CN102140928A - 隧道式井下事故逃生系统 - Google Patents

Abstract

一种应对矿井塌方，能迅速完成局部清理坍塌岩土以打开救援通道，营救被困矿工的方法。它是当矿井井下突发事故并大面积塌方，井下作业面被瞬时封闭与外界隔绝，正在开采作业的矿工被深困井下的紧急情况下，地面救援人员运用快速方法打通一条机械隧道并经隧道深入事故现场，以最快的速度接近被困人员，实施救助并使被困矿工脱离险境，迅速组织升井逃生的方法。

Description

隧道式井下事故逃生系统

所属技术领域

本发明涉及一种矿井灾难性事故发生时帮助被困人员逃生的救援系统。

技术背景

中国是一个产煤大国，又是一个严重依赖煤炭能源的国家，同时也是矿难大国。近年来，煤矿大事故、特大事故发生频率居高不下，事故死亡人数和事故造成的经济损失也愈来愈大，各种统计数字让人触目惊心。突发事故令井下矿工被困，又因得不到及时解救而群死群伤的恶性事件屡屡发生，导致少则数人，多则数十人乃至上百人数百人顷刻之间被深困井下。由于厚达几十米，甚至数百米的地层覆盖，一切电讯信号被屏蔽，顷刻之间井下与外部世界完全断绝了联系。他们在灾难来临后，面对恶劣环境，常常很快缺氧、断炊断水、伤者得不到急需的药品救治，很多人在极度痛苦中连续忍受长达数日的环境和心理煎熬后，终究等不到地面救援人员到来的一刻，就在饥渴、伤痛、恐惧和绝望中丧生。频发的煤矿事故酿成了一幕幕哀鸿遍野的人间悲剧，然而这个已困扰人类数百上千年的老问题至今未能得到解决，解决矿难发生后的营救问题，以往仅能采用一些被动的原始落后的办法，自然是收效甚微，每一起重大井下事故后留下的却依然是一连串让人痛心的伤亡数字。

矿难频发，使广大矿工的权利难以得到维护，严重影响我们党和政府的良好形象。煤矿安全依然是制约煤炭生产的瓶颈、更是一件人命关天的大事。多年来，虽然各级政府和安全管理部门从加强制度建设和安全管理、改进和提高 安全防范设施等方面入手，天天讲，月月抓，却因为没有一套有效防治矿难和解救矿难的办法而收效甚微。迅速有效实施救助，尽可能快地拯救井巷被困人员的生命，尤其是找到一种能有效帮助被困矿工迅速逃离险境，以最大限度减少人员伤亡的方法，已经成为迫在眉睫，亟待解决的重大课题。

继《管道式井下事故紧急救援系统》(发明人：沈忠毅，专利申请号：200710118772.5)从技术上解决了有效延长被困人员生命的难题后，《隧道式井下事故逃生系统》是本发明人重点针对大面积塌方后脱险逃生的又一项实用发明。与管道式救援系统所解决的问题略有不同，管道式救援系统的目的在于“延长生命等待获救”，而隧道式逃生系统重点要解决的是被困矿工紧急逃生的难题，这是两项技术相对简单，可普遍运用于各类大中小型煤矿，经济实用而效果异常显著的发明，此前并无相关或类似的背景技术可供借鉴。完全有理由相信，作为煤矿大国，我们可以合理有效地运用两个救援系统确保煤矿安全生产，并以两个救援系统为核心内容，在各大中小型煤矿建立起科学的事故应急预案机制，使煤矿安全生产管理从此走上正常发展轨道。

发明内容

本发明基于“时间就是生命”的简单道理，在被灾难完全隔绝的两个世界间打开一条小小的生命通道，并以《隧道式井下事故逃生系统》同《管道式井下事故紧急救援系统》相结合，“双管”齐下以达到“迅速脱险”和“延长生命，等待获救”两个目的，它是解救矿难遇险人员的“双保险”技术。众所周知，井下巷道及各作业面一旦因事故而大面积塌方，单靠人工或是普通机械挖掘的落后方式清除塌方是过去一贯的做法，也是延误宝贵时间，被困矿工得不到及时救助而大批死亡的根本原因。本项《隧道式井下事故逃生系统》是在《管 道式井下事故紧急救援系统》之后提供的一种旨在快速打通救援通道实施救助的机械救援系统(详见图1-强掘机示意图)。且两项发明都是巧妙的利用了本发明人称之为“井巷缩微”的原理给因塌方而完全堵死的矿井以一线生机。该系统利用特制的管形隧道和与之配套的隧道强掘机，在坍塌的土石堆下运用较短时间打通一个小型隧道，其作用不言而喻，就是清理掉为数很少的土石，打开生命通道，为外部营救人员直接进入人员被困现场救出被困矿工而赢得时间和主动。

