接起来。当发动机开始工作后，再通过程控交换机来为通讯过程提供稳定的信号，以实现地上井下的电话通讯。

3）内外视频的连接。现场视频信号的传输主要通过光纤和信号线这两种形式，最终显示是由救援车电脑相关的视频显示软件来实现的。若是采用光纤来传送信号，需要在钻孔口的地方设置光端输出接口，然后经由信号线和接口转换器与车载电脑相连接，即可在车载电脑的视频显示软件上显示到井下的视频。若是采用数据信号线来传输，则是需要在钻孔口设置信号输出接口，经由传输线和接口转换器与车载电脑相连接，即在电脑的软件上显示到视频。

4）监测数据的传输。在地面钻孔口的地方设置有数据集成信号箱，然后将信号箱中监测信号的输出端经由信号线和转换接头连接到应急救援车的信号箱接口和车载电脑上，即可在电脑的软件上显示到井下传感器传输来的监控数据。

5）定位信息的传输。在地面钻孔口的地方设置有数据集成信号箱，然后将信号箱中定位信号的输出端经由数据的信号线和转换接头连接到应急救援车的信号箱接口和车载电脑上，即可在电脑的软件上显示到井下监测基站输出的矿井工人的位置信息数据。

6）水（流食）的传送。救援车设置有320 L 容量的大水箱为井下待救援的被困人员提供充足的水。通过双泵抽水泵和压水泵来用于从水箱中上水和压水，并设置了上水口、出水口和溢水口三个流水出口。传送方式主要显示将水箱的出水口和钻孔口处的水管通道接口通过水管相连接，井下被困矿工打开控制阀，然后打开应急救援车上的水箱控制阀，对泵通电即可供水。

7）风（空气）的传送。主要由压风管路向井下输送空气流，压风管的地面接口通过风管与压风设备的出风口相连接。压风机安装在应急救援车上，在电力设备为其供电后产生压力风流。

4.2 要求及注意事项

首先，在对遇险矿工救援的过程中，要特别注意救援的一系列流程，例如对井下供电时，要先与避难硐室建立对接，再接通与井下人员的通讯，然后通过定位系统获取矿工的位置信息，同时监测硐室的数据并监控矿井避难硐室的具体情况。

其次，要分工明确，配备专有人员观测水供给情况（水流声音等）并及时向地面汇报反馈，以便确保内外供给通畅。

最后，对于救援车上的发电机和压风机要按相关说明书来进行操作。

4.3 使用和维护

应急救援车在正常情况下应当定期检查，不能放置不管，以防险情突发时，油量不足或者设备损坏的情况。矿山救援情况复杂且紧急，若不定时检查，可能会错失最佳的救援时间。尤其是发电机，供电系统均要注意定时检查，另外，也应当定时进行操作演练，提高救援人员的责任意识。对于救援车需要联网的设备，要应当定期进行联网试运行，确保通信设别的正常畅通。

5 结论

矿井遇险，地面及时准确合理地开展救援工作是救援过程中重要一环，采用应急救援车将各个救援设备结合为一体，具有系统性、有效性的特点，并补充完善了各项避险系统，且不需建设固定的各种输电，水、风力输送等设备。同救援车相匹配的钻孔来连接井下与地上，为避难硐室的被困人员提供食流、空气、电力等，并通过信息数据传输，可与井下电话通讯、视频显示、传输定位信息和监测数据。该应急救援车组合各种救援设备，适应各种钻孔型矿井，可流动为各个矿井服务，节约成本，同时方便资源的合理调配。