隨著經(jīng)濟的發(fā)展以及人們生活水平的提高,世界范圍內(nèi)對能源的需求都呈現(xiàn)增長態(tài)勢。我國目前的能源供應仍以煤炭為主,而地下煤炭的開采工作使得礦工隨時面臨著各種事故造成的危險。礦井避難硐室是在礦難發(fā)生后為礦工提供的一個安全避難場所。由于礦井下可能存在瓦斯氣體逸出,為避免二次爆炸,礦難發(fā)生后必須切斷電力系統(tǒng),導致密閉硐室內(nèi)的降溫需求難以用常規(guī)方式滿足。目前應用在避難硐室內(nèi)的四種降溫方法及其系統(tǒng)都有缺陷,難以在控溫的同時滿足安全、可靠、穩(wěn)定的要求。本文提出了一種新的適用于礦井避難硐室的圍巖蓄冷-相變蓄熱相結(jié)合的耦合降溫方法。首先研究了深埋硐室圍巖的傳熱機理,并提出了間歇蓄冷方案,然后建立了耦合降溫系統(tǒng)模型,并分析了不同因素對控溫過程的影響。以此為基礎,進一步對耦合降溫系統(tǒng)進行了優(yōu)化。本文提出的耦合降溫系統(tǒng)安全可靠、結(jié)構(gòu)簡單,平時無需維護,運行時無需電力支持,解決了本質(zhì)安全條件下無源環(huán)境中避難硐室內(nèi)降溫的難題,為避難硐室內(nèi)人員避險提供了安全的溫度環(huán)境,這對于緩解礦工的緊張情緒,增加礦工的被救幾率具有重要作用。圍巖蓄冷-相變蓄熱耦合降溫系統(tǒng)運行包含兩個時期:平時的圍巖蓄冷時期和礦難發(fā)生后的控溫時期。針對... 

【文章來源】：西南交通大學四川省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：185 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

礦井避難硐室Fig.1-3Coalminerefugechamber

西南交通大學博士研究生學位論文室是礦工在避難過程中無意發(fā)現(xiàn)并逐漸完善形成的一個避難場式可以追溯到 19 世紀 20 年代，在加拿大的礦井中，救援設施面具通過儲存好的壓縮空氣為礦工提供可呼吸的空氣，避免礦遇難。后來，在南非發(fā)生的一次礦難事故中，礦工利用一條盲道）建立起一個小型封閉房間并成功躲避災害，形成了最初意人們意識到避難硐室的作用后，避難硐室開始逐漸普及。加拿災造成 39 人死亡的事故后，開始立法要求礦井應建設利用壓縮氣的初級避難硐室[11]，之后通過逐步擴充，避難硐室內(nèi)完善了食物保障等功能。人們通過不斷總結(jié)礦難事故幸存者的經(jīng)驗，基本條件，不斷設計并改造，最終形成了現(xiàn)在較為完備的避難

其余兩種分別為救生艙和救援站[14]，如圖1-5 所示。救生艙是可移動的小型避難硐室，通體采用金屬和絕熱材料包裹，并輔助以移動輪，形成一個密閉絕熱可移動環(huán)境，但由于其造價高、容量小、移動不便而成為緊急避險設施中的輔助選擇；救援站是一個過渡性的臨時避難硐室，它的體積很小，設備也較少，無法移動，提供短時間的基本防護，起到礦工臨時休息、為下一步逃生或?qū)ふ掖笮捅茈y硐室提供中轉(zhuǎn)站的作用。鑒于日益嚴重的礦井事故，美國于 1977 年頒布了《聯(lián)邦礦山安全與健康法》，規(guī)定所有金屬/非金屬礦井必須安裝避難硐室。盡管有法律規(guī)定，但各礦井并沒有引起重視，使得 2006 年發(fā)生的西弗吉尼亞州薩戈煤礦事故中有 11 人遇難[15]。同年，2006 年又發(fā)生了兩起礦井事故再次奪去了 8 名礦工的生命，促使美國總統(tǒng)簽署了《礦山改進與新應急響應法》，規(guī)定所有煤礦井必須裝避難硐室[16]。2007 年，美國國家職業(yè)安全與健康研究所通過對煤礦井下安全現(xiàn)狀進行調(diào)研以及對避難硐室進行全方面的測試，得出結(jié)論：避難硐室在實際工程上是有適用性的，它能拯救絕大多數(shù)處于逃生狀態(tài)的礦工。而將避難硐室同逃生和營救計劃相結(jié)合，做好礦工的相關培訓，將極大的提高災后礦工的被救概率[17]。澳大利亞、南非、加拿大等產(chǎn)煤大國也已通過法律確定礦井下必須安裝避難硐室等緊急避險設施[18,19]。我國煤炭資源整合之前礦難頻發(fā)，每年都有大量人員傷亡。為了徹底改變煤礦安全生產(chǎn)現(xiàn)狀，國家出臺了多項關于改善煤礦安全生現(xiàn)狀的政策。國務院于 2010 年 7 月下發(fā)關于《進一步加強企業(yè)安全生產(chǎn)工作的通知》

【參考文獻】：
期刊論文
[1]美國礦山應急救援體系特點及啟示[J]. 李運強.  中國安全生產(chǎn)科學技術. 2013(08)
[2]煤礦井下緊急避險系統(tǒng)降溫方式[J]. 畢昌虎.  煤礦安全. 2013(06)
[3]礦井避難硐室壓風供風量及其載人實驗[J]. 李芳瑋,金龍哲,韓海榮,黃志凌,張娜.  遼寧工程技術大學學報(自然科學版). 2013(01)
[4]煤礦地質(zhì)條件對避難硐室降溫的影響分析[J]. 張祖敬.  礦業(yè)安全與環(huán)保. 2013(01)
[5]救生艙高溫環(huán)境的傳熱研究[J]. 楊藝,金龍哲,栗婧,李婷婷.  中國安全科學學報. 2012(12)
[6]救生艙艙內(nèi)熱濕環(huán)境模擬與氣流組織優(yōu)化[J]. 呂譯,郝小禮,王海橋,朱昌宙.  礦業(yè)工程研究. 2012(03)
[7]淺析煤礦避難硐室的主要控溫方法[J]. 郜富平.  山西煤炭. 2012(08)
[8]礦井救生艙CO2開式空調(diào)換熱研究[J]. 吳瑋,林用滿,高日新,宋文吉,馮自平.  煤炭工程. 2012(04)
[9]煤礦救生艙空調(diào)技術發(fā)展應用現(xiàn)狀及熱力學分析[J]. 桑岱,孫淑鳳,胡洋,宋魏鑫,王立.  煤礦安全. 2012(04)
[10]礦井避難硐室的熱負荷計算與分析[J]. 曹利波,蔡玉飛,付建濤,周年勇.  煤炭科學技術. 2012(01)

博士論文
[1]高地溫巷道圍巖非穩(wěn)態(tài)溫度場及隔熱降溫機理研究[D]. 張源.中國礦業(yè)大學 2013
[2]我國深井地溫場特征及熱害控制模式研究[D]. 郭平業(yè).中國礦業(yè)大學（北京） 2010
[3]水電站地下洞室群自然通風網(wǎng)絡模擬及應用研究[D]. 肖益民.重慶大學 2005



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