為提高煤礦事故應(yīng)急救援水平,國家正大力建設(shè)煤礦井下緊急避險6大系統(tǒng),并將井下救生艙試點建設(shè)列為2010年安全生產(chǎn)工作重點任務(wù)。世界主要采煤國家對井下避難所的功能定位是什么,基本類型有哪些,有哪些規(guī)定和做法,處于一種什么樣的研發(fā)使用狀況,本文提供了最新信息。

煤礦井下避難所的功能定位和類型

世界主要采煤國家曾對煤礦事故做過詳細調(diào)查,在瓦斯爆炸、礦井火災(zāi)等惡性事故發(fā)現(xiàn)后,現(xiàn)場瞬間受到傷害死亡的礦工只占到一少部分,絕大多數(shù)遇難礦工是在應(yīng)急避險過程中,因不能逃離高溫、有毒有害氣體等災(zāi)區(qū)環(huán)境而窒息或中毒死亡的。

建立煤礦井下避難所,對保證遇險人員生命安全,減少災(zāi)害影響程度,具有對癥下藥之作用,這也是世界各主要采煤國家的通行做法。

各國煤礦井下避難所的功能定位是:井下發(fā)生煤與瓦斯突出、火災(zāi)、瓦斯煤塵爆炸、水害等災(zāi)變事故后,在逃生路徑被阻的情況下,為無法及時撤離的遇險人員提供一個安全的密閉空間。對外能夠抵御高溫煙氣,隔絕有毒有害氣體;對內(nèi)能為遇險人員提供氧氣、食物和水,去除有毒有害氣體,創(chuàng)造基本生存條件;并且能為應(yīng)急救援創(chuàng)造通信、監(jiān)測條件,贏得救援時間。

目前,世界主要采煤國家開發(fā)應(yīng)用的井下避難所主要有避難硐室和可移動式救生艙兩種基本類型。

避難硐室是在礦井避災(zāi)路線的井巷兩側(cè)地層中直接挖掘洞穴或利用兩條巷道間的聯(lián)絡(luò)巷,配備必要的避險設(shè)施設(shè)備而成。根據(jù)供氧方式,可分為鉆孔供氧式和自備氧式。前者利用貫穿巖層直達地表的大直徑鉆孔持續(xù)地輸送氧氣,并實現(xiàn)通信聯(lián)絡(luò),一般為永久性避難硐室;后者依靠自備的壓縮氧或化學(xué)氧,提供一定時間的氧氣,完成使命后所配備設(shè)備還可轉(zhuǎn)移到新的避難硐室中繼續(xù)使用。

可移動式救生艙是在井下發(fā)生災(zāi)變事故時,為遇險礦工提供應(yīng)急避險空間和生存條件,并可通過牽引、吊裝等方式實現(xiàn)移動,是適應(yīng)礦井采掘作業(yè)要求的避險設(shè)施。根據(jù)外殼材質(zhì),可移動式救生艙又可分為硬體式和軟體式。前者采用鋼鐵等硬質(zhì)材料制成,分為組裝式(艙體為組裝式結(jié)構(gòu))和整體式(艙體為一整體機械結(jié)構(gòu));后者采用阻燃、耐高溫帆布等軟質(zhì)材料制造,依靠快速自動充氣膨脹架設(shè)。

主要采煤國對設(shè)置避難所的要求

世界上的主要采煤國家,對煤礦井下避難所的設(shè)置、技術(shù)要求、維修管理和演練培訓(xùn)均有明確的法律規(guī)定,以保證煤礦具備必要的應(yīng)急避險保障能力。

南非

南非的礦山健康與安全規(guī)程規(guī)定,在長壁開采的工作面,750m內(nèi)的地點必須建立避難所;采用房柱式開采時,每1000m應(yīng)設(shè)置避難所。避難所選址必須考慮從工作地點到避難所的行走難易程度(如井巷高度、傾角、設(shè)施布置、人員方向迷失的可能性等),所需時間,隨身佩戴自救器的維持時間。

避難所應(yīng)能容納服務(wù)區(qū)域內(nèi)所有人員,且每人占有容積不小于0.6m3;應(yīng)采用兩道風門結(jié)構(gòu),以便形成風障,防止有毒有害氣體侵入;避難所必須備有供氧、通信、報警、自救器、飲用水、急救設(shè)備等,有效防護時間8~24h。

