美国应急救生舱的设计与应用

　　2010年6月27日至7月3日，由国家安全监管总局职业安全卫生研究所、贵州煤矿安全监察局、安徽煤矿安全监察局、河南理工大学和国家安全监管总局国际交流合作中心等组成的代表团，一行6人赴美国考察了煤矿应急救生舱的设计、生产技术和应用情况。

考察团成员进入救生舱内体验降温除湿效果

　　考察团先后参观了位于马里兰市的美国斯特塔公司(Strata Products Worldwide, LLC)和位于达拉斯市的澳大利亚迈安科公司美国分公司(MineARC Systems United States)，了解煤矿应急救生舱的设计、生产技术和应用情况，与相关人员进行了深入交流。同时，参观了两家公司的生产车间，并进入救生舱内部亲身体验了救生舱的实际效果。

应急救生舱的推广与规范

　　2006年1月，美国西弗吉尼亚州Sago煤矿发生矿难后，美国劳工部矿山安全与健康管理局(MSHA)出台了新的矿山安全管理规定，要求所有煤矿必须配备应急救生舱后，方能取得经营许可证。在此之前，美国西弗吉尼亚州政府也作出规定，要求所有煤矿必须装备应急救生舱，并出台了应急救生舱标准，要求能够维持生命不少于96h，同时，还有环保和环境质量方面的要求。

　　2006年1月发生的西弗吉尼亚州Sago煤矿矿难，造成13名矿工被困，仅1名矿工脱险。该事件在美国反应强烈，布什总统当即签署文件，要求对西弗吉尼亚州所有煤矿的应急救生舱产品进行检查。西弗吉尼亚州成立了事故调查特别行动委员会，对应急救生舱产品进行调查，并结合调查情况完善应急救生舱相关标准。

　　2007年初，该特别行动委员会颁布了西弗吉尼亚州应急救生舱相关标准。之后，美国矿山安全与健康管理局又开展了广泛的调研。2008年12月，美国矿山安全与健康管理局颁布了应急救生舱法规最终修订版本，不仅要求应急救生舱有足够的密闭空间，为被困矿工提供氧气、食物、水，滤除有毒有害气体，还将降温功能要求明确规定其中。该法规颁布后，美国政府要求所有正在使用的煤矿应急救生舱产品，如有未达到该标准的，必须在3年内实现更新换代。

救生舱的设计与制造

　　斯特塔公司是全球规模最大、技术最先进的救生舱供应商，设计、生产一系列地下采矿产品，包括应急救生舱、地下采矿顶棚支护等，并在全球范围内为大型采矿企业提供服务。在美国联邦政府和州政府对煤矿救生舱提出新的要求之后，斯特塔公司成为紧急应对措施和安全领域的先行者。

　　迈安科公司组建于1999年，该公司长期致力于矿井、隧道工程、石油化工等各类应急救生舱的设计、研发和生产。该公司是全球唯一获得国际ISO9001认证资质的应急救生舱生产商。该公司生产的煤矿应急救生舱是目前世界上唯一获得美国西弗吉尼州矿工健康和安全办公室认证资质的产品，同时也是达到了美国矿山安全与健康管理局标准的应急救生舱产品。

　　斯特塔公司和迈安科公司均生产煤矿用钢制应急救生舱，同时，也为金属/非金属矿山生产钢制应急救生舱。两种类型的应急救生舱不同的是，煤矿用应急救生舱为本质安全型设计，没有外接电源。而金属/非金属矿山用应急救生舱接有外接电源，为照明、空调设施提供动力。

　　钢制应急救生舱

　　应急救生舱外壳是采用钢制焊接而成的密闭空间，可承受0.10MPa的超压，其外壳上镶嵌数个防爆的透明观察窗。外壳宽2.4m、高1.8m，长度因可载人数而异。外形尺寸大小也可按客户要求定制。外壳下部可安装车轮和拖挂套件，便于运输和移动。目前，两家公司生产的应急救生舱可载8~24人不等。斯特塔公司生产的20~24人应急救生舱钢制外壳重量达9.98 t。

斯特塔公司生产的钢制救生舱

迈安科公司生产的钢制救生舱

　　应急救生舱整体内部结构分为过渡舱和主舱两个相互独立密闭的空间。过渡舱可容纳多达6人，有2扇密闭的门，其中一扇(A)与外界相通，另一扇(B)与主舱相连。人员由门A先进入过渡舱，将门A关闭后再打开门B。进入主舱后关闭门B，在主舱中避难或等待救援。过渡舱内配置压缩医用氧气、压缩空气，以及便桶(或生物技术型卫厕)、垃圾袋等设施。

