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1、矿山事故应急救援装备,矿山救护队员个体防护装备,灾区环境气体检测设备,矿用大型灭火设备,救援技术发展前景,灾区通信装备,矿用快速放火密闭,科学技术是第一生产力,古人云：工欲善其事，必先利其器。讲的就是想干好一件事情，就应该有好的工具。因此，作为处理矿山事故的救护队，也应该具备先进的救护装备，才能在复杂恶劣的环境下，闻警即到，速战能胜。只有具备一支能够熟练使用先进装备的队伍，才能够有的放矢，事半功倍 。下面介绍安全救灾的主要救护装备。,第一节 矿山救护队员呼吸保护装备(救护队员生命安全保证基本装备）,矿山救护队是处理矿井五大灾害的专业性队伍，所从事的是在急、难、险、重等危险环境下的救护工作。矿山
2、救护队员的呼吸保护装备主要是指参加抢险救灾工作时佩戴的隔绝式氧气呼吸器。 一、氧气呼吸器的发展历史1、负压氧气呼吸器的发展历史新中国成立后，党和政府十分重视煤矿的安全生产和矿山救护工作。1953年，在辽宁省抚顺市成立了国营抚顺煤矿安全仪器厂，以原苏联比较成熟的PKK-1、PKK-2型呼吸器为基础，研制成功了我国第一代AHG-2、AHG-4型负压氧气呼吸器，并投放国内市场，占有率高达80%以上。1988年抚顺煤矿安全仪器厂又参考原苏联P30型研制成AHY6型负压氧气呼吸器。,1966年，国家又在四川省重庆市成立了国营重庆煤矿安全仪器厂，开始研制生产AHG-4、AHG-2型负压氧气呼吸器。到198
3、4年，在原苏联的P12基础上，设计生产AHG-3 负压氧气呼吸器。1987年，重庆煤矿安全仪器厂又设计生产了AHG-4A型负压氧气呼吸器。 1987年以后，AHG4 A型和AHY6型负压氧气呼吸器成为全国矿山救护队员的主力型呼吸防护装备；截至到2002年，全国矿山救护队使用负压氧气呼吸器的数量仍占60以上。从建国以后到本世纪初期，这50年正是煤矿事故的多发时期，煤矿井下发生了多起灾害事故，都是救护队员佩用负压氧气呼吸器深入到抢险救灾第一线，侦察灾区、封闭火源、处理冒顶、恢复巷道、排放瓦斯等安全技术工作，抢救出遇险、遇难人员数万人，解放了数亿吨煤炭资源，为国家挽回财产损失无法用数字统计，可以说，
4、全国煤炭系统,百万吨死亡率的逐年下降，主要因素是矿山救护队佩用负压氧气呼吸器及时出动、积极抢救的结果。因此，负压氧气呼吸器为我国煤炭的安全生产和矿山救护队员的抢险救灾工作做出了突出的贡献 。 但是，由于负压氧气呼吸器的技术原因：因口具、鼻夹脱落而造成救护队员的自身伤亡事故十分严重（据统计自身伤亡占19491995年的40%以上） 。对此我国政府非常关注：决定在 国际上寻求更为安全可靠的氧气呼吸器，彻底解决负压氧气呼吸器口具、鼻夹脱落，气密、自身故障等自身的原因，而造成矿山救护队员的自身伤亡事故。,2、正压氧气呼吸器的发展过程,从1994年开始，原煤炭工业部组成“矿山救护正压式氧气呼吸器考察团”
5、分别到欧、美等国考察，寻求更为安全可靠的氧气呼吸器。“矿山救护正压式氧气呼吸器考察团”听取了相关公司科技人员对矿山救护正压式氧气呼吸器的工作原理和技术性能介绍，并亲自佩戴了正压式氧气呼吸器进行试验。建议从德国吕贝克市的德尔格（Dreager）公司、美国费城市的布马林（Biomarine）公司引进正压式氧气呼吸器技术。,1995年初，煤炭部领导指示：由安全司负责，先行引进20套正压氧气呼吸器进行试验，在霍州矿务局进行试点；积累和总结经验，然后，全面推广。1996年9月，煤炭部与美国呼吸器工程学专家在霍州矿务局，对全国的骨干救护队员进行正压氧气呼吸器的使用培训，并举办了呼吸器应用技术讲座。在199
6、6年年底，处理山西省大同市新荣区郭家窑乡东村煤矿特大瓦斯火灾事故救援一百多死伤人员的救护实践中，霍州矿务局救护大队首次使用这20套正压氧气呼吸器，这20套正压氧气呼吸器发挥了决定性作用，顺利完成了抢险救灾工作，救护队员无一人伤亡，受到一致好评。,1996年11月，国家煤炭工业部决定：由山西省煤炭高新技术总公司和山西运城地区煤机厂两家单位在引进美国先进技术的基础上，研制、开发适合我国国情的质优价廉的正压氧气呼吸器，使山西成为生产正压氧气呼吸器的重要基地，满足我国矿山救护队的需要。煤炭部长王森浩、副部长张宝明、副部长王显政等领导亲自批示：对此项工作表示关心和支持。煤炭工业部安全司领导具体部署指导、
