摘 要

面对时有发生的井下灾害事故，矿山工作人员的生命安全需要矿山六大安全系统的全面保护，其中紧急避险系统是矿山六大安全系统的重要组成部分，而井下避险硐室又是紧急避险系统的关键。在火灾坍塌等一系列灾害发生而人员无法成功撤离时，避险硐室可以最大限度的保障人员的安全，减少事故的人员伤亡，因此为了有效地提高矿山的安全保障能力，建立避难硐室是十分必要的。本文以锡铁山铅锌矿区2822中段避难硐室的设计为例，根据该中段平面布置图情况，选择合理的避险硐室位置，确定安全避险路线，依据设计要求，完成包括避险硐室的规模设计以及开挖支护设计，详细介绍了永久避难硐室所具备的各种基础功能，从而完成紧急避险硐室方案设计。

关键词：避难硐室；安全保障；硐室系统；

Abstract

In the face of underground disasters and accidents, the life safety of mine workers needs the comprehensive protection of the six safety systems in the mine, among which the emergency safety system is an important part of the six safety systems in the mine, and the underground safe room is the key of the emergency safety system. When a series of disasters such as fire collapse occur and people cannot be evacuated successfully, the refuge chamber can guarantee the safety of people to the maximum extent and reduce the casualties of accidents. Therefore, in order to effectively improve the safety assurance ability of mines, it is very necessary to establish the refuge chamber. Based on tin lead and zinc mine 2822 middle iron mountain refuge cavern design as an example, based on the middle floor plan, choosing reasonable location of safe-haven cavern, determine the safety line, according to the design requirements, complete including the scale of risk aversion cavern design and excavation supporting design, introduced the permanent asylum cavern of all kinds of basic function, the scheme design so as to complete the emergency actions caver.

Key word:Refuge chamber ;Safety guarantee;Chamber syst

目录

第一章 绪论 1

1.1矿山概况 1

1.2矿井及采区概况 1

1.2.1矿体的赋存情况 1

1.2.2地质构造 1

1.2.3水文地质 1

第二章避难硐室位置和紧急避难路线的选择 2

2.1位置选择的原则 2

2.2紧急避难路线 3

2.3避难硐室的结构图 4

第三章避难硐室的规模 5

第四章避难硐室的开挖爆破 6

4.1避难硐室断面的设计 6

4.2硐室的凿岩方式 6

4.2.1确定硐室开挖的影响因素 6

4.2.2施工方法的选择 6

4.2.3降尘方式 6

4.3爆破作业 7

4.3.1爆破器材 7

4.3.2爆破参数的确定 7

4.3.3装药结构 9

4.3.4起爆方式 9

4.3.5炮眼的布置情况 10

4.4装载与运转工作 11

4.5通风作业 11

4.5.1通风的必要性 11

4.5.2通风方式的选择 12

4.5.3工作面所需风量计算 12

4.5.4风筒的选择以及参数的计算 13

4.5.5局部风机的选型 15

第五章硐室的支护设计 16

5.1硐室常用的支护方式以及试用范围 16

5.2支护方法的选择 16

5.3锚网喷支护的主要支护原理 17

5.3.1锚杆支护的作用原理 17

5.3.2金属网的作用原理 17

5.3.3喷射混凝土的作用原理 17

5.4支护参数的计算 18

5.4.1锚杆参数确定 18

5.4.2金属网参数确定 18

5.4.3喷射混凝土参数确定 19

5.4.4巷道支护断面图 19

第六章避难硐室功能设计 20

6.1防爆密闭系统 20

6.2气幕喷淋系统 20

6.3监控监测系统 21

6.4人员定位系统 22

6.5供氧系统 23

6.5.1 供氧方案选择 23

6.5.2压风施救系统 23

6.5.3自备供氧装置 24

6.6供水施救系统 25

6.7环境控制系统 26

6.8通讯、照明、供电系统 26

6.9人员生存保障系统 26

参考文献 28

第一章 绪论

1.1矿山概况

锡铁山铅锌矿位于青海省海西蒙古族藏族自治州大柴旦工委锡铁山镇境内，地处柴达木盆地北缘中段。

位于青海省柴达木盆地北缘，距离西北方向的大柴旦镇72km，距离正南方向的南方格尔木市140km，距离整栋方向的西宁市699km。如今矿区的东、西两侧分别有铁路、公路通过，交通方便，是我国大型铅锌矿床之一。

1.2矿井及采区概况

2822中段采用平硐--混合和主斜坡道联合开拓的方法，开采方法为分段空场法和浅孔留矿法。

1.2.1矿体的赋存情况

该铅锌矿2822中段矿体的总走向为西北东南（NW-SE）方向，矿体的倾角在，整个中段分为三个矿带，绝大多数的矿石都是被大理岩和绿泥片岩包围，其中以大理岩为主。矿体的结构以层状和块状为主，也存在侵染状的矿石，其中大理岩和矿石的稳定性较好，绿泥片岩在遇水等特定的情况下稳定性较差。矿（岩）松散系数1.6，硬度系数：矿石f=6～8，大理岩f=6～8，绿泥石英片岩f=5。体重：矿石3.55t/m³，岩石2.50t/m³。