迈安科公司生产的钢制救生舱过渡舱

　　主舱内部两侧均配置符合人体工程学原理的座位，座位下方有宽敞的储物空间。内外舱壁之间采用特殊隔热材料，使应急救生舱可承受的外部温度超过500℃。主舱预装了化学药品，用于清除舱内的CO或CO₂。同时，舱内还配置了呼吸用气双重供给系统。迈安科公司生产的应急救生舱还配有非电力驱动的降温除湿系统。

迈安科公司生产的钢制救生舱主舱

　　主舱内装化学药品，将有毒的CO气体经过进一步氧化后生成无毒的CO₂气体。人员呼出及主舱空间内的CO₂气体用预装的碱石灰进行吸收。两种有毒有害气体的清除具有相互独立的置换系统，均采用压缩空气作动力，通过各自系统的阀门控制压缩空气流量，来控制有毒有害气体的置换速度。压缩空气贮存在救生舱后部的独立隔舱中。氧气、空气均由分别预装在气瓶中的压缩医用氧气、压缩空气供应，系统中还有用于读取相应气体流量的流量计。

放置在主舱内的有毒有害气体滤除系统

　　通过有毒有害气体置换系统和氧气、空气供给系统，保证了主舱内的CO₂浓度低于0.5%、O₂浓度大于19%。食物和水则预先装备在座位下的储物箱内。这些物品和生活用品的配备量，决定了舱内被困人员的生存时间。

斯特塔公司生产的钢制救生舱主舱

　　迈安科公司生产的应急救生舱配有降温除湿系统，这是该公司重点研发和应用的冷却系统。该系统以干冰(固态的CO₂)为主要降温介质，干冰贮存于救生舱后部的独立隔舱内。工作时，让干冰在密闭的管路和蒸发器内流动，蒸发器放置在主舱内，干冰在管路和蒸发器内变成CO₂气体时带走热量，从而达到降温除湿的效果。降温除湿系统也采用阀门控制流量，实现舱内温度可调。该系统使舱内被困矿工的生存条件和质量得到提高。迈安科公司供应美国的应急救生舱标称舱外温度为30℃、供应中国的应急救生舱标称舱外温度为50℃。

为救生舱提供动力驱动的高压钢瓶，通过钢瓶架固定在救生舱后部的独立隔舱中

流量计

　　充气式应急救生舱

　　斯特塔公司还生产一种可充气式应急救生舱。舱体为经美国矿山安全与健康局批准的、柔性耐用材料制作，正常情况下全套系统储存在防爆钢制托橇内。发生灾难时，将救生舱从托橇内拉出铺平，打开高压压缩空气阀门，利用贮存在气瓶中压缩空气向救生舱的密闭橡胶骨架内充气，骨架随之支起舱体形成密闭空间，被困矿工即可进入避难。救生舱内的有毒有害气体滤除及生存必需品的供应，与钢制应急救生舱相同。目前，该公司生产的充气式应急救生舱可载10~36人。这种应急救生舱的特点是不用时体积较小，不占用空间，便于运输和移动。但缺点是不抗压，从向橡胶骨架充气到救生舱完全支起约需要8min，时间较长。

启 示

从钢制托橇内拉出充气式救生舱 平铺充气式救生舱

充气后的充气式救生舱外形

　　在煤矿井下设置和使用应急救生舱，能为矿井发生事故后幸存的矿工提供一个安全的密闭空间，对外能够抵御事故发生时产生的高温烟气，隔绝有毒有害气体，对内能为被困矿工提供氧气、食物、水，祛除有毒有害气体，赢得较长的生存时间。同时，被困矿工还能通过舱内的通信设备，引导外界救援，为应急救援工作赢得宝贵时间，降低矿难伤亡人数。鉴于此，应结合我国煤矿的实际，推广使用钢制应急救生舱。同时，要制定煤矿井下应急救生舱管理规范，明确规定煤矿安设应急救生舱的位置、数量及使用管理要求，使应急救生舱的建设标准化、规范化。考虑到煤矿企业装备应急救生舱需要花费不小的费用，必要时国家可适当给予补助，以推进煤矿应急救生舱的建设。

　　美国斯特塔公司生产的可载20人的钢制应急救生舱售价为15.7万美元，澳大利亚迈安科公司美国分公司生产的可载24人的钢制应急救生舱售价在10万~20万美元不等。在不使用的情况下，每个应急救生舱每年的维护费用大约为3000美元。如果单从国外购进，花费很大。为降低煤矿企业的生产成本，应尽快实现应急救生舱的国产化。同时，要尽快出台煤矿应急救生舱通用技术条件和标准，规范应急救生舱的设计和生产，为国产应急救生舱奠定基础。

　　编辑 宁 远