7、煤炭工业部四次发文指示：山西省煤炭（局）厅督办，要求尽快实施该项目，加快正压氧气呼吸器的推广，加速对全国矿山救护队负压氧气呼吸器的更新换代。,为了贯彻“加速矿山救护装备的更新换代，用具有国际先进水平的全面罩正压氧气呼吸器装备矿山救护队伍，改善中国矿山救护装备落后的现状，确保矿山队安全救灾”的指示精神。1997年起，抚顺安仪总厂紧跟国际煤矿安全仪器装备发展潮流，广泛开展学术交流，考察国外先进的正压氧气呼吸器生产厂家，结合国内煤矿的现状和救护队的具体情况，投入大量的新产品开发费用，以安全可靠、经济实用为目的，在1998年，先后研制出具有自主知识产权的HYZ4、HYZ4a、HYZ4b、HYZ4c型正
8、压氧气呼吸器，为救护装备的更新换代和减少救护队员自身伤亡做出了积极贡献。,1998年以后，重庆煤矿安仪厂在装备更新和技术引进方面进行了尝试，同德国德尔格（Drager）公司合作生产BG4气囊式正压氧气呼吸器；2003年重庆煤矿安仪厂被煤炭科学总院重庆分院兼并后，与美国布马林（Biomarine）公司合作生产HY-4和Biopak240正压氧气呼吸器。,3、正压氧气呼吸器在中国的使用情况,中国矿山救护队从1996年开始使用正压呼吸器用于抢险救灾，自1996年霍州矿务局救护大队在山西大同东村特大瓦斯爆炸事故的救援开始；1997年淮南矿业集团救护大队的淮南谢一、谢二矿特大事故救援中；六枝工矿集团的贵
9、州黔东南铁路毒气泄漏事故救援,中；开滦集团救护大队唐山矿火灾事故救援中；运城市矿山救护队的运城富源煤矿特大瓦斯事故救援中；2003年的医院和疾病控制中心的抗击“非典”；铜川煤业集团救护大队的陕西铜川陈家山煤矿特大事故救援中、河北开滦集团救护大队、邢台金牛能源救护大队和山西潞安矿业集团救护大队联合在邢台铁矿火灾事故救援中、开滦集团救护大队在承德暖尔河煤矿特大事故救援中、唐山市刘官屯煤矿发生瓦斯爆炸事故救援、晋城煤业公司救护大队在寺河煤矿发生瓦斯爆炸事故等的事故抢险救援中，汾西煤业集团救护大队在吕梁、中阳、灵石等煤矿事故、大同煤矿救护大队在处理轩岗煤业集团焦家寨煤矿的特大事故等的多次事故抢险救援中
10、，救护队员正压氧气呼吸器进行抢险救灾。,正压氧气呼吸器优越的安全性能、可靠性、稳定性、舒适性得到一次次的验证，有效地保护了抢险救灾人员的生命安全，降低了灾害损失，被誉为救护队员的生命保护神。广大的应急救援人员、特殊工种的技术工作者充分体验到新型装备的可靠安全性、可靠性、呼吸舒适性、佩带舒服性，大家一致认为新技术的推广运用是解决国内救护装备落后的根本办法，开始装备先进的正压氧气呼吸器。,二、氧气呼吸器的呼吸特性和工作原理 1）负压氧气呼吸器的呼、吸特性曲线和工作原理如图1所示是救护队员佩戴负压氧气呼吸器工作时，通过仪器测量显示的呼吸阻力正弦曲线。呼气时，呼吸器内部的氧气压力大于外部环境的大气压力
11、；吸气时则小于大气压力。因此，为了保证安全救灾，对它的气密性要求非常严格。 AHY-6型负压呼吸器按如下工作方式进行工作。人体呼出的约含4%CO2的空气，经颜面部分连接盒-呼气阀-清净罐进入到气囊。空气在流经装有Ca(OH)2吸收剂的清净罐时CO2被吸收。吸气时，空气从气囊出来，经过冷却器-吸气阀-吸气软管-连接盒和颜面部分进入人的肺部。呼吸时，借助呼吸阀使气体总是沿着闭合回路的同一方向流动。,图1负压氧气呼吸器的呼、吸阻力特性曲线图,图42正压氧气呼吸器的特性,图3 负压呼吸器压力特性,图 4正压呼吸器压力特性,2）正压氧气呼吸器的特性和工作原理 从图2可以看出正压氧气呼吸器靠产品呼吸系统的
12、压力改变，将人的呼气和吸气的阻力设计值自动的调整到0坐标以上，保证了在吸气时系统内压力不低于外界大气压力。 工作原理为：打开氧气瓶，高压氧气通过减压器将20692.03kPa的氧气压力减压至1843.650kPa2，减压后氧气通过供氧管流入流量限制器（定量孔），并以一定流量进入呼吸仓，通过吸收剂盒，再由呼吸腔的边缘进入下呼吸仓，通过连接管流入冷却罐，被冷却后的气体通过吸气软管进入面罩。呼气时，气体通过呼气软管进入呼吸仓，与定量孔供给的氧气混合后经过清净罐除去CO2后，再由呼吸腔边缘进入下呼吸仓，形成封闭式的循环系统。,2.两种呼吸器做功时的压力特性比较如图3和图4所示在抢险救灾中人的作功量变化
