煤礦井下緊急避險(xiǎn)體系研究

煤礦井下緊急避險(xiǎn)體系研究

煤炭事故主要包括磚瓦、屋頂、洪水、火災(zāi)、機(jī)械、炸藥燃燒和爆炸。其中，屋頂和壁面事故的數(shù)量最多，分別為37.72%和29.18%。我國(guó)煤炭95%以上是井工開采,在應(yīng)對(duì)煤礦危險(xiǎn)威脅面前,人類控制自然的能力有限,許多情況下,人們惟一的對(duì)策是迅速撤離危險(xiǎn)區(qū)域。根據(jù)事故統(tǒng)計(jì)和救援經(jīng)驗(yàn),礦井第一現(xiàn)場(chǎng)因爆炸、坍塌等瞬間死亡人員比例只有不到10%,絕大部分是因爆炸等造成周圍氧氣耗盡、高濃度有毒有害氣體、逃生路線阻斷無(wú)法撤到安全區(qū)或不能及時(shí)升井所致,形成人員傷亡的直接原因。產(chǎn)煤發(fā)達(dá)國(guó)家煤礦緊急避險(xiǎn)體系建設(shè)較為完善,起到保護(hù)礦工生命和提高應(yīng)急救援能力的作用,完成了煤礦事故發(fā)生率由高到低的轉(zhuǎn)變,進(jìn)入“高產(chǎn)量、低傷亡”階段。本文通過(guò)對(duì)產(chǎn)煤發(fā)達(dá)國(guó)家緊急避險(xiǎn)理論及應(yīng)用進(jìn)行分析,研究緊急避險(xiǎn)體系建設(shè)相關(guān)參數(shù)及救援案例,借鑒國(guó)外成功經(jīng)驗(yàn),提出國(guó)內(nèi)煤礦井下緊急避險(xiǎn)體系建設(shè)關(guān)鍵問(wèn)題及對(duì)策。1發(fā)達(dá)國(guó)家的緊急保障1.1緊急避險(xiǎn)設(shè)施加拿大自1928年Hollinger礦發(fā)生死亡39人的火災(zāi)后,就出現(xiàn)通過(guò)面罩供氧的初級(jí)避難硐室(密封起來(lái)的廢棄巷道,采用礦井壓風(fēng)系統(tǒng)提供呼吸空氣),最初沒(méi)有CO2吸收系統(tǒng),在密閉硐室內(nèi)不到10hCO2濃度達(dá)到25%,造成人員死亡。后來(lái)出現(xiàn)CO和CO2等有害氣體處理系統(tǒng),緊急避險(xiǎn)體系擴(kuò)展到救生艙、自救器、直通地面的通訊系統(tǒng)、避難硐室(救生艙)內(nèi)的食物、飲水及供氧系統(tǒng),加拿大通過(guò)立法形式強(qiáng)制礦山執(zhí)行。這一套理論已取得效果,2006年1月29日,加拿大薩斯喀徹溫省鉀鹽礦發(fā)生火災(zāi)事故,井下72名礦工逃進(jìn)井下“避難站”,被困36h后全部被救,避難所發(fā)揮重要作用7。南非20世紀(jì)70年代出現(xiàn)把壓風(fēng)管引入盲巷形式的簡(jiǎn)易避難所。緊急避險(xiǎn)研究主要針對(duì)礦井爆炸、火災(zāi)等事故,在距離工作面一定距離內(nèi)建設(shè)庇護(hù)所,配有通風(fēng)設(shè)備、救援電話、備用自救器和飲用水,礦工在逃生指示裝置的指引下,在便攜式自救器有效工作的時(shí)間內(nèi)撤離到最近的安全庇護(hù)所,等候救援。南非通過(guò)立法要求礦山企業(yè)建設(shè)安全避難所并納入應(yīng)急救援體系,井下避難所已是南非礦山應(yīng)急救援中一項(xiàng)成熟而有效的安全設(shè)施。2003年和2005年,南非兩個(gè)特大金礦先后發(fā)生停電和火災(zāi)事故,當(dāng)時(shí)一個(gè)礦井井下有3400多人,只死亡9人,救護(hù)隊(duì)從井下各個(gè)避難所內(nèi)救出280人;另一個(gè)礦井在2600人返回地面后,發(fā)現(xiàn)52人失蹤,兩天后在井下避難所找到,全部安然無(wú)恙7。澳大利亞自2000年一直使用可移動(dòng)式救生艙,還采用“自救器+中繼站”避險(xiǎn)設(shè)施。