煤礦井下可移動式救生艙研究及開發(fā)立項(xiàng)報(bào)告

煤礦井下可移動式救生艙的研究和開發(fā)立項(xiàng)報(bào)告立項(xiàng)的背景，煤礦安全形勢及國內(nèi)國際對煤礦救生艙的安全要求國際國內(nèi)煤礦井下救生艙的現(xiàn)狀煤礦井下可移動救生艙研發(fā)主要內(nèi)容：結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、關(guān)鍵技術(shù)和總體要求山東礦機(jī)集團(tuán)的研發(fā)和制造實(shí)力項(xiàng)目的實(shí)施計(jì)劃和投資一、 立項(xiàng)的背景，煤礦安全形勢及國內(nèi)國際對煤礦救生艙

的要求作為能源消費(fèi)大國，煤炭在我國能源生產(chǎn)的大格局中占有絕對的比重，達(dá)到近70%。我國的煤炭產(chǎn)量雖然只占世界煤炭產(chǎn)量的1/3，但是煤礦礦難死亡人數(shù)占世界煤礦事故死亡人數(shù)的4/5。世界每發(fā)生20起導(dǎo)致死亡人數(shù)最多的煤礦災(zāi)難中，就有8起發(fā)生在中國，頻繁的礦難不僅造成了許多家庭破裂的同時(shí)也嚴(yán)重影響了中國的國際形象。在人本理念成為世界發(fā)展潮流的大環(huán)境下，積極開展礦山安全保障技術(shù)的研究與開發(fā)，不僅是我國建設(shè)和諧社會的必然要求，更是時(shí)刻遭受礦機(jī)災(zāi)害危險(xiǎn)的煤礦工人的迫切愿望。我國礦井災(zāi)難中，瞬間死亡人員比例只有不到10%，而高達(dá)90%以上的人員傷亡都發(fā)生在事故放生后形成的高溫、缺氧、毒氣彌散等環(huán)境。研究開發(fā)井下可移動式救生艙意義重大，可為礦井發(fā)生事故后無法及時(shí)撤離的礦工提供一個(gè)安全的密閉空間，對外能夠抵御爆炸沖擊、高溫?zé)煔?，隔絕有毒有害氣體，躲避冒頂，對內(nèi)能為被困礦工提供氧氣、食物、水，去除有毒有害氣體，贏得較長的生存時(shí)間，同時(shí)通過艙內(nèi)通訊監(jiān)測設(shè)備，引導(dǎo)外界救援。井下可移動式救生艙應(yīng)當(dāng)有如下的功能：防火、防水、防毒、防爆、防高溫、防冒頂、為礦工提供較長時(shí)間的生命保障和通訊。目前許多國家都有國家或地方的關(guān)于救生艙的法規(guī)，如：美國、加拿大、澳大利亞等。美國聯(lián)邦政府礦山安全與健康管理局（MSHA）有關(guān)避難艙的最終法案與2009年3月生效，被公認(rèn)為全球煤礦救生艙領(lǐng)域最嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，在這一法案中，有許多令人矚目的規(guī)定：提供可供生存96小時(shí)的可呼吸空氣在滿員的情況下其表觀溫度不可超過華氏95（攝氏35）度必須具備氣密過渡艙位置：距離最近的工作面不超過305M最小空間：采高1.22~1.37M時(shí)，每個(gè)避險(xiǎn)的礦工必須占有1.49立方米的空間培訓(xùn)：必須對所有礦工進(jìn)行適當(dāng)?shù)呐嘤?xùn)，從而使每位礦工在事故突發(fā)時(shí)得以迅速進(jìn)入救生艙山東省煤炭工業(yè)局對山東省煤礦的安全生產(chǎn)極為關(guān)注，多年來采取實(shí)施了許多嚴(yán)格有效的管理措施和規(guī)定，對煤礦生產(chǎn)安全進(jìn)行了嚴(yán)格的監(jiān)管，對于煤礦井下生產(chǎn)安全保障技術(shù)和設(shè)備的開發(fā)及使用做了大量積極的參與、支持和促進(jìn)工作。時(shí)代的發(fā)展對煤礦安全生產(chǎn)提出了新的要求，為了保障山東省和國內(nèi)的煤礦安全生產(chǎn)，山東省煤炭工業(yè)局建議和山東礦機(jī)集團(tuán)股份有限公司聯(lián)合研發(fā)煤礦井下可移動式救生艙，為井下礦工工作場所的安全提供一種有效地救生設(shè)備。按照為每個(gè)井下礦工提供一個(gè)避險(xiǎn)救生的空間來計(jì)算，考慮到中國龐大數(shù)量的煤礦，井下可移動時(shí)救生艙的市場空間巨大，估計(jì)至少800億以上（按照1萬個(gè)礦，每個(gè)礦用10個(gè)可容納20人的救生艙，每個(gè)救生艙80萬元計(jì)算）。