13、范围较大，因此呼吸量也随着变化。科学实验数据表明：一般休息时呼吸量为10L/Min，极强负荷劳动时可达50L/Min，极限短时间如35Min可达75L/Min。为此正压系统的设计必须保证在50L/Min以下时为正压值。图3为负压呼吸器的呼吸压力值，呼气为正压，吸气为负压，从而可以看出呼吸量越大造成外界毒气向系统渗漏的危险性越大，图4为正压呼吸器的呼吸压力值，克服了这种渗漏的危险性。这就是正压氧气呼吸器研制的关键问题。标准规定呼吸量为50L/Min频率为25N/Min，正向呼气压力不许大于700Pa，吸气压力不许低于零，呼吸量40L/Min频率24N/Min，呼气压力值不大于890Pa，吸气压力
14、值不许低于零。,第二节 灾区环境气体检测设备（指挥救灾的科学依据装备眼睛）,当煤块井下发生火灾和瓦斯爆炸事故后，不仅破坏井下的设施和巷道，而且使灾区产生大量有毒有害气体。此时，只有依靠矿山救护队员配戴氧气呼吸器进入进行灾区侦查，取得灾区内的第一手资料，矿井指挥部才能制定科学的救灾方案。在灾区侦查时，对矿山救护队员最大的威胁就是瓦斯爆炸。因此，灾区环境气体检测分析技术的研究和先进产品的开发应用，保证救护队员的安全救灾，是应急救援的一个非常重要课题。目前我国矿山救护队使用的灾区气体检测仪器有：手动检测仪器、便携式自动检测仪、气相色谱检测仪。,（一）气相色谱检测 煤矿安全监测技术，特别是灾害发生后救
15、灾过程中的监测技术，历来是煤矿安全生产的一大难题。因为当灾害发生后，原有的监测设施基本被损坏，不能进行正常的监测工作。因此，煤矿急需一种“机动灵活、反应迅速”，集监测、通讯、动态监视于一体的监测指挥系统。当灾害发生后，能迅速赶到现场进行监测监视，对灾区的有毒、有害气体进行监测及爆炸危险性的判别，并实现救灾通讯、灾区动态监视于一体的监测指挥系统，满足煤矿救灾过程中的急切需求。,ZJC型车载救灾指挥车,ZJC型车载救灾指挥系统是将现有使用技术加以改进、创新、提高，是一种集车载束管检测、工业电视监视、救灾通信等多项高新技术于一体的综合集成式系统，可根据需要安装在大、中、小型面包车上。系统设计合理、技
16、术先进、自动化程度高、功能齐全。能够将灾害现场的图象、声音、气体变化情况、爆炸危险性判别及灾害决策等信息，实时、直观、快速地提供给矿山救援中心，为救灾指挥决策者提供科学依据。 （二） 便携式自动检测仪 目前常用的便携式自动检测仪有G750 POLYTECTOR便携式多种气体检测仪,1.用途 G750外观小巧，使用方便，可同时监测多达6种气体；G750的“智能传感器系统”设计可以非常方便的更换可插拨式传感器，以适应更加复杂的气体环境。 2.检测原理 根据不同的气体，G750会使用不同的检测原理及传感器。催化燃烧（CC）及热传导（TC）是比较成熟的可燃气体检测方式，用于检测可燃气体可能引起的爆炸危
17、险。而电化学（EC）传感器则适用于检测氧气及各种有害气体。红外线（IR）传感器适用于检测二氧化碳。通常气体是通过气体扩散吸入口进入传感器气腔，但是当气泵打开时气体则通过气泵吸入。当需要时，可以在气泵上加一根取样管，从而实现远距离采集气样。,第三节 矿用大型灭火抑爆设备 （避免次生事故的重要措施设备）,矿用大型灭火设备是利用燃油燃烧产生氮气或利用化学物质的化学反应产生二氧化碳气体的设备。按照规程的规定，矿用大型灭火装置是救护大队或独立中队应配备的救护装备。目前国内矿山救护队配备的主要有惰气发生装置和二氧化碳发生装置。 一、惰气发生装置 （一）氮气发生装置（如图5）氮气发生装置是利用燃油燃烧产生氮
18、气来降低火区的的氧气含量，从而达到扑灭火灾。它适用于矿山井下、隧道、机库、地下商场等封闭场所，扑灭有限空间大面积火灾，抑制瓦斯爆炸，高瓦斯矿井惰性化的理想新型灭火装备。目前我国矿山救护队使用的惰气发生装置为DQ系列惰气发生装置。下面以DQ400/500惰气发生装置为例进行介绍。,1.主要技术性能产生惰气量 400500 m/min耗油量 1215kg/min耗水量 15 m/min出气口温度 90整机全长 10.5m气体成分 O23%，CO0.4%，CO2为918%、N2为985%重量 900kg2.结构如图7所示该装置由供风装置，喷油室，风油比自控系统，燃烧室、喷水段、封闭门、烟道、供油系统
19、，控制台及供水系统等部分组成。,图7,该装置以普通民用煤油为燃料，在自备电动风机供风的条件下，特制的喷油室内适量喷油，通过启动点火，引燃从喷油咀喷出均匀的油雾，在有水保护套的燃烧室内进行燃烧，高温燃烧产物，经过在烟道内喷水冷却降温，即得到符合灭火要求的惰性气体。 3.注意事项 DQ400/500型惰气发生装置，属非防爆型的灭火装置。在井下使用时，必须安装在有电源、水源，巷道平直长度不小于15m、断面大于4m的入风侧，并且巷道风量不小于250m/min，操作区的瓦斯含量不得大于0.5，粉尘浓度应控制在规定的范围内。并且要注意以下几点：,1）在连接供油泵系统时，首先开油泵循环10s钟，将油泵和管路