美國(guó)早期避險(xiǎn)理論始于避難硐室研究,在井下利用水泥砌塊建造避難隔離墻,或在巷道頂板和兩幫上懸掛隔離屏障形成隔離空間,供遇災(zāi)礦工避險(xiǎn)等待救援。這一原始避險(xiǎn)理論持續(xù)到2006年1月西弗吉尼亞州Sago煤礦爆炸事故,此次事故造成12名(1人當(dāng)場(chǎng)死亡、11人因窒息死亡)礦工遇難,西弗吉尼亞州政府率先對(duì)井下緊急避險(xiǎn)設(shè)施做出規(guī)定,并對(duì)救生艙產(chǎn)品實(shí)施州政府批準(zhǔn)。2006年《礦山改善和新應(yīng)急反應(yīng)法》突出了避難硐室(移動(dòng)救生艙)和應(yīng)急通訊系統(tǒng)在避險(xiǎn)救援中的作用,要求礦山經(jīng)營(yíng)者將井下避難所納入“應(yīng)急反應(yīng)方案”。此階段避險(xiǎn)理論認(rèn)為:避難硐室與救生艙結(jié)合使用,在礦井巷道兩側(cè)地層中直接挖掘或利用已有巷道建造而成,布置在主巷或逃生路線上,配備維持人員生存所必需的清新空氣、跟蹤定位、應(yīng)急通訊和食物,具備防止火災(zāi)及爆破等災(zāi)害能力,逃生路線要用反光材料制成。國(guó)外緊急避險(xiǎn)研究最初針對(duì)金屬礦,研究?jī)?nèi)容集中在井下避難硐室(救生艙)功能、布置原則、救援效果評(píng)價(jià)及通過(guò)何種方式加以實(shí)施,為災(zāi)害事故發(fā)生不可避免情況下井下礦工無(wú)法及時(shí)撤離時(shí),提供一個(gè)安全的避難場(chǎng)所,從而延長(zhǎng)救援時(shí)間,提高應(yīng)急救援的效果。目前澳大利亞、美國(guó)均能獨(dú)立生產(chǎn)避險(xiǎn)設(shè)施,其中MineARC、StrataSafetyProducts、Kennedy已走到行業(yè)的前列。2003~2009年美國(guó)、南非、中國(guó)煤礦死亡事故對(duì)比如表1所示。1.2緊急避險(xiǎn)系統(tǒng)澳大利亞、南非、加拿大、美國(guó)等礦業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家開展井下緊急避險(xiǎn)研究較早,加拿大、南非使用避險(xiǎn)設(shè)施已有多年歷史。早期的避險(xiǎn)設(shè)施主要指井下避難硐室,后期出現(xiàn)了救生艙、救護(hù)器等。各國(guó)緊急避險(xiǎn)體系功能定位:井下發(fā)生煤與瓦斯突出、火災(zāi)、瓦斯煤塵爆炸、透水、冒頂?shù)葹?zāi)變事故后,在逃生路徑被阻時(shí),為無(wú)法及時(shí)撤離的遇險(xiǎn)人員提供一個(gè)安全的密閉空間。對(duì)外能夠抵御高溫?zé)煔?隔絕有毒氣體;對(duì)內(nèi)能為遇險(xiǎn)人員提供氧氣、食物和水,去除有毒有害氣體,提供維持?jǐn)?shù)日的基本生存條件;并且能為應(yīng)急救援創(chuàng)造通信、監(jiān)測(cè)條件,贏得救援時(shí)間,最終實(shí)現(xiàn)安全脫險(xiǎn)。1.3可移動(dòng)救生艙硬式”生活質(zhì)量保障產(chǎn)煤發(fā)達(dá)國(guó)家煤礦井下緊急避險(xiǎn)體系基本包含:避難硐室(永久性、臨時(shí)性)、可移動(dòng)救生艙(硬體式、軟體式)、個(gè)人防護(hù)設(shè)施(自救器、便攜式氣體檢測(cè)儀)、供氧系統(tǒng)、應(yīng)急通訊系統(tǒng)、避險(xiǎn)標(biāo)識(shí)系統(tǒng)、培訓(xùn)演練系統(tǒng)及基于避險(xiǎn)設(shè)施的應(yīng)急救援預(yù)案等。美國(guó)要求礦山經(jīng)營(yíng)者的應(yīng)急救援預(yù)案必須得到政府管理機(jī)構(gòu)批準(zhǔn)。