孫繼�
中國礦業大學（北京） 100083
摘要�提出避免逃生通道被堵的方法：構建不少�3條巷道（井），減少全部逃生通道被堵的概率；做到回風巷道（井）無機電設備，減少引爆瓦斯的火源；回風巷道不作行人巷道，減少了瓦斯爆炸等事故造成的人員傷亡。提出氧氣呼吸器接力逃生方法：在遇險人員逃生路線上每隔一定距離設置避難硐室，避難硐室內設置氧氣呼吸器。提出避難硐室自然降溫方法：當構建避難硐室的煤層或巖層溫度較低時，可通過避難硐室四周的煤、巖散熱，避難硐室既不需要裝備制冷設備，也不需要隔熱處理；有直通地面鉆孔的避難硐室，應由地面送風降溫，不必在避難硐室內設置制冷降溫裝置；避難硐室直通地面的鉆孔直徑宜為700mm, 這樣既增加了逃生通道，又利于地面送風降溫。提出抗災變能力強的管線布置方法：監測監控、人員定位、通信聯絡系統的電纜和光纜，壓風自救和供水施救管路埋入巷道。提出無壓氣噴淋的避難硐室構建方法。提出了由氧氣呼吸器、壓縮氧自救器、逃生通道、避難硐室、避災路線及指示和應急預案等組成的煤礦井下緊急避險系統�
煤礦井下安全避險“六大系統”完善了事故防治、安全避險和應急救援體系，是避免或減少事故傷亡和重特大事故發生的重要措施。煤礦井下安全避險“六大系統”包括用于瓦斯等災害防治和事故預警的監測監控系統；用于應急救援和遏制超定員生產的人員定位系統；用于遇險人員逃生和自救的緊急避險系統；為遇險被困人員提供新鮮空氣的壓風自救系統；為遇險被困人員提供飲用水的供水施救系統；用于通知井下作業人員避險、報告井下被困人員狀況的通信聯絡系統�
目前，全國國有重點煤礦已全部完成了監測監控、人員定位、通信聯絡、壓風自救和供水施救5大系統建設。但由于煤礦井下緊急避險一些關鍵技術問題還沒有解決，影響著煤礦井下緊急避險系統的建設。因此，有必要針對煤礦井下緊急避險關鍵技術問題進行研究�
煤礦井下緊急避險系統，是當煤礦井下發生事故時，為遇險人員提供逃生方法、通道、裝備和設施的系統，最大限度減少事故傷亡。因此，煤礦井下緊急避險系統應包括逃生方法、通道、裝備和設施等�
1 逃生通道的構�
煤礦井下發生瓦斯爆炸等事故時，遇險人員要盡快安全撤至地面，地面最安全 。因此，逃生通道是遇險人員安全撤至地面的首要條件�
為提高遇險人員逃生機會，除掘進工作面和臨時作業場所外，回采工作面等煤礦井下其他作業地點和巷道均應有不少�2條步行安全撤至地面的通道，并構建不少�3條巷道（井）。這樣，既減少了事故時所有逃生通道被堵的概率；又可做到正常生產時，通風、運煤、輔助運輸相互獨立，做到回風巷道（井）不兼作行人和運料巷道（井）。回風巷沒有機電設備，大大減少了引爆瓦斯的火源。回風巷不作行人巷道，減少了瓦斯爆炸等事故造成的人員傷亡。巷道等效斷面的增大、通風阻力的降低，在風量一定的條件下，風壓和風速較小，也利于防火和防塵�
對于開采深度較淺的礦井，可通過斜井和平硐，構建不少�2條步行安全撤至地面的通道。但對于開采深度較深的礦井，就難以構建不少于2條步行安全撤至地面的通道。立井深度較淺時，遇險人員可通過立井梯子間的人梯自行升井。立井深度較深時，遇險人員難以通過人梯自行升井，這就需要多個有提升機的立井；當瓦斯爆炸等造成部分提升系統損壞時，仍有可用于提升遇險人員的提升系統。有條件時，可構建用于緊急避險的立井及其提升系統，在井底構建防爆門，減少瓦斯爆炸等事故對立井提升系統的破壞；位于地面的提升機除兩路供電外，還備有柴油發電機組；提升罐籠一般位于地面，以減少爆炸沖擊波的影響�
加強巷道支護，提高抗爆炸沖擊波等能力，是減少瓦斯爆炸、煤塵爆炸、炸藥爆炸、頂板冒落、煤與瓦斯突出造成逃生通道被堵事件發生的有效方法�
取消木支護，取消竹蓖和荊芭等可燃物背幫，既是礦井防火的需要，也是防止礦井火災、瓦斯爆炸、煤塵爆炸、炸藥爆炸等事故造成逃生通道被堵的有效方法。采用木支護，采用竹蓖和荊芭等可燃物背幫，當發生礦井火災、瓦斯爆炸、煤塵爆炸、炸藥爆炸等事故時，這些支護材料會被燒毀，造成頂板冒落等，堵塞逃生通道�
2 氧氣呼吸器接力法
參考文�[孫繼�.煤礦井下緊急避險系統研�[J].煤炭科學技術，2011,39�1）：69-71]提出了經濟實用的自救器接力緊急避險方法：入井人員應佩戴壓縮氧自救器；在自救器所能提供的額定防護時間內，從采掘工作面等作業地點步行不能安全撤到地面的，必須在撤離路線上每隔一定距離設置避難硐室，避難硐室內應設置壓縮氧自救器，供遇險人員更換，保證遇險人員能安全撤至地面�
避難硐室除設置壓縮氧自救器外，還可設置氧氣呼吸器，以減少煤礦井下避難硐室數量、避難硐室的資金投入和維護量�
氧氣呼吸器又稱隔離式（或隔絕式）壓縮氧呼吸器，由存儲于高壓氣瓶中的壓縮氧供氧，呼吸系統與外界隔絕，儀器與人體呼吸系統形成內部循環。常用的氧氣呼吸器防護時間有2h�4h等，其防護時間遠遠大于壓縮氧自救器的30-45min。因此，使用氧氣呼吸器可以大大提高遇險人員非中繼逃生時間和行走距離，進而加大用于中繼的避難硐室間距，減少避難硐室數量。使�2h氧氣呼吸器較使用30 min壓縮氧自救器的中繼避難硐室間距提�4倍，可達4000m（具體根據井下巷道條件確定），大大減少了避難硐室數量�
為保證遇險人員會正確使用氧氣呼吸器和壓縮氧自救器，需要對下井人員進行必要的培訓�
3 避難硐室�CO入侵
為防�CO等有毒有害氣體進入避難硐室（或救生艙）內，用于遇險人員出入的門要采用氣密結構。為減少爆炸沖擊波等對門氣密性的破壞，需要設置兩道門。外側門采用向外開啟的防護氣密門，內側門為氣密門，兩道門之間為過渡艙�
為防止遇險人員開門進入避難硐室（或救生艙）時，外部CO等有毒有害氣體進入避難硐室（或救生艙）內，過渡艙內設有壓縮空氣幕、壓氣噴淋裝置和不少�2個單向排氣閥。每組遇險人員在過渡艙的噴淋時間不小�2min。壓縮空氣幕和壓氣噴淋所需的高壓空氣除由壓風自救系統供給外，還需由存儲在避難硐室（或救生艙）的高壓氣瓶供給，保證瓦斯爆炸等事故造成壓風管路損壞后，壓縮空氣幕和壓氣噴淋裝置的正常工作�
高壓空氣瓶是高壓容器，應盡量少用，避免由于高壓氣瓶及其管路等質量問題和維護不當，造成人員傷亡。減少高壓空氣瓶的使用，還可以提高避難硐室（或救生艙）的空間利用率�
壓縮空氣幕是防止外部CO等有毒有害氣體進入避難硐室（或救生艙）內的有效措施，為保證壓縮空氣幕的可靠性，壓縮空氣幕除由壓風自救系統供給外，還需由存儲在避難硐室（或救生艙）內的高壓氣瓶供給�
