趙立濤

（冀中能源股份有限公司東龐礦，河北 邢臺 054000）

0 引言

根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》第六百八十九條要求，突出煤層的掘進巷道長度及采煤工作面推進長度超過500 m 時，應當在距離工作面500 m 范圍內(nèi)建設臨時避難硐室或其他臨時避險設施。東龐礦掘進和回采工作面根據(jù)要求每隔450 m 即施工1 個臨時避難硐室。

目前國內(nèi)主要煤炭企業(yè)臨時避難硐室多采用巷道擴幫加磚混式墻體的方式施工，施工運輸工程量大、施工時間長、施工難度大。磚混式墻體受工作面推進及采動礦壓影響，墻體易變形、損壞，避難硐室后期維護工程量大，反復施工。在當前煤炭形勢下，目前所采用的避難硐室為礦井帶來了巨大的人力和資金消耗。

為解決現(xiàn)有磚混式臨時避難硐室缺點，滿足臨時避難硐室要求，替代現(xiàn)有磚混式臨時避難硐室。東龐礦開展技術(shù)攻關(guān)，經(jīng)過多次修改設計，自主設計、制造了新型組合式臨時避險設施。新型組合式臨時避險設施采用鋼板拼接式箱體結(jié)構(gòu)代替原磚混墻體，相比原有磚混式臨時避難硐室，組合式臨時避險設施施工運輸工程量由原來的100 多車縮短為4 車，建設周期由原來的近1 個月縮短為2 個工作日，施工難度和施工周期大幅度降低。同時，新型組合式臨時避險設施為組合式鋼結(jié)構(gòu)，施工簡單，不受礦壓影響，可拆裝，且可反復利用，即解決了現(xiàn)有磚混式臨時避難硐室存在的一系列不足，又實現(xiàn)了臨時避險設施安全、快速、高效、實用等功能。

1 組合式臨時避險設施設計

1.1 主要關(guān)鍵技術(shù)

（1） 組合式臨時避險設施的結(jié)構(gòu)和形式設計。

（2） 組合式臨時避險設施分塊安裝形式設計。

（3） 組合式臨時避險設施規(guī)格設計。

（4） 組合式臨時避險設施內(nèi)部設備設施設計。

（5） 組合式臨時避險設施井下應用。

1.2 技術(shù)路線

總結(jié)現(xiàn)有臨時避難硐室缺點—提出新型臨時避難硐室方案—對比新舊避難硐室優(yōu)缺點，逐步優(yōu)化新設計—確定新型臨時避險設施設計，地面試制—根據(jù)制作過程及制成后設計進一步優(yōu)化調(diào)整—地面制作最終方案—井下應用。解決現(xiàn)有磚混式臨時避難硐室缺點，滿足臨時避難硐室要求，替代現(xiàn)有磚混式臨時避難硐室。原磚混式臨時避難硐室結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 原磚混式臨時避難硐室結(jié)構(gòu)示意Fig.1 Structure of original brick-mixed temporary refuge chamber

2 同類技術(shù)對比

為提高礦山安全生產(chǎn)保障能力，國家強制要求全國煤礦及非煤礦礦山都必須建立和完善監(jiān)測監(jiān)控、人員定位、供水施救、壓風自救、通訊聯(lián)絡、緊急避險等安全避險六大系統(tǒng)。國內(nèi)緊急避險系統(tǒng)國內(nèi)主要包括永久避難硐室、臨時避難硐室、可移動式救生艙3 種形式。國外主要采煤國家使用的應急避難所主要有，在礦井巷道種類型永久性固定避難所、臨時性固定避難所、可移動式救生艙。

目前國內(nèi)臨時避難硐室多為磚混結(jié)構(gòu)，通過在巷幫擴硐室再用磚石或混凝土澆筑等形式構(gòu)筑，施工運輸工程量大、施工時間長、施工難度大，受工作面推進及深部礦壓影響，磚混式墻體易變形、損壞，避難硐室后期維護工程量大，反復施工。

新型組合式臨時避險設施整體由組合式臨時避險設施及配套硐室組成。組合式臨時避險設施為箱式鋼結(jié)構(gòu)拼接而成，在滿足臨時避難硐室強度、規(guī)格等要求的基礎上便于運輸、安裝和拆除。該設計投入使用后不受礦壓巷道變形影響，設備無變形，無需后期維護投入，且可反復拆卸，重復使用，節(jié)省了大量材料和人力支出，具有良好的經(jīng)濟效益。新型臨時避難設施結(jié)構(gòu)示意如圖2所示。

