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摘 要：矿用可移动救生舱按功能可分为过渡舱、生存舱、设备舱。救生舱主要系统包括抗冲击舱体及舱内隔热装饰、气幕喷淋系统、压缩供氧系统、制冷除湿系统、正压维持系统、空气净化系统和空气循环系统、舱内外环境检测系统、生存保障系统、通信系统。
关键词：气幕喷淋系统；压缩供氧系统；制冷除湿系统；正压维持系统；空气净化系统和空气循环系统；舱内外环境检测系统；生存保障系统；通信系统
0 引言
救生舱适用于井下瓦斯爆炸、冒顶及塌方灾变情况下，井下遇险人员在不能立即升井逃生脱险的紧急情况下，可快速进入救生舱内利用救生舱配备的生存设施保证最低生存需要等待救援。其适用范围有煤与瓦斯突出、瓦斯煤尘爆炸、冒顶与塌方危险的矿井井下。
1 产品结构特征与工作原理
1.1 产品结构及其工作原理、工作特性
1.1.1 救生舱舱体
舱体采用多节连接结构，节与节之间采用螺栓连接，采用氟橡胶胶条密封。救生舱箱板采用10mm厚的Q345R钢板材料，防护密闭门采用35mm厚的Q235B钢板，经计算能够抵抗2MPa的外部压力，能抵抗大火的瞬时燃烧和爆炸产生的冲击压力。救生舱内部装修板和壳体中间装25mm厚耐高温隔热标准硅酸铝甩丝毯，能够抵抗由于火灾和爆炸引起的高温环境。在井下，救生舱能够抵抗火灾、爆炸和冒顶灾害。
救生舱外表面涂红丹防锈底漆二道，后涂红色面漆一道，两侧中部喷有条形荧光码。
1.1.2 气幕喷淋装置
气幕喷淋装置设置在过渡舱内，利用高压气瓶内的压缩空气对避难人员身体携带的有害气体进行清理并排出舱外；设有压缩空气幕以阻挡有毒、有害气体进入舱内。
1.1.3 供氧系统
供氧系统具有压风供氧系统、压缩氧气供氧系统及自救器供氧3种供氧保障体系。井下发生灾害时，当井下压风系统未被破坏时，经舱体的压风接口与井下压风系统连接，向舱内吹送空气，从而满足舱内人员耗氧需求。
压风管路接入生存舱后，通过减压装置减压后进入舱内，并具有油水分离功能，通过过滤器的空气进入生活舱。压风管路采用1寸管，保证压风供氧速率不低于每人0.3m3/min；压风出口压力在0.1～0.3MPa之间，连续噪声不大于70dB。
压缩氧供氧采用高压医用氧气瓶供氧。舱内设有医用压缩氧气瓶，氧气浓度高于99.5%，气瓶容量40L，充装压力不低于13MPa，可保证额定使用条件下106h的防护需要。
1.1.4 制冷除湿系统
救生舱采用蓄冰制冷原理，在正常工作状态下通过辅助舱内的煤矿救生舱用冷凝机组制冷，制冷剂通过管路连接到设备舱的蓄冰箱内部，使蓄冰箱内的液态水凝固为固态。冷凝机组通过温度传感器可检测到蓄冰箱内部温度，通过设定的温度，实现冷凝机组的自动控制。
当紧急状态发生后，外部电源中断，通过舱内气动风扇进行舱内气体循环，并使舱内气体通过蓄冰箱内部的风道；进入蓄冰箱的热空气与冰柜进行热量交换，使气体温度降低，温度降低后空气中水蒸气的饱和度降低，使部分水汽凝结；经降温后的空气通过蓄冰箱风道后与舱内风道连接，冷空气与热空气混合后降低舱内温度的同时达到除湿的目的。为了更好地控制舱内湿度，同时配备干燥剂用于长期吸收舱内空气中的水分。
1.1.5 正压维持系统
正压维持系统可保证舱内压力处于始终不低于舱外压力100Pa的正压状态，可以有效阻挡舱外有毒、有害气体进入救生舱内。在避险过程中，通过不断向舱内注入压缩气体，并通过单向排气阀排出舱外，使救生舱的内外压差始终处在100～500Pa之间。
1.1.6 空气净化系统
空气净化系统是利用空气循环风机使舱内空气循环通过空气净化装置内的二氧化碳吸附剂和一氧化碳催化剂，经化学反应后，去除CO，CO2等有毒、有害气体。
二氧化碳吸附剂采用氢氧化钙吸附剂。气态二氧化碳通过与固态氢氧化钙反应生成固态碳酸钙与水，达到吸附空气中二氧化碳的目的。