為減少高壓空氣瓶的使用，壓氣噴淋可以不使用高壓氣瓶。這是因為，遇險人員服裝所攜帶�CO等有毒有害氣體較少，不會給避難硐室（或救生艙）的生存艙室的空氣帶來致命的變化；遇險人員服裝所攜帶�CO等有毒有害氣體，還可被艙內的空氣凈化吸收系統逐步凈化和吸收。但每組進室（艙）的遇險人員不小�2min的噴淋時間，對等待在避難硐室（或救生艙）外的遇險人員，則可能是致命的2min�
4 避難硐室自然降溫
為防�CO等有毒有害氣體進入避難硐室，避難硐室通常采用氣密和正壓結構。為防止遇險人員進入氣密的避難硐室后，避難硐室內的溫度達到遇險人員難以忍受的溫度，避難硐室通常采用蓄冰制冷和高壓氣（液）體膨脹制冷等�
蓄冰制冷首先要將水制成冰，平時要維持冰的結冰狀態。因此，平時需要給電動制冷機供電，維護費用高，特別當瓦斯超過斷電濃度時，必須切斷制冷機的電源。蓄冰單元和制冷機還占據了較大空間�
高壓氣（液）體膨脹制冷是通過高壓氣（液）體膨脹吸熱制冷。高壓氣（液）體膨脹制冷具有無電源、維護量小、維護費用低等優點。但如果高壓氣瓶及其管路等有質量問題或維護不當，會造成人員傷亡。高壓氣瓶及熱交換裝置還占據了較大空間�
因此，避難硐室制冷降溫，不但增加了避難硐室的建造成本、維護成本、維護工作量，降低了空間利用率，還會帶來新的事故隱患，也不利于避難硐室的推廣應用�
避難硐室是否需要制冷降溫，要根據具體環境決定。當構建避難硐室的煤層或巖層溫度較低時，可通過避難硐室四周的煤、巖散熱；避難硐室既不需要裝備制冷設備，也不需要隔熱處理。這樣不但降低了避難硐室建造和維護成本、提高了空間利用率，而且減少了事故隱患，更便于推廣應用。當然，當構建避難硐室的煤層或巖層溫度較高時，比如大�35℃時，則應進行制冷降溫，并做隔熱處理。制冷降溫宜采用CO2膨脹降溫�
也可通過壓風自救系統向避難硐室壓入冷空氣，降低避難硐室溫度。由于平時避難硐室溫度較低，即使煤礦井下事故造成壓風管路損壞，事故后在一定的時間內，避難硐室內的溫度也不會過高�
有直通地面鉆孔的避難硐室，應由地面送風降溫，不必在避難硐室內設置制冷降溫裝置。直通地面的鉆孔直徑宜為700mm, 這樣既增加了逃生通道，使用提升裝置將避難硐室內的遇險人員提升至地面，又利于地面送風降溫�
5 監控、定位、通信、壓風和供水管線埋入
目前，煤礦安全監控系統的電纜、煤礦井下人員位置監測系統的電纜和光纜、煤礦井下調度通信系統的電纜、移動通信系統的電纜和光纜、廣播通信系統的電纜和光纜、壓風自救管路、供水施救管路，一般吊掛在巷道中。當煤礦井下發生瓦斯爆炸、煤塵爆炸、炸藥爆炸、頂板冒落、煤與瓦斯突出等事故時，將會造成這些電纜、光纜和管路的損壞，影響系統的正常使用�
為避免或減少瓦斯爆炸等事故對煤礦監測監控、人員定位、通信聯絡、壓風自救、供水施救系統的破壞和影響，應將煤礦安全監控系統的電纜、煤礦井下人員位置監測系統的電纜和光纜、煤礦井下調度通信系統的電纜、移動通信系統的電纜和光纜、廣播通信系統的電纜和光纜、壓風自救管路、供水施救管路埋入巷道，并提高這些電纜、光纜和管路的機械強度�
為避免火災等對這些電纜、光纜和非金屬管路的破壞和影響，用于煤礦安全監控、人員定位、通信聯絡系統的電纜外護套，除應采用阻燃材料外，還應耐高溫�
6 結論
煤礦井下發生瓦斯爆炸等事故時，遇險人員要盡快安全撤至地面，地面最安全。當巷道被頂板冒落物等堵塞，遇險人員無法安全撤至地面時，應進入避難硐室躲避，等待救援�
