组合式临时避险设施设计与应用

赵立涛

（冀中能源股份有限公司东庞矿，河北 邢台 054000）

0 引言

根据《煤矿安全规程》第六百八十九条要求，突出煤层的掘进巷道长度及采煤工作面推进长度超过500 m 时，应当在距离工作面500 m 范围内建设临时避难硐室或其他临时避险设施。东庞矿掘进和回采工作面根据要求每隔450 m 即施工1 个临时避难硐室。

目前国内主要煤炭企业临时避难硐室多采用巷道扩帮加砖混式墙体的方式施工，施工运输工程量大、施工时间长、施工难度大。砖混式墙体受工作面推进及采动矿压影响，墙体易变形、损坏，避难硐室后期维护工程量大，反复施工。在当前煤炭形势下，目前所采用的避难硐室为矿井带来了巨大的人力和资金消耗。

为解决现有砖混式临时避难硐室缺点，满足临时避难硐室要求，替代现有砖混式临时避难硐室。东庞矿开展技术攻关，经过多次修改设计，自主设计、制造了新型组合式临时避险设施。新型组合式临时避险设施采用钢板拼接式箱体结构代替原砖混墙体，相比原有砖混式临时避难硐室，组合式临时避险设施施工运输工程量由原来的100 多车缩短为4 车，建设周期由原来的近1 个月缩短为2 个工作日，施工难度和施工周期大幅度降低。同时，新型组合式临时避险设施为组合式钢结构，施工简单，不受矿压影响，可拆装，且可反复利用，即解决了现有砖混式临时避难硐室存在的一系列不足，又实现了临时避险设施安全、快速、高效、实用等功能。

1 组合式临时避险设施设计

1.1 主要关键技术

（1） 组合式临时避险设施的结构和形式设计。

（2） 组合式临时避险设施分块安装形式设计。

（3） 组合式临时避险设施规格设计。

（4） 组合式临时避险设施内部设备设施设计。

（5） 组合式临时避险设施井下应用。

1.2 技术路线

总结现有临时避难硐室缺点—提出新型临时避难硐室方案—对比新旧避难硐室优缺点，逐步优化新设计—确定新型临时避险设施设计，地面试制—根据制作过程及制成后设计进一步优化调整—地面制作最终方案—井下应用。解决现有砖混式临时避难硐室缺点，满足临时避难硐室要求，替代现有砖混式临时避难硐室。原砖混式临时避难硐室结构如图1所示。

图1 原砖混式临时避难硐室结构示意Fig.1 Structure of original brick-mixed temporary refuge chamber

2 同类技术对比

为提高矿山安全生产保障能力，国家强制要求全国煤矿及非煤矿矿山都必须建立和完善监测监控、人员定位、供水施救、压风自救、通讯联络、紧急避险等安全避险六大系统。国内紧急避险系统国内主要包括永久避难硐室、临时避难硐室、可移动式救生舱3 种形式。国外主要采煤国家使用的应急避难所主要有，在矿井巷道种类型永久性固定避难所、临时性固定避难所、可移动式救生舱。

目前国内临时避难硐室多为砖混结构，通过在巷帮扩硐室再用砖石或混凝土浇筑等形式构筑，施工运输工程量大、施工时间长、施工难度大，受工作面推进及深部矿压影响，砖混式墙体易变形、损坏，避难硐室后期维护工程量大，反复施工。

新型组合式临时避险设施整体由组合式临时避险设施及配套硐室组成。组合式临时避险设施为箱式钢结构拼接而成，在满足临时避难硐室强度、规格等要求的基础上便于运输、安装和拆除。该设计投入使用后不受矿压巷道变形影响，设备无变形，无需后期维护投入，且可反复拆卸，重复使用，节省了大量材料和人力支出，具有良好的经济效益。新型临时避难设施结构示意如图2所示。

图2 新型临时避难设施结构示意Fig.2 Newtemporary refuge facility structure

3 实施效果

目前该项目设计的组合式临时避险设施已先后在东庞矿2616、2601、21110、21215、21221、21218、6201 等采掘工作面推广应用。新型组合式临时避险设施施工运输工程量由原来的100 多车缩短为4 车，建设周期由原来的近1 个月缩短为2 个工作日，施工难度和施工周期大幅度降低，效果显著。

同时，新型组合式临时避险设施使用期间有效的避免了原砖混式避难硐室受硐室围岩变形影响造成的硐室损坏、反复维修等难题，大大降低了使用成本。

4 经济及社会效益

4.1 经济效益

原砖混结构临时避难硐室建设费用见表1。

表1 原砖混结构临时避难硐室建设费用Table 1 Construction cost of temporary refuge chamber of original brick-concrete structure

考虑到砖混式临时避难硐室易受采动、围岩压力影响易变形损坏，特别是深部地区压力大，需多次整修，甚至重新施工，按20%整修、重建备用费计算，单个砖混式临时避难硐室总成本约为17.3万元。

组合式临时避难硐室建设费用见表2。

表2 组合式临时避难硐室建设费用Table 2 Construction cost of combined temporary refuge chamber

综上所述，临时避难硐室改造后，每个预计可直接节省费用17.3-4.46=12.84 万元。

东庞矿每年完成煤巷进尺10 000 m 左右，平均按每450 m 施工1 个，预计年需施工临时避难硐室23 个，考虑到新型组合式临时避险设施可重复利用4～5 次，单个工作面使用时长平均约8 个月，每加工一批组合式临时避难硐室可重复使用4.5×8÷12=3 a。

第一年复用率为（12-8） /12=33.3%，第一年预计可节省支出23×66.7%×12.84+23×33.3%×17.3=329.5 万元。

第二年、第三年均可采用回收复用的组合式临时避险设施，无需其它费用投入，预计可分别节省支出23×17.3=397.9 万元。

通过该项目的实施3 a 可节省支出1 125.3 万元。

4.2 社会效益

通过比较发现，新型组合式临时避难硐室具有较明显的经济效益。同时，该项目的成功应用，既解决了现有砖混式临时避难硐室存在的一系列不足，又实现了临时避险设施安全、快速、高效、实用等优势，提升了矿井的安全系数。硐室采用梯形硐室，两帮与巷帮呈135°夹角，设施与巷帮留有一定通风空间，避免了砖混式密闭空间易发生通风不畅、瓦斯积聚、超限的现象，具有良好的安全效益。

5 结论

目前，组合式临时避险设施已先后在东庞矿2616、2601、21110、21215、21221、21218、6201等采掘工作面推广应用，取得了显著的效果。对比其它同类型产品，新型组合式临时避难硐室有效的避免了砖混式临时避难硐室存在的一系列不足，同时具有明显的经济和安全效益，为同行业临时避难硐室的发展提供了新的思路，应用前景十分广阔。

（1） 项目设计的可拆卸组合式临时避难设施，将原砖混式临时避难硐室分为硐室和组合式临时避险设施两部分。组合式临时避险设施采用钢板分块组合拼装式设计，与硐室本体分离开来，便于井下运输和安装，同时具有可拆卸，反复使用的优势。

（2） 该设施施工材质由原混凝土砖石改为钢构件后，井下运输工程量由原来的100 多车缩短为4 车，建设周期由原来的1 个月缩短为2 个工作日。相比传统的井下砖混式临时避难硐室，新型组合式临时避难硐室施工更为简洁、高效，施工难度和施工周期大幅度降低。

（3） 将临时避难硐室的硐室本体设计为梯形结构，两帮与巷帮呈135°夹角，设施与巷帮留有一定通风空间，避免了砖混式密闭空间易发生通风不畅、瓦斯积聚、超限的隐患。