可预期效果

灾难一旦发生，被困矿工即命悬一线，开始了以分秒为单位的生命倒计时。此时地面营救人员必须借助一种高效的方法以最快的速度找到他们，并确定他们的大致人数，伤亡情况，所处的具体位置，隔绝他们与外界联系的塌方位置和大面积塌方的处数、坍塌土石方具体厚度以及他们所处环境恶劣程度和当下最紧急的需求等等。只要尚有幸存者，这一切全都可以通过《管道式井下事故紧急救援系统》得到解决，达到延长生命等待救援的目的。而接下来协助被困矿工逃生的《隧道式井下事故逃生系统》的启动则是令被困矿工在灾难面前逢凶化吉的救命法宝，它的神奇效果来自于一个“快”字。

从事故发生地面人员接到报警→启动事故应急预案(《管道式井下事故紧急救援系统》同时启动)→调集《隧道式井下事故逃生系统》相关的机具设备并送至井下塌方现场→现场安装强掘机→安装首节隧道管→启动强掘机逐节顶推开凿生命通道→救援人员经打通的机械隧道进入出险地搜寻被困人员→将被困人员及伤者带至机械隧道口并逐一逃离险境。

我们只需通过简单的计算就可以预见到它的效果。从事故应急预案启动到 《隧道式井下事故逃生系统》相关机具设备调集运送到位约需1-4h(视距离远近、气候和沿途道路条件等因素影响大小而不同，若预计所用时间超过4h时，应采用直升机运输等更快捷的方式)；设备送至井下并移动到位约需30min-1h；设备现场安装固定约需2-3h；设备安装完毕开始工作，以平均5m/h的掘进速度计算，打通隧道的时间约需1h-4h(基于土石方厚度5-20m的假设)。如无其他特殊情况(例如多处严重塌方和两处以上的通道被堵死)或因地形地质等特别复杂(事故发生在巷道拐弯或倾斜度较大的地段时等)而增加的难度，被困矿工可以在5至12.5h时间内得以逃生。即便遇到上述困难情况(如要连续贯通两处大面积塌方或增加必要的特殊措施等)，一般也能保证在24h内将被困矿工全部救出。

百年难题，一招化解。《隧道式井下事故逃生系统》的最显著优点可以用“简单、快捷、经济、高效”八个字加以概括，从立项到实际运用到全面普及一年时间就可以完成，这将是一件社会效益、经济效益都极高，轻而易举就可以实现的重大革新。广大矿工兄弟的生命和权益将得到较好的保障，更有益于建立一个经济发展、社会和谐的新局面。

成本核算

隧道强掘机主要由3-4台液压千斤顶及卸力支撑臂等机械组合而成，机械隧道则由数段钢管形隧道管组成，每套强掘机和机械隧道的制作成本大约在30-50万元，其造价远比一台现有的矿山采掘机械低很多，并且无论矿山有多少个矿井和采矿作业面，只要备有一台套这样的设备就可防患于未然。甚至在一个煤矿大省范围内，只要能解决运输调配问题，也只需配备1-2套这样的《隧道式井下事故逃生系统》就足以确保有备无患。成本相当的低廉，而效果却出 奇的高。

附图说明

图1是系统主机——强掘机示意图

图2是隧道管示意图

图3是隧道管头示意图

图4是金属担架示意图

具体实施方式

如图所示，系统主机(图1-1)由3-4台水平向液压千斤顶(图1-2)形成隧道强掘机机械组合，每台液压千斤顶的推力应在5T以上，3-4台同时工作的合力即可达15-25T，如此大的顶推力足以顶穿塌方岩土中的任何障碍而长驱直入，直至顺利打开生命通道。