1.4對(duì)于不同維護(hù)時(shí)間的葉片,一般可建立2.避險(xiǎn)設(shè)施選擇與布置要考慮所服務(wù)區(qū)的特點(diǎn)及災(zāi)害類型,布置地點(diǎn)考慮離最近工作面距離、巖層性質(zhì)、自救器維護(hù)時(shí)間及遇災(zāi)人到達(dá)難易程度等因素,一般以自救器50%額度維護(hù)時(shí)間測(cè)算,自救器維護(hù)時(shí)間不低于30min。避險(xiǎn)設(shè)施位置及避災(zāi)路線標(biāo)識(shí)在礦圖上,保持避險(xiǎn)設(shè)施處于可用狀態(tài),美國(guó)還要求礦山經(jīng)營(yíng)者每季度至少培訓(xùn)演練一次。1.5硬體救生艙地球物理/地面產(chǎn)煤發(fā)達(dá)國(guó)家緊急避險(xiǎn)體系建設(shè)時(shí)間及功能參數(shù)各不相同,選用的避險(xiǎn)設(shè)施類型及標(biāo)準(zhǔn)各異,如表2所示。MSHA(minesafetyandhealthadministration)要求提供96h維護(hù)時(shí)間尚未得到驗(yàn)證,但36h已可達(dá)到;硬體救生艙采用腔體結(jié)構(gòu),面板為5mm厚的鋼板,中間充填隔熱材料,避難硐室墻體為1m厚水泥砌筑;在生命維持中,南非多采用貫通硐室與地面的鉆孔供氧方式;容納人數(shù)依據(jù)避險(xiǎn)設(shè)施類型有所不同,救生艙可容納8~40人、避難硐室50~80人,美國(guó)、南非對(duì)人均占有空間進(jìn)行了規(guī)定;實(shí)施形式上,各國(guó)均通過(guò)立法形式加以強(qiáng)制執(zhí)行,美國(guó)、南非、澳大利亞等還要求納入應(yīng)急救援方案;硐室(救生艙)內(nèi)要求密閉正壓,以防止外界有毒氣體侵入;避難設(shè)施動(dòng)力系統(tǒng),美國(guó)、澳大利亞傾向于救生艙無(wú)源動(dòng)力支持。2中國(guó)煤礦應(yīng)急救援系統(tǒng)建設(shè)2.1礦井緊急避險(xiǎn)國(guó)內(nèi)煤礦在采、掘工作面等易發(fā)生突出區(qū)域布置簡(jiǎn)易硐室,采用壓風(fēng)送氣,硐室不密封,也沒(méi)有食品、通訊等生命維持系統(tǒng),容納人數(shù)較少,屬于緊急避險(xiǎn)體系建設(shè)初級(jí)階段。發(fā)生事故后,這些初級(jí)避難硐室作用有限,煤礦企業(yè)對(duì)緊急避險(xiǎn)體系建設(shè)也不重視。2010年智利33名礦工被困井下69天后成功獲救,井下應(yīng)急避難所發(fā)揮了重要作用,受此案例啟發(fā),國(guó)家推出了國(guó)內(nèi)煤礦井下安全避險(xiǎn)“六大系統(tǒng)”建設(shè),要求加強(qiáng)“緊急避險(xiǎn)”研究與開發(fā)。礦用救生艙、避難硐室等緊急避險(xiǎn)設(shè)施的研發(fā)列入國(guó)家“十一五”科技支撐計(jì)劃,項(xiàng)目研究成果已在潞安礦業(yè)公司常村煤礦進(jìn)行了試點(diǎn)應(yīng)用。在“六大系統(tǒng)”建設(shè)中,“緊急避險(xiǎn)”系統(tǒng)最為困難,為此,國(guó)家安全監(jiān)管總局連續(xù)出臺(tái)了指導(dǎo)性文件,要求煤礦企業(yè)完善落實(shí)。國(guó)內(nèi)現(xiàn)有30余家企業(yè)參與避難硐室(救生艙)及配套設(shè)施研發(fā)及生產(chǎn),對(duì)緊急避險(xiǎn)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)、布置原則、產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)及系統(tǒng)實(shí)施提出有益建議和方法。