煤矿安全 科技装备先行

　　2011年8月25日~26日，全国煤矿井下安全避险“六大系统”建设推进会在山西省朔州市召开，同时，为便于参加会议的各产煤省级煤矿安监部门、煤矿企业现场参观“六大系统”的各类设备，了解各类设备能够达到的防护性能，国家安全监管总局、国家煤监局还举办了煤矿井下安全避险“六大系统”装备的现场展示，以推进煤矿井下安全避险“六大系统”的建设完善。

　　由于场地限制，参加“六大系统”装备展示的生产企业大约有20余家，但这些生产企业都具备较强的研发能力，所带来的各自最新、最具代表性的产品，代表了我国“六大系统”装备的发展方向。借参加会议的机会，本刊记者走访了几家参展企业，了解了部分装备的独特性能。

传感器 新变化

　　传感器作为监测监控系统的一部分，主要用来监测井下生产环境中甲烷、氧气、一氧化碳、硫化氢等各种参数的变化情况，以便及时预警，做好防灾准备。

采用上下结构的红外甲烷传感器

　　传统的传感器大多采用不锈钢外壳制造，前后两部分拼接而成。由于煤矿井下湿度较大，传感器垂直悬挂，水气容易通过拼接缝隙自上而下地渗透到内部的测试元件中，影响监测灵敏度。记者在镇江中煤电子有限公司(以下简称“中煤电子”)的展位上看到，该公司新推出的一款红外甲烷传感器，采用上下结构组合而成的传感器，很好地解决了水气渗进传感器内部元件的问题。中煤电子将传感器的上部设计为方形的罩子，扣住下面的监测元件，这样悬挂在井下可避免水气自上而下地渗进内部元件中。并且中煤公司采用微孔憎水滤膜作为测试元件的防尘、防潮保护膜，更加有利地解决了传感器防尘、防水问题。

　　这款红外甲烷传感器利用红外技术监测甲烷浓度，性能稳定、反应迅速、精度高、调校周期长。传统的使用催化元件监测甲烷浓度的传感器至少一个月需调校一次，而红外甲烷传感器半年调校一次即可。此外，红外甲烷传感器外壳采用酚醛环氧树脂材料高温模压成形，具有强度高、重量轻、抗冲击性强、携带方便的特点。

　　煤矿井下环境比较复杂，需要监测甲烷、一氧化碳、温度、湿度等多种参数，因此常见井下悬挂多个传感器。淄博瑞安特自控设备有限公司研制出一种多参数传感器，可同时对氧气、甲烷、一氧化碳、二氧化碳、硫化氢、温度、湿度、压力差值8种参数进行检测或监测。这种多参数传感器的大小和普通单一参数传感器差不多，在井下使用，不仅减少了传感器的个数，还节省了空间。特别是在煤矿的避难硐室、移动救生舱等体积有限的空间内，同样需要监测多种参数，这种多参数传感器的体积优势就凸显出来。记者担心多种参数都使用同一个传感器监测，可能会出现灵敏度不高的情况，但是企业的技术人员回答说，经过试验，监测灵敏度和其他传感器一样，而且这种多参数传感器还具有超低功耗的特点，主要是考虑到煤矿发生事故时可能断电。

避难硐室设施改进

　　当煤矿井下发生紧急情况时，避难硐室可为无法及时撤离的遇险人员提供生命保障。氧气供给、降温除湿则是避难硐室不可缺少的功能。各企业在建设避难硐室时会根据实际情况采用不同的方式设计，避难硐室内氧气供给有压风供氧、压缩氧气供氧、地面钻孔供氧3种主要方式。降温除湿主要是通过电力空调、蓄冰降温、气体膨胀降温和通风降温等方式。

避难硐室的防护密闭门

　　地面钻孔供氧方式受诸多条件限制，不易实现;压缩氧气供氧主要存在一个问题，即因压缩氧气钢瓶内氧气余量不同而引起供氧气流不稳。针对这种情况，天地科技股份公司建井研究院(以下简称“天地建井”)通过对压缩氧气钢瓶的阀门进行改造，研制了恒流供氧系统，实现了氧气以平稳的速率供给。