項(xiàng)目的實(shí)施會產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益并帶來巨大和社會效益。二、 國際國內(nèi)煤礦井下救生艙的研發(fā)和生產(chǎn)現(xiàn)狀與國內(nèi)煤礦緊迫的安全形勢和對井下救生艙迫切的需求形成鮮明對照的是我國在礦井救生艙方面的研究和開發(fā)嚴(yán)重滯后，只是在最近幾年才開始這方面的開發(fā)和研究。在國內(nèi)，2008年以前礦井用救生艙在中國還是一個(gè)空白。目前在國內(nèi)只有北京科技大學(xué)和潞安礦務(wù)局聯(lián)合開發(fā)的礦用可移動式救生艙首次進(jìn)行了全模擬井下災(zāi)變環(huán)境下的96小時(shí)試驗(yàn)，通過了中國煤炭工業(yè)協(xié)會組織的國內(nèi)安全技術(shù)領(lǐng)域的專家、院士對其進(jìn)行的鑒定。蓄電池作動力-防爆型救生艙內(nèi)所有電器設(shè)備的供電依靠外掛動力站，正常情況下在供電的同時(shí)也給動力站內(nèi)部的蓄電池充電。當(dāng)事故發(fā)生導(dǎo)致礦用電源中斷時(shí)，動力站通過大容量鉛酸電池向艙內(nèi)供電。對于有毒氣體清除用的空氣凈化器，此救生艙采用防爆風(fēng)機(jī)，使用化學(xué)藥劑來清除CO、CO2、和硫化氫。此方案使用一種蓄能式空調(diào)系統(tǒng)，此系統(tǒng)由外部的防爆制冷機(jī)、內(nèi)部的蓄冰箱和防爆風(fēng)機(jī)組成，外部防爆機(jī)組與礦山電源連接，正常情況下利用礦山電源維持艙內(nèi)空氣調(diào)節(jié)裝置的冰量；災(zāi)變狀態(tài)下外部機(jī)組即使被毀壞，艙內(nèi)的空氣調(diào)節(jié)裝置所儲存的冰量仍能獨(dú)立工作，控制艙內(nèi)的溫度和濕度。他們發(fā)明了多功能的監(jiān)控和通信一體化

裝置，功能齊全，實(shí)現(xiàn)了視頻通信和語音通信的一體化傳輸。國際上近些年，以美國和澳大利亞的救生艙生產(chǎn)商為代表的救生艙行業(yè)加快了煤炭井下救生艙的研究和開發(fā)，它們在相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域有明顯的領(lǐng)先優(yōu)勢。主要的開發(fā)制造商有美國的STRATA（斯塔特）、MHSS（美國礦山健康及安全方案公司 ）、CARBONOKS和澳大利亞的MINEARC。MineARC目前是全球最大的煤炭和非煤礦山救生艙供應(yīng)商，2009年研制成功CoalSAFE煤礦安全型應(yīng)急救生艙（薄煤層型、厚煤層型），采用世界上獨(dú)一無二的新型專利技術(shù)——液態(tài)二氧化碳驅(qū)動、氣體濾清及空調(diào)降溫集成系統(tǒng)（MARCis?），設(shè)備獨(dú)立運(yùn)行時(shí)間長達(dá)100小時(shí)，MineARC設(shè)計(jì)生產(chǎn)的CoalSAFE煤礦安全型應(yīng)急救生艙集一氧化碳、二氧化碳濾清和空調(diào)降溫于一體，通常狀況下（非災(zāi)害條件），救生艙與礦井 /隧道的空氣供給設(shè)備相連接，氣流穿越救生艙可實(shí)現(xiàn)降溫。一旦該氣流供給失?。ㄈ鐭o法獲得壓縮空氣），MARCis?，即氣體濾清和空調(diào)降溫集成系統(tǒng)將確保救生艙各項(xiàng)功能的正常運(yùn)行。該系統(tǒng)動力源為液態(tài)二氧化碳，操作簡便，安全可靠。艙內(nèi)溫度可控制在 30C1.以內(nèi)。1.MineARC救生艙配備呼吸用氣（氧氣）三重供給系統(tǒng)：經(jīng)過濾和消聲處理的的地面壓縮空氣。通常狀況下（非災(zāi)害條件），救生艙與壓縮空氣供給設(shè)備相連接，壓縮空氣不但能夠?yàn)楸茈U(xiǎn)人員提供充足的氧氣，還可自動激活救生艙洗氣程序，密封艙體以及艙內(nèi)外正負(fù)壓差阻止了廢氣的回流。