專利名稱：煤礦井下涵管自救系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種與煤礦井下事故有關(guān)的逃生系統(tǒng)，當(dāng)?shù)V難發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)能幫助井下各作業(yè)面被塌方或局部淹井等切斷退路的人員迅速逃離險(xiǎn)境。
背景技術(shù)：
我國是煤炭大國，煤炭的開采和消耗占據(jù)能源消耗總量的大半，且這個勢頭今后幾十年難以改變。近年來隨著經(jīng)濟(jì)的持續(xù)迅猛發(fā)展和煤炭需求量的不斷增大，礦難事故發(fā)生的頻率也急劇上升，傷亡人數(shù)觸目驚心。雖然不久前國家針對接連不斷發(fā)生的重大煤礦事故，向全國煤礦企業(yè)強(qiáng)制推行興建井下事故避難室(即救生艙)，但此實(shí)屬無奈之舉，不難想象在實(shí)施過程中依然存在諸多無法破解的難題。譬如第一，避難所需要在采礦區(qū)和途經(jīng)的巷道內(nèi)多處興建，達(dá)到一定分布密度方能起效。否則就很難顧及到所有的工作面，甚至?xí)蚓壬摂?shù)量不足而弄巧成拙，形同虛設(shè)，到真正需要其發(fā)揮作用時(shí)遭遇人室兩分離的尷尬與無奈。第二，每開鑿一間避難所工程都非同小可，成本高，不經(jīng)濟(jì)不適用。假定每隔200米設(shè)一個井下避難所，一個延伸3000米的礦井就需興建15個！工程之浩大費(fèi)用之高昂是目前煤礦開采企業(yè)所無法承受的。即便做到了也未必能真正實(shí)現(xiàn)全面安全高效實(shí)施避險(xiǎn)避難，這多達(dá)15個避難所的投入(全國則至少需要建15000個！)巨額的成本就會使目前煤炭的價(jià)格猛增20 30%，顯然會讓人無法接受。第三，若再考慮常備相當(dāng)數(shù)量的食品、氧氣、藥品和急救用具以及為保質(zhì)須定期更換物品等，那就更是不切實(shí)際、無法做到的極其麻煩的事情了。第四，礦井越深，救生艙所面臨的沖擊地壓也越大。大量掏空井底去構(gòu)筑地下空間，勢必大大削弱井下地質(zhì)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，以致更易發(fā)生坍塌，增加了危險(xiǎn)性。所以說，救生艙不是好辦法，布點(diǎn)多、投入大，既麻煩又很不經(jīng)濟(jì)，煤炭成本也將大幅提高。而且這種月復(fù)一月年復(fù)一年的安全持久戰(zhàn)只會造成人們消極應(yīng)對疲勞癥，使安全預(yù)防工作變得更加懶散、麻痹和漠視。普及化、常態(tài)化成為空談，更不說做好。
發(fā)明內(nèi)容煤礦井下涵管自救系統(tǒng)是以與普通城市地下排污管道相類似的鋼筋混凝土涵管作為主要材料構(gòu)筑的逃生系統(tǒng)，它采用內(nèi)徑600 700毫米、壁厚50 80毫米、單節(jié)長度為2000 2500毫米、抗外壓強(qiáng)度較高的鋼筋混凝土涵管插接而成。預(yù)制鋼筋混凝土涵管節(jié)節(jié)相扣，緊貼坑道一邊地面沿途鋪設(shè)，并以三通、四通涵管分岔與其他坑道、硐室相連，形成一條有備無患的預(yù)備綠色通道。保證在突發(fā)井下事故時(shí)現(xiàn)場被阻斷退路的人員都能快速逃離險(xiǎn)境。一次鋪設(shè)長期待用，極少維護(hù)，即使維護(hù)也簡單方便不會對正常煤炭生產(chǎn)有任何影響和干擾。不需要為它專設(shè)任何硐室和為維護(hù)更新設(shè)施及生活日用品而做各種日常維護(hù)。