2.2中國(guó)煤礦應(yīng)急救援系統(tǒng)建設(shè)的方法1緊急避險(xiǎn)建設(shè)中的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一國(guó)內(nèi)井下緊急避險(xiǎn)理論研究處于初級(jí)階段,國(guó)家層面的緊急避險(xiǎn)概念定義及功能尚無(wú)統(tǒng)一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),這有可能導(dǎo)致緊急避險(xiǎn)建設(shè)中的標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)定困難,影響系統(tǒng)功效發(fā)揮。緊急避險(xiǎn)系統(tǒng)建設(shè)缺乏立法形式的支持,煤炭企業(yè)執(zhí)行力度有限,因其投資風(fēng)險(xiǎn)較大導(dǎo)致中小煤炭企業(yè)自覺(jué)性不強(qiáng),需要國(guó)家層面立法支持。2緊急避險(xiǎn)體系避險(xiǎn)設(shè)施類型選擇、布置地點(diǎn),避險(xiǎn)標(biāo)識(shí)、自救器使用及供氧、飲水、食物、通信等配套系統(tǒng)的設(shè)置與維護(hù),是緊急避險(xiǎn)體系建設(shè)的重點(diǎn),要能覆蓋井下所有人員與區(qū)域。避難硐室與救生艙結(jié)合使用,布置時(shí)考慮距離最近工作面距離、遇災(zāi)人到達(dá)避難硐室(救生艙)難易程度、自救器50%額定維護(hù)時(shí)間等因素。煤與瓦斯突出礦井、易自燃礦井應(yīng)優(yōu)先建設(shè)避難硐室,同時(shí)加強(qiáng)自救互救、心理及避險(xiǎn)技能訓(xùn)練,確保避險(xiǎn)設(shè)施處于可用狀態(tài)。3危險(xiǎn)源感知、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與人員定位緊急避險(xiǎn)僅是加強(qiáng)煤礦安全保障基礎(chǔ)工作的硬件部分,不是萬(wàn)能的。避險(xiǎn)系統(tǒng)功能發(fā)揮應(yīng)與危險(xiǎn)源感知、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、自救與互救、應(yīng)急通訊與人員定位、避災(zāi)人員心理生理及避災(zāi)行為訓(xùn)練等相互兼容。必須開展基于緊急避險(xiǎn)系統(tǒng)的應(yīng)急救援新體系研究,制定科學(xué)的救援預(yù)案,打造熟悉避險(xiǎn)設(shè)施新型救援隊(duì)伍,建設(shè)富有中國(guó)煤礦特色的“ERP”應(yīng)急救援新體系。4建立安全文化產(chǎn)煤發(fā)達(dá)國(guó)家普遍重視企業(yè)安全文化建設(shè),澳大利亞對(duì)安全制度的自覺(jué)執(zhí)行確保了井工煤礦0死亡記錄。安全文化是管理思想的體現(xiàn),可以引導(dǎo)人們自覺(jué)地行動(dòng),彌補(bǔ)管理制度上的不足。“首選升井地面最安全、升井不能進(jìn)避難所”、“緊急避險(xiǎn)是生命保障系統(tǒng)最后一道防線”、“定期培訓(xùn)演練”、“避險(xiǎn)設(shè)施使用培訓(xùn)”等內(nèi)涵的避險(xiǎn)安全文化建設(shè)應(yīng)先期開展。3聚合資源,完善應(yīng)急救援體系1)緊急避險(xiǎn)體系建設(shè)對(duì)挽救礦工生命起到重要作用,能夠提高煤礦安全保障能力,避險(xiǎn)體系建設(shè)需要立法保障。2)避險(xiǎn)設(shè)施布置與維護(hù)是緊急避險(xiǎn)體系建