1.2.2地质构造

2822中段断层对矿体有明显的破坏作用，断层规模有大有小，具移滑性质，即水平上平移性质明显，对岩层和矿体位移大，垂向上滑动，但不明显，位移不大。

1.2.3水文地质

矿区处于具有典型的高原大陆气候特点的区域，年降水量少，年蒸发量高，矿区内不

存在地表水体，故矿床水文地质条件简单，2822中段正常的涌水量在3648m³ /d到4813m³/d之间。

第二章避难硐室位置和紧急避难路线的选择

2.1位置选择的原则

1. 避难硐室应布置在预先避灾线路上，使遇险人员在无法正常撤离时能快速到达，同时救护队员也应容易到达。
2. 为了避免受到地质灾害的危害和影响，硐室所处位置的围岩应具有较好的稳定性，同时原理地质构造、应力异常区、高温带、等有事故威胁的区域。
3. 遇险人员所携带的自救器存在防护时间上的限制，因此避难硐室应设置在该防护时间段遇险人员能够到达的范围内。
4. 避难硐室前后20m范围内应采用不燃性材料支护，切顶板完整、支护完好，符合安全出口要求，避难硐室外20m范围内不应堆放易燃物品。
5. 永久避难硐室应布置在不受矿山开采扰动的区域。
6. 在选择避难硐室位置时，应该考虑地应力的影响，尽量使避难硐室的走向与主地应力的方向一致，从而降低支护难度，给施工带来便利。
7. 避难硐室不应与其他硐室距离太近，如变电所，设备维修室等，应保证至少30m的距离。

避难硐室出入口设置在同一巷道时，二者间距需要大于20m，若有条件2个出入口尽量布置在不同的巷道当中，硐室出入口前后不小于20m的巷道要有足够多的不可燃材料进行支护。为了满足遇险人员应该能够较快的到达避难硐室内的核心要求，硐室的位置要尽量的靠近人员流动大的区域，如井底车场等。考虑到以上因素，将避难硐室设置在辅助运输巷道和中部联络道之间，如图3-1所示。

图2-1 2822中段永久避难硐室位置图

2.2紧急避难路线

为了在发生重大灾害事故时，井下的工作人员能够成功的从工作地点撤离安全区域，每个矿山都要为各个采区、中段以及每个工作面提前安排好通往安全地点最近最优的撤退路线，这条预先设计好的路线就是避难路线。避难线路上应该按照规定设置非常醒目的逃生路标，通过这些路标，明确逃生的方向。并且工作人员应该熟悉这些避难路线，以便在事故发生后能够及时准确的找到安全撤退线路，最大程度的保证工作人员的生命安全。

避灾路线实质上是指提前规划好的从受事故威胁的危险区域到免受灾害影响的安全区域的路径。由于矿井下的一些事故灾害难免会对巷道产生一些破坏和影响，比如有毒有害气体的渗入。因此避难路线可大致分为：理想避难路线和受破坏的避难路线。最优避难路线的选择实质就是选择能够在最短时间内从危险区域撤离到安全地点的路径。在矿井的避难路线中最短路径并不单单指距离上的长短，还要综合考虑到风速，巷道在事故发生时的破坏程度等多方面的影响因素。

在设置避灾线路时，人们往往追求的是最优的路径，最佳路径要考虑的核心因素有两个，分别是遇灾人员从事故危险区撤离到安全区域所需要的时间和所选路线的安全条件。首先要选择的线路安全条件要好，在避难时不能受到有毒有害气体的侵害以及其他危险因素的威胁，巷道的围岩稳定性好，不允许遇险人员在避难的路上受到伤害；其次所选最优路线要求撤退的时间短，即要求路线的距离短以及路线的通行能力强，障碍物少，在保证人员安全的前提下，能够最大限度的缩短撤退的时间，使工作人员尽快到达安全地点，保障工人的生命安全。

根据以上两条设置条件，结合锡铁山铅锌矿的实际情况来设置一条安全性好，可靠度高的避难路线，要明确以下三点：

（1）要了解中段内避难设施的设置情况，重要的是熟练掌握每班下井工作的人数和准确的人员分布情况，根据这些情况来设置避难路线。

（2）要熟练掌握矿区所选择的通风方式以及通风网络的构成情况，根据风流的方向，从而正确判断事故发生后受到影响的区域，在设置避灾线路时，避开这些地区，增强路线的正确性和安全性。

（3）根据巷道的稳定性和可通行性，选择最佳的避难路线。

常用的避难路线如图2-2，本次铅锌矿设计的避难路线如图2-3

图2-2

图2-3避难线路图

2.3避难硐室的结构图

图2-4

第三章避难硐室的规模

永久避难硐室服务于整个2822中段, 设计额定人数为30人, 预留1.2的备用系数。

（1）生存室的尺寸：生存室的净高不低于2.0m，设计硐室的净高为3.0m，净宽为4m，生存室的面积根据人数及所采用设备进行确定，一般情况下，永久硐室的额定人数要求大于20人且小于100人，每人必须有不小于1m²的有效使用面积，并有不低于1.2的备用系数。