20、充满油后，再将出油管接到喷咀上。 2）所有供油系统接头处不得漏油，一且发现漏油不得开机，防止影响燃烧和引起着火。 3）注意观察油位指示器液面界线值，及时往油箱里补充燃油。注意过滤，确保油质，以防堵塞喷油咀。 4）机器开动后注意巡视，发现问题及时处理。 5）不得随意扭动多圈调位器位置。 6）安装点火器时，必须把引燃管安牢。,（二）CO2发生器（结构如图6） 1.主要用途及原理 CO2发生器具有抑爆和灭火作用，既能防止火区瓦斯爆炸，又能扑灭井下内因火灾和外因火灾。它通过B物料浓硫酸和A物料碳酸氢氨发生化学反应产生纯CO2气体，并从反应生成物中收集CO2进行预防和灭火。其化学反应式如下： H2SO4
21、+2(NH4)HCO3=(NH4)2SO4+2H2O+2CO3 2.设备使用的安全注意事项 1）使用过程中，压力表压力超过极限安全值，安全阀不启动时，应立即关闭控制阀，停止制气，手动开启安全阀。同时打开输出阀或排污阀将容器内的CO2气体卸压。待压力表指示零后，更换新安全阀。,图6 CO2发生器的结构,2）运输使用浓硫酸时，一定要按：运送、使用浓酸危险品的方法来运送和安全使用，要根据现场制定专门的措施后方可使用。 3）设备运输过程要严防强烈冲击，高空坠落造成设备变形或结构受损。设备搬运要用汽车、火车、矿车等运输工具，用吊车装卸，严禁采用坠落式装卸。 4）设备长期不用时，要贮存在仓库中，每年要对设
22、备内外进行一次防腐处理。 二、惰气的抑爆原理 爆炸试验表明，在瓦斯与空气的混合物中加入惰气，就能改变易爆气体的爆炸性能。随着充入惰气浓度的增加，则氧气浓度的相对减小，爆炸上限值将大幅度下降，下限值略有升高。当惰气浓度达到一定值时上下限便重合于一点即失爆点（见图7），从而使瓦斯混合气体完全处于失爆状态，彻底排除了瓦斯爆炸的危险性。,图7注入惰气对甲烷爆炸界限的影响,对比分析：惰气抑爆有效，氮气和二氧化碳均起抑爆作用。 1.爆炸三角形及爆炸判别方法 瓦斯混合气体爆炸三角形如图8所示，该图因其坐标轴所示意义不同而使爆炸三角形的形状与图7不同，但其原理和使用条件则基本相同。,图8 爆炸三角形图,爆炸三
23、角形图可划分为四个区，其中爆炸区；富氧区；富燃料区；失爆区，根据气样组分在图上所在位置判别爆炸危险性。爆炸判别方法如下：组分点在区，则有爆炸危险性； 组分点在区，则暂无危险，但当瓦斯浓度增加时，便容易进入爆炸区；组分点在区，亦暂无危险，但当氧气浓度增加时，便容易进入爆炸区；组分点位于IV区，虽然无爆炸危险，但亦可经II区进入爆炸区或者经III区进入爆炸区。 对比分析：无论爆炸区还是其余三个区，仍然存在爆炸危险性，事实上爆炸危险尚未排除，只不过是爆炸危险程度不同罢了。,2.爆炸区转化成为失爆区 瓦斯混合气体被氮气或二氧化碳惰化后，若爆炸三角形的两条边重合于失爆点，则表明爆炸三角形己不复存在，瓦斯
24、混合气体己处于失爆状态，彻底排除了爆炸危险性。此时，原爆炸三角形状态变成为经失爆点并与横坐标轴平行的一条直线（见图9和图10）。该平行线上部为非组分区，下部则为失爆区。,0,20,40,60,80,100,4,8,12,16,20,O2,CH4,二氧化碳惰化失爆区,（）,（）,惰化域非组分区,图9氮气惰化失爆区,图10 二氧化碳惰化失爆区,由图9和图10看出，氮气惰化失爆线是通过纵轴氧浓度12.1%并与横轴平行，而二氧化碳惰化失爆线则是通过氧浓度14.6%并与横轴平行，两者相差2.5个百分点。 对比分析：高瓦斯矿井和突出矿井有爆炸危险区域实际氧浓度与二氧碳惰化失爆氧浓度14.6%接近，与氮气惰
25、化失爆氧浓度12.1%相差较大，所以采取二氧化碳抑爆技术显然优于氮气。 3.由爆炸区向失爆区转化期间爆炸危险性 向具有爆炸危险区域注入惰气，使爆炸区转化成为失爆区需要一个惰化过程，惰化时间的长短取决于爆炸区域的大小、爆炸区内的瓦斯浓度及瓦斯涌出量、爆炸区内原有氧浓度以及惰气设备的产气能力等诸多因素。,惰气注入工艺视其爆炸危险程度而定，如确认瓦斯浓度处于爆炸界限范围，可进行爆炸危险区敞开条件下注惰气， 刚开始注入时可适量加入风量，使瓦斯浓度降至爆炸下限以下。待爆炸区内惰气升高，氧浓度降低，确认无爆炸危险的情况下，建立永久密闭，并进行灭火工作。 对比分析：由爆炸区向失爆区转化期间，仍然有爆炸危险性