壓縮空氣將經(jīng)過：1"自動濾水裝置、1"自動濾塵裝置、1"自動濾油裝置、控制器及消音器2.醫(yī)用氧氣。當(dāng)?shù)孛鎵嚎s空氣供給無法實(shí)現(xiàn)，高壓氧氣鋼瓶會立即供氧，所有調(diào)節(jié)閥門都經(jīng)過預(yù)置，用戶操作起來極為方便。3.氧燭。MineARC絕大多數(shù)救生艙型都配置氧燭。每支氧燭可提供20人最少6小時(shí)的呼吸用氧（人數(shù)越少，時(shí)間越長。反之亦然）氧燭點(diǎn)燃之后可產(chǎn)生高純度氧氣，其保質(zhì)期長，占用空間小，安全性能高等優(yōu)點(diǎn)使之常被運(yùn)用于潛艇、航天系統(tǒng)、人員救護(hù)等工作環(huán)境中。美國STRATA公司的技術(shù)中清除CO2的方案是由壓縮空氣瓶中的壓縮空氣作動力驅(qū)動風(fēng)扇，艙內(nèi)空氣流經(jīng)堿石灰藥盒吸附CO2。冷卻采用化學(xué)冰袋制冷。美國MHSS公司的有毒氣體清除技術(shù)是由電池作動力驅(qū)動風(fēng)扇，艙內(nèi)空氣流經(jīng)堿石灰藥盒吸附CO2。冷卻技術(shù)是用液體CO2低溫冷卻裝置進(jìn)行制冷，液體CO2貯存在高壓瓶中，高壓瓶的數(shù)量按照供冷量來確定?，F(xiàn)在這些國外的救生艙制造商的目光開始瞄準(zhǔn)中國市場，他們已經(jīng)出現(xiàn)在中國煤炭和煤機(jī)行業(yè)的展會上。面對潛力巨大的目前幾乎是空白的中國煤礦井下救生艙市場，迫切需要我們掌握先機(jī)，盡快的研發(fā)出適合中國煤礦實(shí)際需求的多種規(guī)格和類型的井下可移動式救生艙。三、 煤礦井下救生艙研發(fā)的主要內(nèi)容：結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、關(guān)鍵

技術(shù)和總體要求開發(fā)煤礦井下移動式救生艙，要在以下的幾個(gè)方面進(jìn)行研究和試制：1、 艙體類型和結(jié)構(gòu)的研究類型：整體式和組合式結(jié)構(gòu)：在以下幾個(gè)方面對艙體的結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究殼體：包括外殼、絕熱層材料及內(nèi)殼，要求：氣密、耐爆炸和沖擊、可以承受超過 500C的高溫，能保證長時(shí)間的密封和與外部的隔絕。入口氣密隔間救生主艙（生存艙）設(shè)備艙外掛防爆動力艙（防爆外殼+鉛酸電池組、充電器）2、救生艙內(nèi)部系統(tǒng)的研究，包括如下的系統(tǒng)：供氧系統(tǒng)有毒氣體清除系統(tǒng)（二氧化碳、一氧化碳、硫化氫等）空調(diào)系統(tǒng)（溫度和濕度）有毒氣體檢測系統(tǒng)通訊系統(tǒng)衛(wèi)生及廢物處理：干式廁所，化學(xué)處理廁所3、 煤礦井下可移動救生艙的關(guān)鍵技術(shù)煤礦井下可移動救生艙的關(guān)鍵技術(shù)在于如何在無外部供電的情況下保持長時(shí)間的生命維持系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)，至少要保證96小時(shí)以上，而且整個(gè)生命維持系統(tǒng)是本質(zhì)安全型或是防爆型的。包括如下的幾個(gè)子系統(tǒng)方面的研究：本質(zhì)安全型或防爆型氧氣供應(yīng)系統(tǒng)的長時(shí)間的可靠運(yùn)轉(zhuǎn)本質(zhì)安全型或防爆型有毒氣體清除系統(tǒng)的長時(shí)間可靠運(yùn)轉(zhuǎn)本質(zhì)安全型或防爆型空調(diào)系統(tǒng)的長時(shí)間可靠運(yùn)轉(zhuǎn)本質(zhì)安全型或防爆型通信和檢測系統(tǒng)的可靠運(yùn)轉(zhuǎn)4、總體要求本質(zhì)安全或防爆；可靠；長時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)的生命維持系統(tǒng)和通訊和檢測（至少100小時(shí)）；操作容易；啟動迅速（在20秒之內(nèi)就可以啟動生命支持系統(tǒng)）。