圖2 新型臨時避難設施結(jié)構(gòu)示意Fig.2 Newtemporary refuge facility structure

3 實施效果

目前該項目設計的組合式臨時避險設施已先后在東龐礦2616、2601、21110、21215、21221、21218、6201 等采掘工作面推廣應用。新型組合式臨時避險設施施工運輸工程量由原來的100 多車縮短為4 車，建設周期由原來的近1 個月縮短為2 個工作日，施工難度和施工周期大幅度降低，效果顯著。

同時，新型組合式臨時避險設施使用期間有效的避免了原磚混式避難硐室受硐室圍巖變形影響造成的硐室損壞、反復維修等難題，大大降低了使用成本。

4 經(jīng)濟及社會效益

4.1 經(jīng)濟效益

原磚混結(jié)構(gòu)臨時避難硐室建設費用見表1。

表1 原磚混結(jié)構(gòu)臨時避難硐室建設費用Table 1 Construction cost of temporary refuge chamber of original brick-concrete structure

考慮到磚混式臨時避難硐室易受采動、圍巖壓力影響易變形損壞，特別是深部地區(qū)壓力大，需多次整修，甚至重新施工，按20%整修、重建備用費計算，單個磚混式臨時避難硐室總成本約為17.3萬元。

組合式臨時避難硐室建設費用見表2。

表2 組合式臨時避難硐室建設費用Table 2 Construction cost of combined temporary refuge chamber

綜上所述，臨時避難硐室改造后，每個預計可直接節(jié)省費用17.3-4.46=12.84 萬元。

東龐礦每年完成煤巷進尺10 000 m 左右，平均按每450 m 施工1 個，預計年需施工臨時避難硐室23 個，考慮到新型組合式臨時避險設施可重復利用4～5 次，單個工作面使用時長平均約8 個月，每加工一批組合式臨時避難硐室可重復使用4.5×8÷12=3 a。

第一年復用率為（12-8） /12=33.3%，第一年預計可節(jié)省支出23×66.7%×12.84+23×33.3%×17.3=329.5 萬元。

第二年、第三年均可采用回收復用的組合式臨時避險設施，無需其它費用投入，預計可分別節(jié)省支出23×17.3=397.9 萬元。

通過該項目的實施3 a 可節(jié)省支出1 125.3 萬元。

4.2 社會效益

通過比較發(fā)現(xiàn)，新型組合式臨時避難硐室具有較明顯的經(jīng)濟效益。同時，該項目的成功應用，既解決了現(xiàn)有磚混式臨時避難硐室存在的一系列不足，又實現(xiàn)了臨時避險設施安全、快速、高效、實用等優(yōu)勢，提升了礦井的安全系數(shù)。硐室采用梯形硐室，兩幫與巷幫呈135°夾角，設施與巷幫留有一定通風空間，避免了磚混式密閉空間易發(fā)生通風不暢、瓦斯積聚、超限的現(xiàn)象，具有良好的安全效益。

5 結(jié)論

目前，組合式臨時避險設施已先后在東龐礦2616、2601、21110、21215、21221、21218、6201等采掘工作面推廣應用，取得了顯著的效果。對比其它同類型產(chǎn)品，新型組合式臨時避難硐室有效的避免了磚混式臨時避難硐室存在的一系列不足，同時具有明顯的經(jīng)濟和安全效益，為同行業(yè)臨時避難硐室的發(fā)展提供了新的思路，應用前景十分廣闊。

（1） 項目設計的可拆卸組合式臨時避難設施，將原磚混式臨時避難硐室分為硐室和組合式臨時避險設施兩部分。組合式臨時避險設施采用鋼板分塊組合拼裝式設計，與硐室本體分離開來，便于井下運輸和安裝，同時具有可拆卸，反復使用的優(yōu)勢。

（2） 該設施施工材質(zhì)由原混凝土磚石改為鋼構(gòu)件后，井下運輸工程量由原來的100 多車縮短為4 車，建設周期由原來的1 個月縮短為2 個工作日。相比傳統(tǒng)的井下磚混式臨時避難硐室，新型組合式臨時避難硐室施工更為簡潔、高效，施工難度和施工周期大幅度降低。

（3） 將臨時避難硐室的硐室本體設計為梯形結(jié)構(gòu)，兩幫與巷幫呈135°夾角，設施與巷幫留有一定通風空間，避免了磚混式密閉空間易發(fā)生通風不暢、瓦斯積聚、超限的隱患。