26、，应根据其情况采取安全惰化措施。,第四节 灾区通讯装备,所谓灾区通讯，主要是指井下新鲜风流基地与进入灾区工作的救护小队之间的通讯联系。按照规程的规定，救护小队在进入灾区前，必须在基地设置好灾区电话，基地指挥员利用灾区电话与进入灾区工作的救护小队保持不间断的联系。通过灾区电话询问和回答，基地指挥员不仅可以及时的掌握进入灾区救护小队的工作情况，而且在需要时，派出基地待机的小队去支援他们。目前，我国矿山救护队灾区通讯使用的灾区电话为有线和无线通讯两种。其中有线通讯又分为声能电话和语言直接通话。,（一）有线通讯 1.声能电话机 所谓声能电话机，就是只使用声能而没有电源的一种特殊通讯设备。多年来，声能电
27、话机的投入和使用，已成为矿山救护队佩戴负压氧气呼吸器进入灾区工作时专用的通讯设备。为此规程中规定了使用声能电话传递信息的音响信号。 1）工作原理 PXS1型手握式声电话，由发话器、受话器组成。可配救护仪器面罩、扩大器、对讲扩大器。通话时，发话器中与平衡电枢联接的金属膜片发出振动，产生输出电压，这个信号在接话端的受话器中由膜拟转能器转换成音频信号发出，同时音频信号进入扩大器中放大，使周围人员也能听到声音。,当PXS1型声能电话组装成第二种安装方式时，还增加了呼叫系统（声频发电机），用手轻轻拨动时，可发出0.61.50kHz的调制信号，电压1.5V电流0.5mA音频信号。 2）主要技术参数 PXS
28、-1型声能电话机主要技术参数见表1,表1 PXS-1型声能电话机技术参数,2.电能救灾电话 所谓电能救灾电话，就是利用蓄电池的电能进行通话联系的防爆灾区电话。它是与正压氧气呼吸器配套使用的通讯设备，并适用于所有环境下的通讯使用。它能使进入灾区现场抢救的救护小队与新鲜风流基地指挥员直接通话，保证通讯畅通无阻。目前有很多种电能救灾电话已投入救护市场，下面以JZ-I型救灾电话为例进行介绍。 1）系统的组成与特点 JZ一I型救灾电话由两台或多台救灾电话通信盒（以下简称通信盒）、一台或多台绕线架（含500m通信电缆）组成。仪器结构紧凑、使用方便。同时具有防爆功能。,2）安全注意事项 （1）在有爆炸危险区
29、域内，外壳须套上皮套，以防止静电引起爆炸。 （2）通信盒电源充电必须在地面安全场所进行。 （3）通信盒通信1插座不用时，在易爆环境下不应暴露在外面，应该用非金属帽拧上；通信2插座不用时，只要不打开尾线开关就可以了。 （4）用户只能在非爆炸环境下给电池充电。 （5）定期检查通信电缆外皮、插头、引线的绝缘性能，出现绝缘性能减低或漏电一定要排除故障后再接入系统工作。 （6）充电时，将专用充电器交流插接上220V交流电源，直流插头插入通信盒充电插座即可，一次大约需要810小时。,（二）灾区无线通讯电话 该救援通讯系统由一个设置在地面指挥部的远程控制装置，一个设置在井下的基站和若干个便携式无线电手机组成
30、。专门用于灾害事故情况下的救灾通讯。它可以由一个基站和若干个便携式无线电手机组成井下无线通讯系统，帮助基地和进入灾区工作的救护小队建立有效的通讯联系；还可以与地面程控交换机相连，构成全矿井的救灾指挥通信系统。 1.系统构造及工作原理(如图7所示),1环形天线；2远程控制器；3基站；4无线电手机；5电缆线；6生命线；7电缆或水管图7 系统构造,该系统由一个基站，一个远程控制装置（RCU）和3个便携式无线电手机，环形天线等组成。当井下发生事故时，基站安装在使用便携式无线电手机地点的就近安全位置。远程控制装置安装在地面的操作室中（如调度室），并通过一对专用电线与基站连接。建立与地面的连接后，便携式无
31、线电接收器便可以开始移动工作。,2）工作原理 矿用无线电通讯系统在需要无线电通讯的矿井巷道中使用，它通过电缆和管道的感应在低频（340kHz千赫兹）段工作。通过基站的环形天线、手机的子弹袋天线与管道和电缆结构的感应，无线电信号可完成手机与基站之间的传递，通讯范围为500到800米。在没有管道或电缆的地方，便携式手机之间的通讯距离应在50米以内（以地面为例）。 2.注意事项 1）BC2000铅酸电池充电器不是本质安全型的，应在地面使用。 2）生命线由一条阻抗约130 Ohm的双芯软电缆组成。电缆的终端接在与便携式无线电手机相连的生命线适配器上，可以使通话效果达到最好。,3）为了测试便携式无线电手