四、 山東礦機(jī)集團(tuán)的研發(fā)和制造實(shí)力山東礦機(jī)集團(tuán)股份有限公司始建于1955年，公司下設(shè)山東礦機(jī)萊蕪煤機(jī)有限公司、北京三礦通科技有限公司、新疆昌煤礦機(jī)有限公司、濰坊科爾建材機(jī)械有限公司4個(gè)控股子公司，現(xiàn)擁有總資產(chǎn)13億元，占地面積1200畝，廠房建筑面積31萬平方米，職工1780人。2009年公司已實(shí)現(xiàn)銷售收入10.56億元，利稅1.87億元，其中利潤0.98億元，上繳稅金0.87億元。山東礦機(jī)集團(tuán)股份有限公司是我國重要的煤炭機(jī)械制造業(yè)骨干企業(yè)，是山東省煤礦機(jī)械設(shè)備制造基地，山東省高新技術(shù)企業(yè)，山東礦機(jī)集團(tuán)技術(shù)研發(fā)中心是山東省煤炭機(jī)械工程技術(shù)研究中心。企業(yè)規(guī)模、市場占有率、產(chǎn)品技術(shù)水平、產(chǎn)品研發(fā)水平、綜合配套能力均處于行業(yè)領(lǐng)先地位。企業(yè)通過了ISO9001：2008質(zhì)量管理體系認(rèn)證。公司下設(shè)液壓支架制造部、綜合煤機(jī)設(shè)備制造部、普通煤機(jī)設(shè)備制造部、皮帶機(jī)輸送機(jī)制造部、洗選煤設(shè)備制造部、單體液壓支柱制造部6個(gè)制造部和圓環(huán)鏈、工程缸2個(gè)生產(chǎn)廠。主要產(chǎn)品是煤礦井下綜合機(jī)械化采煤設(shè)備，產(chǎn)品包括：井下巷道掘進(jìn)機(jī)、液壓牽引和電牽引采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)、皮帶輸送機(jī)、各種類型液壓支架。其他產(chǎn)品包括：單體液壓支柱、千斤頂及各種工程油缸、金屬頂梁、圓環(huán)鏈、引進(jìn)德國和意大利先進(jìn)技術(shù)的成套煤矸石及頁巖成套空心磚制磚設(shè)備等產(chǎn)品。山東礦機(jī)集團(tuán)技術(shù)研發(fā)中心是山東省煤炭機(jī)械工程技術(shù)研究中心。中心下設(shè)支護(hù)設(shè)備研究所、刮板輸送機(jī)研究所、皮帶機(jī)研究所、采掘機(jī)械研究所、洗選設(shè)備研究所、工業(yè)鏈條研究所、傳動設(shè)計(jì)室、工程缸設(shè)計(jì)室、成套設(shè)備配套室等專業(yè)設(shè)計(jì)研究機(jī)構(gòu)，擁有各類專業(yè)技術(shù)人員561名，設(shè)計(jì)全部采用CAD模塊化設(shè)計(jì)，三維實(shí)體造型的動態(tài)分析和關(guān)鍵元部件的有限元分析，利用應(yīng)力應(yīng)變儀對關(guān)鍵元部件的受力進(jìn)行測試驗(yàn)證等先進(jìn)手段，既能保證設(shè)計(jì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求，又能保證設(shè)計(jì)產(chǎn)品的性能和可靠性。企業(yè)注重人才戰(zhàn)略，以人為本，不斷增強(qiáng)技術(shù)人員隊(duì)伍和不斷提高技術(shù)人員水平，現(xiàn)在技術(shù)人員中博士、碩士學(xué)位的8人，高級工程師29名、工程師72名。企業(yè)現(xiàn)有研發(fā)人員237人，占集團(tuán)公司職工的比例為13.31%，研發(fā)人員中具有本科以上學(xué)歷占86.8%，并與中國礦業(yè)大學(xué)、北京科技大學(xué)、山東科技大學(xué)、等院校共同建立了多種形式的產(chǎn)、學(xué)、研合作。山東礦機(jī)集團(tuán)股份有限公司四種型號的液壓支架被國家知識產(chǎn)權(quán)局受理專利申請，在軟件方面公司也有較高的研發(fā)能力，有三項(xiàng)研發(fā)被國家版權(quán)局計(jì)算機(jī)軟件著作權(quán)登記。