為幫助遇險人員在低可視環(huán)境下安全進入避難所,應(yīng)采用3種指示:聲指示——在避難所入口設(shè)置警報器;光指示——在避難所入口處設(shè)立報警燈;物理指示——從工作地點到避難所設(shè)置生命繩。

為保證避難所時刻處于完好狀態(tài),南非礦產(chǎn)法規(guī)定:避難所和其他安全設(shè)施需要定期檢查,專人維護,以保證井下作業(yè)人員在發(fā)生爆炸、火災(zāi)或水災(zāi)時,有足夠的逃生機會。

美國

2006年,美國西弗吉尼亞州政府率先對避難所做出規(guī)定,并實施產(chǎn)品州政府批準,規(guī)定避難所防護時間不得少于48h。

2008年12月,美國礦山安全健康監(jiān)察局(MSHA)發(fā)布救生艙條例,規(guī)定在2009年12月前,所有美國煤礦井下必須配備避難所,防護時間提高到96h。

美國礦山安全健康監(jiān)察局規(guī)定:避難所距離最近工作面不得超過300m;設(shè)置在工作面以外的避難所2個間隔不超過礦工1h的行進距離。避難所的容積應(yīng)足以容納所有井下工作人員,包括經(jīng)理、供應(yīng)商、檢測員及聯(lián)邦監(jiān)察員,只有在礦工30min或更短時間內(nèi)能夠到達地面的礦山可不設(shè)置避難所。

救生艙應(yīng)至少為每人提供1.4m2的平面空間和0.85~1.70m3的立體空間,并使體感溫度不超過95OF;救生艙內(nèi)O2應(yīng)在18.5%~23%之間;應(yīng)能監(jiān)測并有效清除CO、CO2、CH4等有毒有害氣體;應(yīng)配備雙向通信設(shè)施,存儲組件或給養(yǎng)的容器應(yīng)密封、防水及防鼠啃。

救生艙擺放位置和逃生路線應(yīng)在礦井平面圖和通風系統(tǒng)圖中準確標注;救生艙通道在任何時候都不得占用;救生艙應(yīng)有醒目的位置標記和指向標識,應(yīng)定期檢查和維護。

加拿大

加拿大采礦安全規(guī)程等規(guī)定,每個礦井必須設(shè)置固定式避難硐室或者移動式救生艙。

避難所的設(shè)置位置應(yīng)綜合考慮3方面因素:一是工作地點的特征,遇險人員難于正常出逃或距離安全出口較遠的地點、新開拓水平,新建礦井或者老礦重新開采時,應(yīng)考慮設(shè)置避難所;二是遇險人員抵達的難易程度,應(yīng)設(shè)置在正常避災(zāi)路線上,并保證巖體安全、支護良好,遠離可能存在危險的地區(qū),并方便救護隊到達;三是遇險人員抵達所需時間,應(yīng)盡可能靠近采掘工作區(qū)域,人員步行到達的時間不超過15~30min。

避難所的容量,必須容納當班工作的人數(shù),并考慮其他人員。防護時間應(yīng)根據(jù)礦山救護隊能夠到達的時間來確定。防護中應(yīng)將O2控制在19.5%~20.9%,CO2<0.5%。

澳大利亞

西澳州礦山安全和檢查規(guī)章規(guī)定,地下礦井中必須有明確的緊急情況預(yù)防措施,為遇險人員提供避難所和新鮮空氣。

避難所距工作地點的距離,應(yīng)不超過工人以人體適宜的身體狀態(tài)、使用自救器最大防護時間的50%、中等行進速度可以走出的最遠距離;應(yīng)遠離潛在巖崩、淹井、火災(zāi)、爆炸等危險的區(qū)域,并保證巖層穩(wěn)定、支護良好。

避難所的容量,應(yīng)能容納服務(wù)區(qū)域的所有工作人員,推薦為服務(wù)區(qū)域內(nèi)作業(yè)人數(shù)的2倍以上。

避難所應(yīng)配備通信設(shè)施及相關(guān)裝備,并應(yīng)考慮避險人員的心理安全。避難所可分為3種工作方式,即備用方式、外部支持和獨立方式,獨立方式應(yīng)至少維持36h。

避難所在井下首次安裝時應(yīng)進行實驗測試,包括真空測試、電源支持測試。使用后一個合理周期(6或12月)還應(yīng)檢測。應(yīng)按照制造商的要求對避難所進行經(jīng)常性檢查和維護,并作為日常工作的重點。