系统主机将隧道管(图1-3)向前推进过程中同时产生强大的反作用力，只有有效遏制这股反作用力才能保证管形隧道向土石墙内节节深入。解决这一问题的方法是在主机的背后，安装可以伸缩调节、并通过以30-60°角伸向井壁的强大支撑臂(图1-4)、支撑脚板(图1-5)向井壁卸力。

特制的隧道管(图1-3、图2-9)以刚性较好的圆形钢管制作并在使用中逐节相连，隧道强掘机的千斤顶将力传至顶推板(图1-6)再传给隧道管实施强力顶进。隧道管管径可分为55cm和45cm两种(无论被救伤员还是救援人员都能顺利运送或爬行通过，45cm口径的隧道管主要是为进一步打通第二道可能的屏障所备，以下有第二步掘进方案的简单介绍)，考虑到更换隧道管和贯通后人员器材的进出不受影响、强掘机的退步距离等因素，每节隧道管的长度设计在1.5-2m较为适宜。各节隧道管以螺栓(图2-10)相连接。每套机械隧道管应准备15-20节，相当于总长20-40m，确保急用之需。

除非坍塌土石方中恰巧碰上特大体积的巨石等意外障碍物，通常情况下，隧道管完全能够克服岩土阻力，顺利推进。虽然坍塌土石方多数呈松软状态，但隧道管头(图3-11)毕竟相当于各类钻机的钻头，开凿过程中担负着披荆斩棘开路先锋的重任，着重考虑克服阻力和刚性强度问题是必须的。因此，隧道 管头除需采用硬度更高的优质钢材和适当厚度外，将担当钻头的首节隧道管头做成子弹头状以确保挺进过程中不会过分受到大块岩石及地面被埋物体的阻力而导致推进困难或隧道管变形。

另外，在确认隧道已经贯通后，营救人员就可携带拆卸螺栓用的专用扳于进入隧道，抵达首节隧道管头并打开舱门(图3-12)，走出隧道，将首节隧道管头拆卸掉就可以正式投入对被困人员的搜寻和营救了。为加快掘进进度保证在穿透塌方岩土的同时隧道得以贯通，在强掘机工作过程中，始终配有高压水龙(图1-7)自动冲洗隧道内土石，并及时由机械传送带(图1-8)将洗出的土石送上矿车向外部空场地转移。

《隧道式井下事故逃生系统》备有与机械管形隧道相匹配的半圆槽状固形金属担架(图4-13)，担架把手末端呈钩状(图4-14)，便于套上绳索在隧道内拉动，且在担架底部装有多组滚轮(图4-15)令其在隧道内移动更加轻巧顺畅，担架的用途主要解决隧道中运送被救助伤员和运送物品。

第二步掘进方案原理上与第一部完全相同，区别在于第二步方案采用了单只10T液压顶和45cm孔径的隧道管，目的是使这些设备能方便地从第一条机械隧道内运送到第二个塌方施工现场，从而完成有可能存在的另一处塌方的机械隧道施工。在已经掌握各处塌方具体方位及厚度的情况下，第二道、第三道机械隧道可使用单只10T液压顶培45cm孔径隧道管，背后的支撑臂也可使用更加轻便快捷的人工调节式支撑臂，并通过逐节顶进的方式向更多的事故现场提供隧道管及相关设备，具体方法本文不再赘述。

系统基本上都使用现有的机械动力技术，设计制造技术不存在难度，且易于操作和掌握。

Claims (3)

1.一种隧道式井下事故逃生系统，它运用“井巷缩微”的原理，在遭遇井下事故所致大面积塌方通道完全堵死的矿井中，快速打开一个联通内外的小型机械隧道作为逃生通道，以达到帮助矿工脱离险境迅速逃生的目的。

2.根据权利要求1所述的隧道式井下事故逃生系统，其特征是：以一组呈水平设置的液压千斤顶为主以卸力支撑竿为辅的隧道强掘机，利用其顶推力将管形隧道逐节推进，快速完成隧道开凿。

3.根据权利要求1所述的隧道式井下事故逃生系统，其特征是：系统配备有与机械管形隧道相匹配的半圆槽状固形金属担架，并利用此担架经机械打开的生命通道运送被救助伤员和物品。

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