32、机是否能正常运作，可将该手机远离（天线、生命线、管道、电缆等）地下铺设结构，与基站进行通讯。手机应可以同样接受到来自其它手机的信号 4）该系统或系统的任何一部分不能正常工作时，应首先检查电池，电池的终端电压应该为7V左右。 5）如果远程控制装置与基站通讯正常，但无法与便携式无线电接手机进行通讯，应检查音频线路是否断路或短路。另外，检查远程控制装置到基站PTT的电压（从RCU到PTT需要10V的电压）。思考题：1、灾区电话的种类和特点。 2、你认为那一种灾区电话好用，为什么？,第五节 矿用快速防火密闭（略）,所谓矿用快速防火密闭墙，就是能够在较短的时间内，达到隔绝空气隔绝灭火的密闭墙。它适用于矿
33、山井下快速临时密闭，封堵巷道风流，封闭火区，控制火势、烟雾等。目前国内矿山救护队使用的主要有气囊型和喷涂型快速充气密闭。 （一）气囊型快速充气密闭 气囊式快速密闭是矿山救护队在火灾抢险中用来迅速隔绝进入火区的风流，使火区因缺氧而迅速熄灭的抢险救护装置，防止灾情蔓延扩大，提高矿井的抗灾能力，对减少矿井火灾造成的经济损失及人员伤亡具有重要的现实意义。,1.气囊式快速密闭特点 1）重量轻（810 kg、10-12 kg)，携带操作方便，施工速度快。使用高压氮气瓶（150-200 kg）充气一般48分钟完成施工； 2）该气囊的形状随意性强、可大可小，不受巷道断面及几何形状、支护类型的限制 3）气密性强
34、，在无外力破坏的情况下，可保持48小时不泄漏。 4）该气囊无易损和消耗件，可以反复使用若干次。 2.性能指标 1）气囊式快速密闭主要通过对弧形气囊充气后形成气囊骨架，对封存堵布起到支撑作用，同时又对巷道起到封堵作用，从而达到封堵效果。 2）气囊的工作压力为710kpa。,3）气囊的密闭性能：当气囊内的压力达到最大工作压力10kpa时，经过大于24小时后，气囊内的压力能保持在7kpa最小工作压力，而不发生收缩，封堵效果不受影响。 4）气囊的充气：采用2升氮气瓶2个（气瓶压力20kpa)，一个瓶充气时间约1.5分钟2分钟。若无氮气气源时可用皮老虎两个同时充空气，充气时间约5分钟6分钟。 5）气囊式
35、快速密闭由直径为250mm300mm展开长度为8.4mak8.7m的弧形气囊与封堵组合而成，二者可分开携带，其重量分别为810kg和1012kg。 6）气囊式快速密闭采用具有抗静电、阻燃性能的材料：气囊材料采用增强织物涂覆橡胶布粘合而成；封堵布采用橡胶涂覆布。,（二）喷涂式快速密闭 轻质膨胀型封闭材料是一种新型的聚氨酯材料，它具有轻便、气密性好、防渗水、隔漏、保温防震，适用于矿山井下封闭窒息火区。如果造快速临时密闭，封堵漏风，防渗水等。它以聚醚树脂和多种异氰酸脂为基料，辅以几种助剂和填料，分甲、乙两组份，按一定比例混合，经压气强力搅拌，通过喷枪均匀的喷洒在目的物上，即可在极知时间内发生化学反应
36、，几秒钟后即由液态变成固态发泡成型，连续喷涂即形成泡沫塑料涂。,1.手动喷涂设备构造及技术性能 为适应井下特殊地点封闭和堵漏的需要，手动喷涂设备以其不用电、携带方便，操作简单等优点适用于矿山救护队封闭火区、窒息火区等。其构造由五个部分组成：1）喷枪；2）计量泵；3）药筒；4）高压气瓶；5）减压阀。 技术性能如下：1）供气压力为0.180.2MPa（3L钢瓶压力不低于15MPa）；2）供气量为70100L/min；3）计量泵转速为0.51.0转/s（计量泵每转为12ml）；4）喷涂能力为1.22.1kg/min；5）最大有效喷涂面积为400300mm；6）起泡时间为28s。,2.注意事项： 1）
37、喷涂时，持枪人不得将枪头对准其他人，以防发生意 外。 2）喷涂管路系统不得漏气或漏药，以免形象配比。 3）A、B药筒要严格区分，不能混装或倒错药剂。 4）手动设备摇泵速度要与喷枪移动速度紧密配合，否则，喷涂层厚薄不均，影响密闭质量。 5）喷涂药剂时，释放出的有害气体对眼睛、呼吸器官有刺激，要呆口罩和眼镜。 6）不要将药液弄到有伤口的地方，以免引起发炎，不小心洒到伤口上时，要用水清洗。,第六节 救援技术发展前景,一、应急救援技术面临的突出问题 （一）矿山应急救援设备的安全管理 矿山应急救援设备是指处理矿山水、火、瓦斯、煤尘、顶板、机械伤害等事故的专用仪器装备。它的安全管理和使用，事关救援人员的生