煤礦井下緊急避險系統是遇險人員安全撤至地面和安全避險的重要保障。煤礦井下緊急避險系統由壓縮氧自救器、氧氣呼吸器、逃生通道、避難硐室、避災路線及指示和應急預案等組成�
逃生通道是遇險人員安全撤至地面的首要條件。因此，煤礦井下應構建多個通往地面的巷道。當發生事故時，所有通往地面的巷道都被頂板冒落物堵死的概率就會大大降低，同時，也利于瓦斯防治、防火和防塵。取消木支護，取消竹蓖和荊芭等可燃物背幫，加強巷道支護，不但是防火和頂板事故防范的需要，也是防止逃生通道被堵死的需要�
入井人員要攜帶壓縮氧自救器，當井下發生瓦斯爆炸等事故時，遇險人員應使用壓縮氧自救器盡快撤至地靀當作業地點距地面較遠、壓縮氧自救器防護時間不能保證遇險人員安全撤至地面時，要分別根據壓縮氧自救器和氧氣呼吸器的防護時間，設置避難硐室。避難硐室中應設置一定數量的氧氣呼吸器或壓縮氧自救器，供途經這里的遇險人員更換。采用氧氣呼吸器接力，可以延長避難硐室的間距，減少避難硐室的建設數量、建設成本和維護量�
為防止更換氧氣呼吸器或壓縮氧自救器時，遇險人員受�CO等有毒有害氣體傷害，避難硐室應采用氣密和正壓結構，防止外�CO�CH4等有毒有害氣體進入，這也是防止避難硐室瓦斯積聚的需要�
為防止遇險人員進入避難硐室時，外部CO等有毒有害氣體進入避難硐室，避難硐室要設置壓縮空氣幕，并由壓風自救系統和高壓空氣瓶雙保險供氣�
由于避險人員服裝所攜帶�CO等有毒有害氣體有限，為減少高壓空氣瓶的使用，避難硐室的壓氣噴淋可以不使用高壓氣瓶。特別是，進入避難硐室的每組遇險人員需要不小于2min的噴淋時間，會使等待在避難硐室（或救生艙）外的避險人員沒有逃生機會�
當構建避難硐室的煤層或巖層溫度較低時，避難硐室可以不采用制冷降溫措施，可以利用避難硐室四周煤巖散熱。這樣不但避免了制冷裝置帶來的新的事故隱患，而且降低了避難硐室建造成本和維護工作量，提高了避難硐室空間利用率。也可通過壓風自救系統向避難硐室壓入冷空氣，降低避難硐室溫度。由于平時避難硐室溫度較低，即使煤礦井下事故造成壓風管路損壞，事故后在一定的時間內，避難硐室內的溫度也不會過高。有直通地面鉆孔的避難硐室，應由地面送風降溫，不必在避難硐室內設置制冷降溫裝置�
為保持避難硐室與其他5大安全避險系統的有效連接，提高監測監控、人員定位、通信聯絡、壓風自救、供水施救系統的抗災變能力，應將煤礦安全監控系統的電纜、煤礦井下人員位置監測系統的電纜和光纜、煤礦井下調度通信系統的電纜、移動通信系統的電纜和光纜、廣播通信系統的電纜和光纜、壓風自救管路、供水施救管路埋入巷道，并提高這些電纜、光纜和管路的機械強度�
作者簡介：孫繼平（1958—），男，山西翼城人，教授，博士，博士生導師，中國礦業大學（北京）副校長；作為第1完成人獲國家科技進步二等�2項、省部級科技進步一等獎6項；作為�1完成人主持制定中華人民共和國煤炭行業和安全生產行業標�26項；主持制定《煤礦安全規程》第三章通風安全監控；作為第一作者或獨立完成著作10部，發表論文100余篇（其中被SCI�EI檢索的第1作者論�60余篇）；作為第一發明人獲國家專利權和軟件著作�17項�
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