去年以來公司新研發(fā)的多種新型煤機(jī)產(chǎn)品在在技術(shù)性能上屬于行業(yè)領(lǐng)先，屬于國內(nèi)領(lǐng)先或國內(nèi)先進(jìn)水平，如：薄煤層大功率、高可靠性刮板輸送機(jī)，SGZ1000/2X700中雙鏈刮板輸送機(jī)及其配套的刮板轉(zhuǎn)載機(jī)，SKHL-250S型自動閃光對焊機(jī)，MG300-700D采煤機(jī)等。山東礦機(jī)集團(tuán)股份有限公司擁有各類工藝設(shè)備3435臺、套，配有高精度數(shù)控加工中心、鏜銑加工中心、工業(yè)機(jī)器人、火焰淬火機(jī)床、數(shù)控電火花線切割機(jī)床、先進(jìn)的樹脂砂鑄造成套設(shè)備、可控氣氛熱處理設(shè)備等國內(nèi)外先進(jìn)的加工生產(chǎn)和工藝設(shè)備，有力的保證了高品質(zhì)的加工制造能力。五、 項(xiàng)目的實(shí)施計(jì)劃1、 組織領(lǐng)導(dǎo)：（1）、項(xiàng)目領(lǐng)導(dǎo)小組：組長：卜昌森，山東省煤炭工業(yè)局局長副組長：喬乃琛，山東省煤炭工業(yè)局副局長趙篤學(xué)，山東礦機(jī)集團(tuán)股份有限公司董事長兼總經(jīng)理組員：黃傳福，省煤炭局規(guī)劃發(fā)展處處長嚴(yán)風(fēng)春，山東礦機(jī)集團(tuán)股份有限公司副總經(jīng)理肖林，山東礦機(jī)集團(tuán)股份有限公司副總工程師（2）、項(xiàng)目技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)小組：組長：趙篤學(xué)，山東礦機(jī)集團(tuán)股份有限公司董事長兼總經(jīng)理副組長：嚴(yán)風(fēng)春，山東礦機(jī)集團(tuán)股份有限公司副總經(jīng)理肖林，山東礦機(jī)集團(tuán)股份有限公司副總工程師組員：待定2、 階段和時(shí)間安排：第一階段：立項(xiàng)：2010年5月初第二階段：項(xiàng)目研發(fā)人員組織及項(xiàng)目調(diào)研：2010年5月初-2010年6月底第三階段：項(xiàng)目總體、關(guān)鍵系統(tǒng)和關(guān)鍵技術(shù)方案：2010

年7月底第四階段：技術(shù)研發(fā)和設(shè)備試制：2010年8月初-11月底第五階段：提交樣機(jī)：2010年12月底3、關(guān)鍵系統(tǒng)和關(guān)鍵技術(shù)的攻關(guān)協(xié)作：充分利用山東礦機(jī)集團(tuán)的研發(fā)技術(shù)隊(duì)伍和技術(shù)基礎(chǔ)，與國內(nèi)外的著名高校、科研機(jī)構(gòu)和專業(yè)廠家合作，與國內(nèi)外掌握相關(guān)領(lǐng)域最先進(jìn)技術(shù)的科研院所合作，在消化和吸收的基礎(chǔ)上，研究和開發(fā)具有國內(nèi)領(lǐng)先或國際先進(jìn)水平的煤礦井下可移動式救生艙及關(guān)鍵系統(tǒng)和關(guān)鍵技術(shù)。4、 項(xiàng)目投資預(yù)計(jì)項(xiàng)目總投資1.5億元人民幣目錄目錄 13目錄 13錯(cuò)誤！未定義書簽錯(cuò)誤！未定義書簽錯(cuò)誤！未定義書簽錯(cuò)誤！未定義書簽錯(cuò)誤！未定義書簽錯(cuò)誤！未定義書簽錯(cuò)誤！未定義書簽錯(cuò)誤！未定義書簽錯(cuò)誤！未定義書簽錯(cuò)誤！未定義書簽錯(cuò)誤！未定義書簽錯(cuò)誤！未定義書簽錯(cuò)誤！未定義書簽錯(cuò)誤！未定義書簽錯(cuò)誤！未定義書簽錯(cuò)誤！未定義書簽、八前言 第一章礦井概況 1.1礦區(qū)概況 1.1.1交通位置 1.1.2地形地貌 地表水 1.1.4氣象及地震 地質(zhì)構(gòu)造與煤層賦存1.2.1地質(zhì)構(gòu)造 錯(cuò)誤！未定義書簽煤層 錯(cuò)誤！未定義書簽礦井開拓 錯(cuò)誤！未定義書簽1.3.1井田境界 錯(cuò)誤！未定義書簽儲量 錯(cuò)誤！未定義書簽礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限 錯(cuò)誤！未定義書簽礦井