38、命安全和救灾的成败。因此，加强矿山应急救援设备的管理是急待解决的问题。 实行矿山应急救援设备的安全监察管理制度，通过建立健全监察管理体制、技术标准、行政许可制度、监督检查制度、应用制度和责任追究等方式，加强矿山应急救援设备的安全管理和使用，体现监察的强制性、系统性和有效性，努力实现矿山应急救援设备的法制化和科学化管理和使用是关键。,目前各救援基地和救护队都投入了大量的新型救援装备，特别是正压氧呼吸器的投入，生产厂家多，型号繁杂，性能不一，没有统一的技术标准和安全措施，这就造成了在使用中存在着诸多不安全隐患，可见这就需要建立安全监察制度，实行市场准入和设备准用制度，从设计、制造、修理、维护保养、
39、使用等进行安全性能监察和使用监督，消除各类不安全隐患。 另外新型的大型装备，如有关气体分析设备、惰气灭火设备等，也缺乏统一的技术标准、操作标准、安全措施和使用制度，直接影响了其性能的发挥和安全保障。,（二）提高灾区状态分析手段 当矿山发生事故时，应急救援的决策是救灾成功关键。因此，及时准确的收集灾区信息和灾区状态的判断是提高应急救援决策水平的重要因素。 目前，在救灾工作中，对于灾区的气体检测主要有两种方式，一是通过救护队员用各种便携式的气体检测仪器测定灾区空气中的CH4、CO2、CO、O2、H2S等气体成分。二是通过在灾区取气样，然后送到地面进行色谱分析。以上的两种气体的检测方式都存在着一定的
40、问题。前者是由于灾区内氧气含量抵、温度高、湿度大等原因，造成所测得的气体种类较少并且数值偏差较大。后者是需要把灾区气样送到井上后需要很长时间，造成了灾区信息的置后性。为此需要进一步提高灾区状态分析手段，研制适用井下环境的快速、准确的气体分析、爆炸性判断的连续监控设备。,（三）提高灾区灭火手段 1.新型惰气发生装置的研制 目前应用于井下灭火的惰气发生装置主要有N2和CO2发生器。通过现场应用，它们存在着体积大、运输不便，产气量小等缺点。因此，需要研制大流量、连续性的惰气发生装置。 2.有效快速封闭设施的研制 隔绝灭火是井下常用的一种有效的灭火方法。但是在救援人员封闭火区的过程中，火区内存在发生瓦
41、斯爆炸的危险。目前，为了降低这种危险，救援人员在封闭火区时，需要与时间赛跑，快速有效的封闭火区。但目前的封闭设施都不够理想，需要研制新型的快速有效的封闭设施。,二、应急救援技术发展方向 （一）信息化在矿山应急救援中的应用 近年来随着计算机及网络技术的不断发展，信息技术在各个领域也不断的发展、完善。其应用范围几乎涉及社会生活的各个领域。 多年来，提高煤矿应急救援水平，避免事故的进一步扩大是煤矿应急救援的一项重要工作。因此，不仅在矿井的常规工作方面需要信息化管理技术，而且在煤矿应急状态也需要救援管理的信息化，提高和促进应急救援的管理水平。 1.应急救援管理信息化技术的开发及应用 1）应急救援信息化
42、系统,目前，应急救援管理信息系统已经逐渐开始应用于应急救援的日常管理。它对于提高应急救援管理水平、提高日常的工作质量和工作效率，提高整体的决策水平起到了重要的参考和指导作用。系统主要应该包括：管理信息系统；救灾指挥系统；专业培训系统；仿真模拟训练系统等。 2）应急救援管理信息系统的主要内容和功能 （1）信息的管理维护：主要是对日常信息进行录入、修改、编辑等。 （2）信息的查询：对需要的信息进行网上查询。 （3）信息的统计功能包括：救护人员的结构的分析，提供人员调整参考；学习训练情况的分析，为改进学习训练提高参考；事故的统计分析，为事故预防及事故处理提供,参考；救护档案的自动形成，为事故处理的人
43、员调配提供参考；工作日志的自动形成，为工作计划的制定和工作总结提供参考；应急救援装备的统计分析，为装备的配备、更新提供参考。 （4）专业的网上办公系统包括：计划、总结、规章制度、技术文件等的远程制度、审批、发布；考试题库的建立与命题；达标验收的远程评定；即时信息的制定发送。 （5）报表的自动形成； （6）应急救援方案的编制查询； （7）网上的技术交流； （8）应急救援资料库的建立查询。,2.灾区机器人的研究与发展趋势 所谓矿山搜救机器人，就是在矿井发生灾害事故时，可以承载多种传感、探测、救援设备，代替救护队员进入危险区域勘察的一种多功能的智能救护装备。在灾区情况不明时，使用搜救机器人进入探查，
44、既可以防止救援人员发生伤亡。又能够连续将灾区的信息传输到救援指挥中心，为救援决策提供科学依据，以便快速、准确地制定救援方案。 1）机器人应具备三个方面的功能：具有复杂环境的通过和越障能力，防爆、防水、抗高温、耐冲击力；具有自主定位与半自动导航能力；可连续可靠工作（采集数据和图像信息），并及时将信息传输到指挥中心。,2）国内外矿山搜救机器人的现状与发展趋势 由于国外发达国家对煤炭能源依靠程度低，且煤炭开采自动化程度和安全生产管理水平高，安全性好，因此，对矿山救援探测自动化装备的需求不迫切，相关研究主要集中在废弃或正常作业的矿井内绘制地图等方面。而煤炭是我国的主要能源（占全部能源的67%），它直接
