CN202250169U - 煤矿井下涵管自救系统 - Google Patents

Abstract

一种煤矿井下涵管自救系统，由钢筋混凝土涵管和钢筒涵管插接而成，其特征是：钢筋混凝土涵管作为逃生通道的主体，与设有人员逃生出口、照明射灯、猫眼等设施的钢筒涵管共同组成人员应急逃生系统。并沿着矿井一侧地面铺设，随掘进面扩大而延伸至所有作业面。在发生矿难塌方或淹井将井下同外部隔绝的情况下，煤矿井下涵管自救系统为被困人员留下自主逃生的应急通道，使幸存者迅速逃离危险从而避免更大伤亡。

Description

煤矿井下涵管自救系统

所属技术领域

本实用新型涉及一种与煤矿井下事故有关的逃生系统，当矿难发生时，系统能帮助井下各作业面被塌方或局部淹井等切断退路的人员迅速逃离险境。 

背景技术

我国是煤炭大国，煤炭的开采和消耗占据能源消耗总量的大半，且这个势头今后几十年难以改变。近年来随着经济的持续迅猛发展和煤炭需求量的不断增大，矿难事故发生的频率也急剧上升，伤亡人数触目惊心。虽然不久前国家针对接连不断发生的重大煤矿事故，向全国煤矿企业强制推行兴建井下事故避难室(即救生舱)，但此实属无奈之举，不难想象在实施过程中依然存在诸多无法破解的难题。 

譬如第一，避难所需要在采矿区和途经的巷道内多处兴建，达到一定分布密度方能起效。否则就很难顾及到所有的工作面，甚至会因救生舱数量不足而弄巧成拙，形同虚设，到真正需要其发挥作用时遭遇人室两分离的尴尬与无奈。第二，每开凿一间避难所工程都非同小可，成本高，不经济不适用。假定每隔200米设一个井下避难所，一个延伸3000米的矿井就需兴建15个！工程之浩大费用之高昂是目前煤矿开采企业所无法承受的。即便做到了也未必能真正实现全面安全高效实施避险避难，这多达15个避难所的投入(全国则至少需要建15000个！)巨额的成本就会使目前煤炭 的价格猛增20～30％，显然会让人无法接受。第三，若再考虑常备相当数量的食品、氧气、药品和急救用具以及为保质须定期更换物品等，那就更是不切实际、无法做到的极其麻烦的事情了。第四，矿井越深，救生舱所面临的冲击地压也越大。大量掏空井底去构筑地下空间，势必大大削弱井下地质结构的强度，以致更易发生坍塌，增加了危险性。 

所以说，救生舱不是好办法，布点多、投入大，既麻烦又很不经济，煤炭成本也将大幅提高。而且这种月复一月年复一年的安全持久战只会造成人们消极应对疲劳症，使安全预防工作变得更加懒散、麻痹和漠视。普及化、常态化成为空谈，更不说做好。 

发明内容

煤矿井下涵管自救系统是以与普通城市地下排污管道相类似的钢筋混凝土涵管作为主要材料构筑的逃生系统，它采用内径600～700毫米、壁厚50～80毫米、单节长度为2000～2500毫米、抗外压强度较高的钢筋混凝土涵管插接而成。预制钢筋混凝土涵管节节相扣，紧贴坑道一边地面沿途铺设，并以三通、四通涵管分岔与其他坑道、硐室相连，形成一条有备无患的预备绿色通道。保证在突发井下事故时现场被阻断退路的人员都能快速逃离险境。一次铺设长期待用，极少维护，即使维护也简单方便不会对正常煤炭生产有任何影响和干扰。不需要为它专设任何硐室和为维护更新设施及生活日用品而做各种日常维护。事故发生后，因大面积塌方被阻隔在巷道任何区段的人员，都可以凭借早先预设的混凝土涵管在第一时间迅速 逃离危险而避免伤亡。 

由于矿床所处地层深浅不同，浅者数十米，深者数百米甚至达千米以上。地质结构也常常松紧软硬有很大的差别，矿井井巷所处地层越深，井顶井壁所承受的地压就越大，深井和以石块居多的地层要求逃生涵管的承压能力也相应增大，这与井下避难所承压能力设计也必须与地质情况相适应道理相同。但是，因为矿难多以井下塌方形态出现，坍塌跌落的土石方属于原先的压力已被释放，塌落的土石方一般呈松散状态，其与涵管耐压强度关系并不大，至少无须对涵管耐压强度提出额外的要求。它也不会像井下避难所那样直接承受强大的地压。因此，根据我国各地煤矿煤层埋入地下深度不同，覆盖煤层的土质硬度不同，逃生涵管的承压设计能力也只需适度考虑有所不同即可(比如部分区段可根据实际情况采取铁质内管外直接灌注混凝土外管)。 