事故發(fā)生后，因大面積塌方被阻隔在巷道任何區(qū)段的人員，都可以憑借早先預(yù)設(shè)的混凝土涵管在第一時(shí)間迅速逃離危險(xiǎn)而避免傷亡。由于礦床所處地層深淺不同，淺者數(shù)十米，深者數(shù)百米甚至達(dá)千米以上。地質(zhì)結(jié)構(gòu)也常常松緊軟硬有很大的差別，礦井井巷所處地層越深，井頂井壁所承受的地壓就越大，深井和以石塊居多的地層要求逃生涵管的承壓能力也相應(yīng)增大，這與井下避難所承壓能力設(shè)計(jì)也必須與地質(zhì)情況相適應(yīng)道理相同。但是，因?yàn)榈V難多以井下塌方形態(tài)出現(xiàn)，坍塌跌落的土石方屬于原先的壓力已被釋放，塌落的土石方一般呈松散狀態(tài)，其與涵管耐壓強(qiáng)度關(guān)系并不大，至少無須對涵管耐壓強(qiáng)度提出額外的要求。它也不會像井下避難所那樣直接承受強(qiáng)大的地壓。因此，根據(jù)我國各地煤礦煤層埋入地下深度不同，覆蓋煤層的土質(zhì)硬度不同， 逃生涵管的承壓設(shè)計(jì)能力也只需適度考慮有所不同即可(比如部分區(qū)段可根據(jù)實(shí)際情況采取鐵質(zhì)內(nèi)管外直接灌注混凝土外管)。煤礦井下涵管自救系統(tǒng)與井下避難所的根本區(qū)別在于避難所是被動地等待地面營救，煤礦井下涵管自救系統(tǒng)則是事故現(xiàn)場人員利用逃生涵管自主主動逃離。根本改變礦難發(fā)生就必定有人員被困有人員傷亡的慣例，從而使每一起礦難和礦井井下事故的損失降到最低。是一項(xiàng)花錢極少，簡單易行，效果顯而易見的實(shí)用技術(shù)。無需試驗(yàn)和特別論證，理論、實(shí)踐都不存在任何障礙和難度，各大、中、小型煤礦企業(yè)都有能力辦廠自行生產(chǎn)、安裝， 從立項(xiàng)到生產(chǎn)到安裝使用，最多只需要半年就可以在全國每一個大中小型煤礦全面實(shí)施， 它的實(shí)施效果必將大大超越智利礦難成功的營救工作。若當(dāng)?shù)氐叵滤闆r復(fù)雜或附近有大型河流水庫，為防范煤礦發(fā)生意外透水淹井事故，處于井下地勢低洼區(qū)段的涵管可采取防水浸密封連接，這樣，在井下透水事故發(fā)生后， 通常低洼處會首先被水淹沒斷人退路，而此時(shí)密封防水的涵管就成為一條臥在水底的水下隧道，成為大水無法阻斷深層作業(yè)的礦工逃離險(xiǎn)境的綠色通道，方便被大水隔離的礦工陸續(xù)撤離。有益效果良好的經(jīng)濟(jì)性成本低廉，省時(shí)省工。隨著煤炭采集面的縱深和擴(kuò)大，涵管的鋪設(shè)也緊隨其后。經(jīng)粗略測算，水泥砂石加鋼筋材料十分便宜，平均每向前延伸一米涵管的成本只需區(qū)區(qū)200元，即每鋪設(shè)1000米長的逃生涵管僅需投資20萬元。其造價(jià)與井下使用的混凝土撐木相當(dāng)，并且完全可以長期使用、重復(fù)使用。達(dá)到以最低的投入，換取最好經(jīng)濟(jì)效果的目的。這樣的經(jīng)濟(jì)效益也是任何其他方法都無法實(shí)現(xiàn)的。另外，按保守的全國煤礦礦井共計(jì)3000萬延米粗略估算，首次全面鋪設(shè)工程總投入約60億元人民幣，相關(guān)制造行業(yè)可從中獲取利潤30億元；此后每年以20%的用量增長，制造行業(yè)至少還有年6億元的利潤， 每年因此解決就業(yè)在30000人以上。應(yīng)用的廣泛性涵管自救系統(tǒng)適用于所有的礦井。由于成本低廉，大、中、小型煤礦，國營、私營煤礦，機(jī)械化程度高的或機(jī)械化程度較低的煤礦都同樣適用，并一定會廣受礦主和礦工們歡迎；無論何種水文地質(zhì)情況，也無論直井、斜井、深井、淺井，還是含有沖擊地壓、冒頂片幫、瓦斯突出、瓦斯爆炸、透水淹井等各種隱患的礦井，都非常適用。