　　在降温除湿方面，天地建井分别开发了除湿净化系统和超能降温模块。除湿净化系统是由多条净化幕帘组成，每条净化幕帘内部充填化学药剂，这种化学药剂对二氧化碳、水分的吸收能力极强，而且吸收后不会再释放出来。除湿净化系统内部还配有手摇风机，转动风机可加速空气流动，净化幕帘的吸收能力会更好。超能降温模块是天地建井的专利产品，模块内部充填物质通过相变实现降温作用。简单的说，就是硐室内部温度升高，充填物质吸收热量储存起来，当硐室内部温度降低，充填物质又会把热量释放出来，使硐室内温度维持在23℃~32℃。这种降温过程是自发的，不需要借助外力，也不需要借助电源，就像固态冰融化成液态水，液态水又凝固为冰一样自然。模块内物质使用寿命可达20年，而且属于环保物质，即使从模块内泄漏出来，对人体也没有毒害作用。这种模块还有一个优点是形状可改变，根据空间大小设计为方形、圆形都可以，吊在硐室顶部、悬挂在墙壁上也都很方便。

　　天地建井还是国内首个为煤矿井下避难硐室专门设计防护密闭门的厂家。防护密闭门是避难硐室最关键的技术之一，承担抵御高温烟气、隔绝有毒有害气体的作用。天地建井的负责人向记者介绍说，有的煤矿企业建设避难硐室室时，选择直接购买水下使用的防水密闭门或航空使用的密闭门，其实，煤矿井下的环境很复杂，要达到防水、密封、防有毒气体、抗冲击等多重要求。天地建井的防护密闭门除了满足上述要求，还有其他独特之处。比如，防护密闭门上装有内外都可以快速开启闭合的装置，以便紧急情况下防护密闭门从外面打不开时，也可从里面打开。并且防护密闭门上还设置一个直径为600mm的内开式逃生门，可以作为在防护密闭大门难以打开时的第二进出通道。天地建井的负责人很自豪地介绍说，其他厂家还没有这项在防护密闭门上安装逃生门的技术。此外，天地建井的防护密闭门采用双层密封结构，更好地提高防水、防有毒有害气体、抗冲击的能力。

条带式避险及指挥系统

　　如果煤矿井下发生事故，能够在紧急情况下提供饮用水、食物、无毒空气的地方，大家一般都会想到是避难硐室或移动救生舱，但是长春金鹰智谷科技股份有限公司(以下简称“金鹰智谷”)打破人们的常规认识，研发出一种条带式避险及指挥系统，也可以满足紧急避险的需要。

条带式避险及指挥系统模型

　　金鹰智谷的负责人介绍说，这种条带式避险及指挥系统集压风自救、供水施救、通讯联络、人员定位、监测监控五大系统于一体，将五大系统的管线整体包裹在一根管道中，这根管道可以从井口沿巷道铺设到井下每个工作地点，而且整个管道每隔6m~10m设置为一节，提供一个防毒面具，让遇险人员就近避险。避险人员戴上防毒面具，可以通过管线呼吸到地面来的新鲜空气，在遇险人员通过防毒面具呼吸的同时，地面的指挥系统就可对遇险人员进行定位，知道在巷道多少米处有人在呼吸。避险人员佩戴防毒面具进行避毒时，还可以跟地面指挥人员进行通讯联络，了解巷道内发生什么情况，是原地避险好还是向安全地点撤离好，听从地面指挥人员的安排合理避险。万一遇险人员在原地避险时间较长，这套避险系统还可以为遇险人员输送饮用水、营养液等，保证遇险人员的长期生存。

　　此外，金鹰智谷的负责人还谈到这种条带式避险及指挥系统的另一个优点，就是在管线内预置很多监测元件，可以监测水位、温度、甲烷、一氧化碳、矿震等的变化情况，进行提前预警。这种监测不同于生产监测，可对事故进行监测，井下发生事故后可以马上判断出事故类型、发生地点、发生时间、波及范围等，利用这些数据指导井下人员进行合理避灾自救。

　　金鹰智谷的负责人总结说，这套系统是在灾情下工作，因此，设计的初衷是要抵抗各种事故破坏，管道的外壳也具有较高的抗破坏性能。并且这套系统的设计还借鉴生物学的断尾原理，对铺设在不同巷道的管线安装限流装置，进行分量控制，这样不会因某一节管线遭到严重破坏，影响其他分支巷道的供应，不会使向井下输送的空气、饮用水等全部漏光，导致整个系统瘫痪。

　　编辑 郑 君