煤矿井下涵管自救系统与井下避难所的根本区别在于：避难所是被动地等待地面营救，煤矿井下涵管自救系统则是事故现场人员利用逃生涵管自主主动逃离。根本改变矿难发生就必定有人员被困有人员伤亡的惯例，从而使每一起矿难和矿井井下事故的损失降到最低。是一项花钱极少，简单易行，效果显而易见的实用技术。无需试验和特别论证，理论、实践都不存在任何障碍和难度，各大、中、小型煤矿企业都有能力办厂自行生产、安装，从立项到生产到安装使用，最多只需要半年就可以在全国每一个大中小型煤矿全面实施，它的实施效果必将大大超越智利矿难成功的营救工作。 

若当地地下水情况复杂或附近有大型河流水库，为防范煤矿发生意外透水淹井事故，处于井下地势低洼区段的涵管可采取防水浸密封连接，这样，在井下透水事故发生后，通常低洼处会首先被水淹没断人退路，而此时密封防水的涵管就成为一条卧在水底的水下隧道，成为大水无法阻断深层作业的矿工逃离险境的绿色通道，方便被大水隔离的矿工陆续撤离。 

有益效果 

良好的经济性：成本低廉，省时省工。随着煤炭采集面的纵深和扩大，涵管的铺设也紧随其后。经粗略测算，水泥砂石加钢筋材料十分便宜，平均每向前延伸一米涵管的成本只需区区200元，即每铺设1000米长的逃生涵管仅需投资20万元。其造价与井下使用的混凝土撑木相当，并且完全可以长期使用、重复使用。达到以最低的投入，换取最好经济效果的目的。这样的经济效益也是任何其他方法都无法实现的。另外，按保守的全国煤矿矿井共计3000万延米粗略估算，首次全面铺设工程总投入约60亿元人民币，相关制造行业可从中获取利润30亿元；此后每年以20％的用量增长，制造行业至少还有年6亿元的利润，每年因此解决就业在30000人以上。 

应用的广泛性：涵管自救系统适用于所有的矿井。由于成本低廉，大、中、 小型煤矿，国营、私营煤矿，机械化程度高的或机械化程度较低的煤矿都同样适用，并一定会广受矿主和矿工们欢迎；无论何种水文地质情况，也无论直井、斜井、深井、浅井，还是含有冲击地压、冒顶片帮、瓦斯突出、瓦斯爆炸、透水淹井等各种隐患的矿井，都非常适用。 

技术易实现性：由于涵管本身的生产、安装技术含量不高，因此，即便一个普通的混凝土预制乡镇企业或较大规模矿山的矿工家属子女为主要劳动力的集体企业，只要配备一定技术力量也能办厂并保证生产出合格的涵管产品；一名普通的专业技术人员也能轻而易举地看懂技术要求说明、完成绘图设计、组织生产制造、指导安装维护。制造涵管技术简单，容易实现且有着丰厚的利润，又必将受到各地水泥生产、运输、混凝土加工等企业极大的欢迎，相关企业创收的同时还将满足一大批人员就业。 

实用与可靠性：因为钢筋混凝土涵管具有良好的抗压、抗冲击、防水浸、有毒空气隔离等特性，加上每间隔一定的距离就设有逃生出口，所以它能确保在突然塌方或通往升井洞口的退路被水或被土石隔断时，几分钟内实现人员脱险(时间视人数与撤离有序程度决定)。因为逃生的路径只限于穿过数米乃至数十米的坍塌土石方，将使逃离现场如同穿越墙洞从一个房间转 移到另一个房间那么简单，那么容易。完全自救，无需地面救援队人员冒险下井，也不用千方百计向井下被困人员提供食品药品和饮料等。需要指出的是，由于自救系统是尽最大可能以救人为主，因此它不可能解决所有的问题，比如事故造成的重伤员撤离以及死难矿工的遗体运出仍需要地面的支援，且时间会比活人逃生略为滞后。但有了逃生涵管，一切都会简单容易得多。 