主要采煤國建設(shè)避難所的經(jīng)驗

國外一般規(guī)定,避難所的類型由煤礦企業(yè)根據(jù)自身的特點自主選擇,以滿足礦工避險需要為原則。

目前,南非煤礦以避難硐室為主,較少使用可移動式救生艙;美國煤礦以可移動式救生艙為主,共配備避難所1193臺(個),其中軟體式救生艙1000臺,硬體式救生艙123臺,避難硐室只有70個;加拿大煤礦井下避難硐室與可移動式救生艙配備比例約為1:5,使用的可移動式救生艙以硬體式為主;澳大利亞則使用“空氣呼吸器+加氣站”的避險設(shè)施,災(zāi)害事故發(fā)生后,遇險人員佩戴隨身攜帶的自救器,迅速跑到空氣呼吸器存放點換戴后逃生,對維持時間不足的空氣呼吸器,通過快速加氣站加氣,或者換佩后逃生。

研究分析南非、美國、加拿大和澳大利亞對礦山井下避難所的法律規(guī)定和做法,可以發(fā)現(xiàn),建立井下避難所,已是世界各主要采煤國家的硬性法律規(guī)定和通行做法,并須從礦井整體安全角度考慮避難所的布局、建設(shè)和管理。

井下避難所應(yīng)實現(xiàn)對礦井的全覆蓋,選擇避難所的類型時應(yīng)考慮所服務(wù)區(qū)域的特點及可能發(fā)生的主要災(zāi)害類型。設(shè)置時要考慮4方面因素,即:所服務(wù)區(qū)域的特點(空間結(jié)構(gòu)、危險源分布、作業(yè)類型等);災(zāi)變時期人員抵達難易程度、所需時間;隨身佩戴自救器的防護時間;巖體穩(wěn)定性和支護有效性。

避難所應(yīng)實現(xiàn)對所有下井人員的全容納,包括生產(chǎn)人員、管理人員及可能出現(xiàn)的臨時人員。有效防護時間不低于36~96h,具體應(yīng)根據(jù)礦井災(zāi)變時期應(yīng)急救援所需時間來確定。避難所應(yīng)由專人管理,確保始終完好、時刻能用,并將避難所安全使用作為員工培訓(xùn)和應(yīng)急演練的重要內(nèi)容,確保人人會用。

綜合分析國外可移動式救生艙的基本技術(shù)特點,可以發(fā)現(xiàn)以下共同特點:具備包括氣密性、隔熱性、供氧等生存保障性能,以及有害氣體去除、氣體監(jiān)測、通信指示等基本功能,具體指標不同。

防護時間一般為24~48h,美國礦山安全健康監(jiān)察局雖規(guī)定防護時間為96h,但尚未有救生艙取得其認證。

艙體強度方面未見抗爆、抗沖擊的具體指標,美國礦山安全健康監(jiān)察局規(guī)定要達到15psi(磅/平方英寸,相當于0.1Mpa),屬一般性強度。

關(guān)于可移動式救生艙的電源,美國、澳大利亞傾向于無源,南非采用鉛酸蓄電池。

在供氧方面,南非多采用化學(xué)制氧,美國、澳大利亞、加拿大則多用壓縮氧氣。

在艙內(nèi)通風方面,均應(yīng)具備促進艙內(nèi)空氣流動的相關(guān)措施,為防止人員進入救生艙時帶入大量有毒有害氣體,無論硬體式還是軟體式,基本都采用過渡倉結(jié)構(gòu)。隨著防護時間和環(huán)境適應(yīng)性要求的提高,降溫系統(tǒng)已成為救生艙的必要組件,現(xiàn)在世界上通行的主要有電力空調(diào)、蓄冰降溫、液態(tài)CO2汽化、通風降溫4種方式。

井下避難所等避險設(shè)施是煤礦安全保障系統(tǒng)的重要組成部分,建立完善的井下避難所等避險設(shè)施,體現(xiàn)了以人為本的安全理念和科學(xué)發(fā)展觀的客觀需要,也是煤礦安全生產(chǎn)的具體要求,世界各主要采煤國家的成功經(jīng)驗和做法,值得我國煤礦企業(yè)和相關(guān)管理部門認真分析、借鑒。(圖片由楊大明提供)

編輯 余茂君