技術(shù)易實(shí)現(xiàn)性由于涵管本身的生產(chǎn)、安裝技術(shù)含量不高，因此，即便一個普通的混凝土預(yù)制鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)或較大規(guī)模礦山的礦工家屬子女為主要勞動力的集體企業(yè)，只要配備一定技術(shù)力量也能辦廠并保證生產(chǎn)出合格的涵管產(chǎn)品；一名普通的專業(yè)技術(shù)人員也能輕而易舉地看懂技術(shù)要求說明、完成繪圖設(shè)計(jì)、組織生產(chǎn)制造、指導(dǎo)安裝維護(hù)。制造涵管技術(shù)簡單，容易實(shí)現(xiàn)且有著豐厚的利潤，又必將受到各地水泥生產(chǎn)、運(yùn)輸、混凝土加工等企業(yè)極大的歡迎，相關(guān)企業(yè)創(chuàng)收的同時(shí)還將滿足一大批人員就業(yè)。
4[0013]實(shí)用與可靠性因?yàn)殇摻罨炷梁芫哂辛己玫目箟?、抗沖擊、防水浸、有毒空氣隔離等特性，加上每間隔一定的距離就設(shè)有逃生出口，所以它能確保在突然塌方或通往升井洞口的退路被水或被土石隔斷時(shí)，幾分鐘內(nèi)實(shí)現(xiàn)人員脫險(xiǎn)(時(shí)間視人數(shù)與撤離有序程度決定)。因?yàn)樘由穆窂街幌抻诖┻^數(shù)米乃至數(shù)十米的坍塌土石方，將使逃離現(xiàn)場如同穿越墻洞從一個房間轉(zhuǎn)移到另一個房間那么簡單，那么容易。完全自救，無需地面救援隊(duì)人員冒險(xiǎn)下井，也不用千方百計(jì)向井下被困人員提供食品藥品和飲料等。需要指出的是，由于自救系統(tǒng)是盡最大可能以救人為主，因此它不可能解決所有的問題，比如事故造成的重傷員撤離以及死難礦工的遺體運(yùn)出仍需要地面的支援，且時(shí)間會比活人逃生略為滯后。但有了逃生涵管，一切都會簡單容易得多。
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。


圖1是本實(shí)用新型的基本構(gòu)件——鋼筋混凝土涵管。圖2是本實(shí)用新型的又一基本構(gòu)件——鋼筒涵管。圖3是涵管自救系統(tǒng)在礦井中安裝位置橫切面示意圖。圖4是假定發(fā)生透水淹井事故，涵管自救系統(tǒng)在地勢低洼區(qū)段的鋪設(shè)狀態(tài)示意圖。圖中1.鋼筋混凝土涵管，2.鋼質(zhì)內(nèi)芯管，3.插接母口，4.鋼筒涵管，5.照明射燈， 6.貓眼，7.逃生出口，8.插接公口，9.井壁，10.水面線。
具體實(shí)施方式
圖1所展示的鋼筋混凝土涵管1是煤礦井下涵管自救系統(tǒng)最基本的構(gòu)件，它是從進(jìn)入礦井開始，隨橫向采煤及運(yùn)輸作業(yè)的不斷縱深發(fā)展而循序安裝步步推進(jìn)的人員緊急撤離通道。鋼質(zhì)內(nèi)芯管2是在鋼筋混凝土涵管的基礎(chǔ)上為加強(qiáng)涵管抗壓強(qiáng)度增加的金屬鋼套保護(hù)層，其作用與鋼筋混凝土涵管完全相同，唯一區(qū)別在于增加鋼質(zhì)內(nèi)芯管的涵管更適應(yīng)于地質(zhì)情況極其惡劣、土石特別堅(jiān)硬、塌方可能造成的沖擊力較大的區(qū)段。煤礦井下涵管自救系統(tǒng)使用的構(gòu)件與城市地下排污管道十分相似，同樣是將事先預(yù)制好的混凝土涵管逐節(jié)套接而成。圖2是鋼筒涵管結(jié)構(gòu)示意圖，鋼筒涵管4是自救系統(tǒng)中十分重要的又一基本構(gòu)件。 由插接母口 3、插接公口 8、照明射燈5、貓眼6和逃生出口 7組成。