附图说明

下面结合附图对本实用新型进一步说明。 

图1是本实用新型的基本构件——钢筋混凝土涵管。 

图2是本实用新型的又一基本构件——钢筒涵管。 

图3是涵管自救系统在矿井中安装位置横切面示意图。 

图4是假定发生透水淹井事故，涵管自救系统在地势低洼区段的铺设状态示意图。 

图中1.钢筋混凝土涵管，2.钢质内芯管，3.插接母口，4.钢筒涵管，5.照明射灯，6.猫眼，7.逃生出口，8.插接公口，9.井壁，10.水面线。 

具体实施方式

图1所展示的钢筋混凝土涵管1是煤矿井下涵管自救系统最基本的构件，它是从进入矿井开始，随横向采煤及运输作业的不断纵深发展而循序 安装步步推进的人员紧急撤离通道。钢质内芯管2是在钢筋混凝土涵管的基础上为加强涵管抗压强度增加的金属钢套保护层，其作用与钢筋混凝土涵管完全相同，唯一区别在于增加钢质内芯管的涵管更适应于地质情况极其恶劣、土石特别坚硬、塌方可能造成的冲击力较大的区段。煤矿井下涵管自救系统使用的构件与城市地下排污管道十分相似，同样是将事先预制好的混凝土涵管逐节套接而成。 

图2是钢筒涵管结构示意图，钢筒涵管4是自救系统中十分重要的又一基本构件。由插接母口3、插接公口8、照明射灯5、猫眼6和逃生出口7组成。自救通道每间隔15-25节钢筋混凝土涵管须加装一节钢筒涵管，与钢筋混凝土涵管共同组成完整的自救应急通道。矿井延伸所到任何部位，都能保证每隔30-50米就有一个逃生出口。由于矿难发生的直接后果都无一例外是井下幸存人员因土石或大水阻隔被困，而其中又以塌方更为多见。坍塌的土石堵塞井巷的厚度少则几米多则数十米，而被困人员只要能成功穿越被堵塞的区段就可以脱险。煤矿井下涵管自救系统所到之处均与井下安全升井点相通，任何部位被塌方堵塞，被阻隔人员都可就近打开逃生出口7，迅速进入钢筒4和钢筋混凝土涵管1，向着可以升井的方向匍匐前进。为了加快速度逃离险境，避免人多时拥堵，系统在每个逃生出口7舱门上安装了照明射灯5和猫眼6，使用时每遇到装有钢筒涵管的地方，都可以开亮照明射灯5透过猫眼6观察洞内情况。如果塌方区段没有穿过，透过猫眼看到的必定是一团漆黑，还须继续爬向前一出入口查看是否已经脱离险境。反之，管外豁然开朗井巷内事物历历在目，说明已经穿过厚厚的塌方土石来到了安全区，可以从容打开逃生出口7，快速跑向升井口获救。 

图3是煤矿井下涵管自救系统在井巷中的安装横切面示意图。钢筋混凝土涵管1和钢筒涵管4被逐节相连地安装在井巷一侧紧靠井壁9的地面上。 

图4是井下地势较低、有发生透水淹井事故隐患的区段技术处理效果示意图。该区段的钢筋混凝土涵管1连接采取防水密封形式，在假定突发透水事故低洼处水面线10已迅速灭顶并将井下与外界隔绝时，自救系统该区段就成为水底隧道，逃生将不受局部淹井的影响。 

一旦发生重大事故，井下塌方或淹井虽然可以瞬间将矿井内外分隔开使之成为人间和地狱两个完全不同的世界，但是，事先预留好的自救系统将为遇险矿工们开启一条从地狱重返人间的生命通道，每次矿难不幸牺牲的矿工们完全可以逃离死神，安好地从出事矿井里走出来。一项看似简单的技术将数百年来人类对之束手无策的矿难难题轻松化解。

Claims (2)

1.一种煤矿井下涵管自救系统，由钢筋混凝土涵管和钢筒涵管插接，沿井巷一侧铺设，其特征是：钢筋混凝土涵管作为逃生通道的主体，钢筒涵管构成人员逃生出口的功能性主体。

2.根据权利要求1所述的煤矿井下涵管自救系统，其特征是：钢筒涵管设有供人员自救逃离的出口、用于观察管外情况的照明射灯和猫眼。

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