45、关系到我国能源安全和经济可持续发展。我国煤炭开采自动化程度和安全生产管理水平相对较低，人员密度高，矿难事故频发，迫切需要矿山救援探测自动化设备。,在“十五”期间，我国有智能机器人技术研究领域取得了可喜的成绩，已经形成了系列化的智能机器人产品，如消防机器人、水面救援机器人以及反恐防爆机器人等。一些救援机器人研究机构和产业化基地相继成立，如中科院沈阳自动化研究所救援及安全机器人技术研究中心，沈阳新松机器人自动化股份有限公司机器人产业化基地等。 目前，无论从国内还是从国外机器人研究现状来看，还没有能用于矿山井下救援探测的机器人样机和具有实际应用价值的产品问世。因此，面对我国矿山行业安全事故频发的严峻
46、现实，以及国家对特殊环境应用的智能机器人的重大需求，决定了研制矿山井下救援探测机器人已成为一项非常紧迫的任务之一。,（二）智能化抢险救灾决策 多年以来，重大灾害事故抢救依靠的是指挥者个人的专业技术素质、处理事故的经验以及对井下情况的熟悉程度。事故发生后，指挥者依据每年一度编制的矿井灾害预防和处理计划和矿井有关工程图纸，以及事故现场侦察得来的各种信息，分析判断做出决定。这种处理事故的方法属于经验型的，成功与否在很大程度上取决于指挥者判断的准确性和抢险救灾所需材料设备的充足程度，以及救护队的行动是否正确。 20世纪60年代初期兴起了一门新的学科即专家系统，它的应用产生了巨大的经济和社会效益。在矿山
47、应急救援中，专家系统也得到应用，其指导思想是运用专家知识库辅助决策。,20世纪70至80年代，随着电子计算机技术的发展和遥测监控技术与仪表的实际应用，以及人们对矿山重大灾害发生、发展规律认识的加深，使矿山应急救援从单纯的经验型分析向定量分析阶段迈出了可喜的一步。计算机风流状态模拟技术在事故处理中得到应用。人们常说“通风救护不分家”，在这里得到充分体现。本部分试图通过火灾救灾决策过程如何实现智能化来介绍智能化抢险救灾决策。 1.处理火灾事故决策的特殊性 矿井火灾生成的高温及有害气体是造成井下人员遇难的最主要原因。发生事故后，指挥员能够做出正确的决策是非常关键。人脑信息处理能力是有限的，所以，救护
48、指,战员在矿井火灾时期，即使熟练的救灾专家也难以正确估计全矿井通风系统的风速和风量变化速率。发生火灾后调节烟流通行路线，减少火灾造成的生命财产损失的风流状态控制是矿井救火的最主要任务之一。控风目的不是对风网所有分支进行控风，而是重点保护井下人员的主要撤退路线以及救灾人员救灾、灭火通行路线。因此，利用计算机真实模拟矿井灾害和在火灾时期矿井的风 流和烟流流动，并实时采取一些救灾措施，把救灾效果逼真地反映出来非常必要。 2.系统主要功能 系统由三部分组成：矿井通风网络解算和火灾运动模拟系统，矿井监测和实时数据传输接收系统，三维图形计算机仿真和通防数据动画显示系统。三者紧密结合，构成了一个完整的大系统
49、（如图13）。,图形显示系统,、Mfire（Access数据库）、使用数据库技术传输数据,、井下检测系统服务器（*.dat文件）、FTP服务（传输数据文件给图形系统）*.dat,图13 数据库或数据文件联系,（三）智能化模拟训练 1.矿山救护模拟实战训练特点 因为矿山救护的工作地点具有空间狭窄、气候环境恶劣等特点。因此，矿山安全规程、矿山救护规程明确要求矿山救护队要定期开展高温浓烟训练，培养矿山救护队员应具有较强的适应能力高效工作。 2.救护模拟训练系统应具备的功能 1）该系统能够模拟恶劣环境条件下的多功能救护训练 （产生高温、烟流和有毒有害气体），并对其实施智能化调控。 2）系统的监控系统，
50、能对训练全过程的可视化及影像资料自动储存。 3）系统提供了不同灾害环境下人体运动体能变化规律研究的实现方式，是提高整体救护训练水平的必要装备。,3.矿井灾害环境对训练系统的要求 人与环境是一个相互联系，密不可分的系统。人体（指救护队员）在进行训练的过程中，其生理参数的变化将由于环境条件、训练工作量和自身的心理因素变化而发生变化。根据矿山救护训练的特点，从客观因素来看，影响队员救护的环境因素主要有温度、湿度、烟雾、有害气体和工作量等。一般情况下人体训练的安全生理指标如下： 1）人在高温条件下工作时间30分钟时，就会出现生理分化反应，即人体反应迟钝、智力下降、水分缺失等现象。 2）依据可耐时间与可