S_生1.0m²

S_生——生存室最小有效面积；N为矿井最大班下井人数。

取生存室长为20m，面积S为80m² 。

（2）过度室的面积：净宽4m,长度为4m，面积为16m²

（3）避难硐室的长度：

（3-1）

式中：

L——避难硐室的总长度；

L_生——生存室的长度；

L_过——过渡室的长度。

整个永久避难硐室由两个过渡室 (2×16m²)、一个生存室 (80m² ) 、一个机电室 (9m²) 、一个钢瓶室 (25m²)和一个卫生间（9m²） 组成,硐室总面积155m²

第四章避难硐室的开挖爆破

4.1避难硐室断面的设计

硐室断面的基本形状一般分为梯形和拱形两大类。

硐室断面形状的选择应考虑以下几个因素：

（1）硐室所穿过的围岩性质。即与作用在硐室上的地压大小、方向有关。当地压与测压均小时，可采用梯形或矩形断面；当顶压较大测压较小时，可选择拱形断面。

（2）硐室的用途及服务年限，拱形断面适合服务年限长的硐室，而服务年限较短的，宜采用梯形断面。

（3）所使用的支护的材料以及采用的支护形式。

（4）硐室的施工方法及设备。目前常用的凿岩爆破施工方法，适用于任何形状的断面。

本次永久避难硐室的服务年限较长，通过以上影响因素确定硐室断面为直墙半圈拱形。

4.2硐室的凿岩方式

4.2.1确定硐室开挖的影响因素

（1）地质条件（2）硐室的断面大小（3）硐室的支护形式（4）运输条件

凿岩的工具选择气腿式凿岩机，其钻孔的孔径为36-43mm，孔深小于2.5m。

4.2.2施工方法的选择

根据围岩的稳定程度以及硐室断面的大小，施工方法分为三种，即全断面施工方法、导硐施工法和留矿法。

避难硐室的跨度为4米，断面面积为，围岩的稳定性较好。根据以上条件，硐室采用全断面爆破的方式破岩，一次成巷的方法掘进与支护顺序作业。

整个的工艺流程：准备工作（检查顶板、探头位置）→打眼→装药→爆破→出渣→支护

4.2.3降尘方式

巷道掘进时，无论是在爆破还是装运时，都不可避免有大量粉尘的产生，因此要施工过程中采区一些降尘的措施，来保障工作人员的健康和安全。我们可以首先采用湿式打眼减少钻孔时矿尘的产生，也可以采用水泥炮和放炮前后喷雾洒水的方式降低爆破时的粉尘产生，最后可以运用装岩洒水，个转载点开放喷雾头等方式降尘，从而最大限度的减少粉尘的产生。

4.3爆破作业

4.3.1爆破器材

目前，我国平巷掘进中多采用铵油类炸药，使用硝铵炸药，药卷的规格为32mm×200mm，质量100g，瞬发电雷管起爆，MFB-200型发爆器起爆。

4.3.2爆破参数的确定

（1）炮孔直径：合理的炮孔直径应该是在其他条件不变的情况下，掘进1m硐室的凿岩时间最短，并保证良好的爆破效果。因为此次凿岩工具为气腿式凿岩机，所以炮孔直径以38-43mm为宜，取40。

（2）炮孔深度：指工作面至炮孔底部的垂直距离。所开挖的硐室断面尺寸和选择的凿岩工具直接决定炮孔深度的合理与否，一般小断面硐室采用气腿式凿岩机时的孔深为1.5-2.5m,在此选择炮孔深度为。

（3）单位炸药消耗量：是指爆破实体岩石所需的炸药量，即

（4-1）

式中：

Q——一次爆破所需的总炸药量,kg

V——一次爆破的实体N岩石的总体积，

单位炸药消耗量确定的合理与否，将直接影响硐室掘进施工的速度和诸多经济指标。根据表4-1选择q=1.61。

表4-1平巷、平硐掘进单位炸药消耗定额（）

（4）炮眼数目：炮眼数目是否合理决定了炮孔的装药量的大小和炸药单耗以及爆破效率的高低。硐室的断面形状和尺寸大小、开挖面的岩石性质、所使用的爆破器材以及所选用的爆破深度等诸多因素都影响着炮孔数量，将各类不同作用的炮眼分别合理的分布在硐室的开挖断面上，最终排列在断面上的炮眼数就是所求的一次循环爆破的总炮眼数，一般是依据掘进断面矿岩的性质和断面面积进行初步估算，然后在设计好的断面上将炮眼布置好，得出总的炮眼数目。

除了上述算法，我们还可以通过每次循环的总炸药量和炸药单耗，按照经验公式来计算出炮眼的数目。以下为此方法的计算过程：

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