自救通道每間隔15-25節(jié)鋼筋混凝土涵管須加裝一節(jié)鋼筒涵管，與鋼筋混凝土涵管共同組成完整的自救應(yīng)急通道。 礦井延伸所到任何部位，都能保證每隔30-50米就有一個逃生出口。由于礦難發(fā)生的直接后果都無一例外是井下幸存人員因土石或大水阻隔被困，而其中又以塌方更為多見。坍塌的土石堵塞井巷的厚度少則幾米多則數(shù)十米，而被困人員只要能成功穿越被堵塞的區(qū)段就可以脫險(xiǎn)。煤礦井下涵管自救系統(tǒng)所到之處均與井下安全升井點(diǎn)相通，任何部位被塌方堵塞，被阻隔人員都可就近打開逃生出口 7，迅速進(jìn)入鋼筒4和鋼筋混凝土涵管1，向著可以升井的方向匍匐前進(jìn)。為了加快速度逃離險(xiǎn)境，避免人多時(shí)擁堵，系統(tǒng)在每個逃生出口 7艙門上安裝了照明射燈5和貓眼6，使用時(shí)每遇到裝有鋼筒涵管的地方，都可以開亮照明射燈 5透過貓眼6觀察洞內(nèi)情況。如果塌方區(qū)段沒有穿過，透過貓眼看到的必定是一團(tuán)漆黑，還須繼續(xù)爬向前一出入口查看是否已經(jīng)脫離險(xiǎn)境。反之，管外豁然開朗井巷內(nèi)事物歷歷在目， 說明已經(jīng)穿過厚厚的塌方土石來到了安全區(qū)，可以從容打開逃生出口 7，快速跑向升井口獲救。圖3是煤礦井下涵管自救系統(tǒng)在井巷中的安裝橫切面示意圖。鋼筋混凝土涵管1 和鋼筒涵管4被逐節(jié)相連地安裝在井巷一側(cè)緊靠井壁9的地面上。圖4是井下地勢較低、有發(fā)生透水淹井事故隱患的區(qū)段技術(shù)處理效果示意圖。該區(qū)段的鋼筋混凝土涵管1連接采取防水密封形式，在假定突發(fā)透水事故低洼處水面線10已迅速滅頂并將井下與外界隔絕時(shí)，自救系統(tǒng)該區(qū)段就成為水底隧道，逃生將不受局部淹井的影響。一旦發(fā)生重大事故，井下塌方或淹井雖然可以瞬間將礦井內(nèi)外分隔開使之成為人間和地獄兩個完全不同的世界，但是，事先預(yù)留好的自救系統(tǒng)將為遇險(xiǎn)礦工們開啟一條從地獄重返人間的生命通道，每次礦難不幸犧牲的礦工們完全可以逃離死神，安好地從出事礦井里走出來。一項(xiàng)看似簡單的技術(shù)將數(shù)百年來人類對之束手無策的礦難難題輕松化解。
權(quán)利要求1.一種煤礦井下涵管自救系統(tǒng)，由鋼筋混凝土涵管和鋼筒涵管插接，沿井巷一側(cè)鋪設(shè)， 其特征是鋼筋混凝土涵管作為逃生通道的主體，鋼筒涵管構(gòu)成人員逃生出口的功能性主體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦井下涵管自救系統(tǒng)，其特征是鋼筒涵管設(shè)有供人員自救逃離的出口、用于觀察管外情況的照明射燈和貓眼。
專利摘要一種煤礦井下涵管自救系統(tǒng)，由鋼筋混凝土涵管和鋼筒涵管插接而成，其特征是鋼筋混凝土涵管作為逃生通道的主體，與設(shè)有人員逃生出口、照明射燈、貓眼等設(shè)施的鋼筒涵管共同組成人員應(yīng)急逃生系統(tǒng)。并沿著礦井一側(cè)地面鋪設(shè)，隨掘進(jìn)面擴(kuò)大而延伸至所有作業(yè)面。在發(fā)生礦難塌方或淹井將井下同外部隔絕的情況下，煤礦井下涵管自救系統(tǒng)為被困人員留下自主逃生的應(yīng)急通道，使幸存者迅速逃離危險(xiǎn)從而避免更大傷亡。
文檔編號E21F11/00GK202250169SQ201120113028
公開日2012年5月30日 申請日期2011年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月18日
發(fā)明者沈忠毅 申請人:沈忠毅