一氧化碳催化剂采用贵金属催化剂。当空气通过一氧化碳药剂时，药剂表面的贵金属活性材料与一氧化碳分子相互作用，把一氧化碳吸附在药剂表面，达到吸附一氧化碳的目的。
空气净化箱内安装有两只气动风机，通过安装于空气净化装置上的流量计阀门，可控制两台风机分别工作。
1.1.7 舱内外环境检测系统
配备独立的内外环境参数检测仪器，可在突发紧急情况下人员避险时，对过渡舱内的氧气和一氧化碳，救生舱内的氧气、甲烷、二氧化碳、一氧化碳、温度、湿度、压差和救生舱外的氧气、甲烷、二氧化碳、一氧化碳进行检测。
过渡舱内配备有自备电池多参数测定器；生存舱内配备有自备电池的氧气、甲烷、二氧化碳、一氧化碳测定器和机械式温湿度表、压差计；测试舱外气体参数采用多参数测定器。过渡舱和舱外环境测试采用间断性检测，生存舱内的环境参数采用实时检测。
1.1.8 生存保障系统
生活舱内储存有足够的食物、饮用水、急救药品、苏生器、工具箱、灭火器等物品，用于人员生存及自救。
食物配量为5000kJ/人·天，按额定人数×120h计算，完全可满足需要；饮用水按1.5L/人·天，额定人数×120h配备；急救箱1个；工具箱1个，灭火器2只（2kg，干粉灭火器）；打包式积便器及垃圾箱，用于排泄物收集。
1.1.9 通信系统
生存舱配备有本安型电话机，通话线路已连接到舱外，通过隔离接口可与地面直接连通。
2 各系统之间的联系
救生舱内通过增加气动风机的进气工作压力与进气流量，可提高空气净化与制冷除湿系统的效率。该效率的提高是以增加压缩气体耗气量实现的，同时增加注入舱内的气体量，将导致舱内外压差的升高，通过开启多个单向排气阀可控制舱内外压差在100～500Pa之间。
3 结论
矿用可移动救生舱具备安全防护、氧气供给保障、有害气体去除、环境监测、通信、照明、人员生存保障等基本功能，在无任何外界支持的情况下额定防护时间不低于96h。救生舱作为紧急避险系统与井下五大避险系统相互连接。
参考文献
[1]沈文.矿用可移动式救生舱[J].煤炭科技，2010，（4）：70.
[2]佚名.矿用可移动式救生舱[J].军民两用技术与产品，2013，（11）：49.
（作者单位：阜新金昊空压机有限公司）
关键词：气幕喷淋系统；压缩供氧系统；制冷除湿系统；正压维持系统；空气净化系统和空气循环系统；舱内外环境检测系统；生存保障系统；通信系统
0 引言
救生舱适用于井下瓦斯爆炸、冒顶及塌方灾变情况下，井下遇险人员在不能立即升井逃生脱险的紧急情况下，可快速进入救生舱内利用救生舱配备的生存设施保证最低生存需要等待救援。其适用范围有煤与瓦斯突出、瓦斯煤尘爆炸、冒顶与塌方危险的矿井井下。
1 产品结构特征与工作原理
1.1 产品结构及其工作原理、工作特性
1.1.1 救生舱舱体
舱体采用多节连接结构，节与节之间采用螺栓连接，采用氟橡胶胶条密封。救生舱箱板采用10mm厚的Q345R钢板材料，防护密闭门采用35mm厚的Q235B钢板，经计算能够抵抗2MPa的外部压力，能抵抗大火的瞬时燃烧和爆炸产生的冲击压力。救生舱内部装修板和壳体中间装25mm厚耐高温隔热标准硅酸铝甩丝毯，能够抵抗由于火灾和爆炸引起的高温环境。在井下，救生舱能够抵抗火灾、爆炸和冒顶灾害。
救生舱外表面涂红丹防锈底漆二道，后涂红色面漆一道，两侧中部喷有条形荧光码。
1.1.2 气幕喷淋装置
气幕喷淋装置设置在过渡舱内，利用高压气瓶内的压缩空气对避难人员身体携带的有害气体进行清理并排出舱外；设有压缩空气幕以阻挡有毒、有害气体进入舱内。
1.1.3 供氧系统
供氧系统具有压风供氧系统、压缩氧气供氧系统及自救器供氧3种供氧保障体系。井下发生灾害时，当井下压风系统未被破坏时，经舱体的压风接口与井下压风系统连接，向舱内吹送空气，从而满足舱内人员耗氧需求。
压风管路接入生存舱后，通过减压装置减压后进入舱内，并具有油水分离功能，通过过滤器的空气进入生活舱。压风管路采用1寸管，保证压风供氧速率不低于每人0.3m3/min；压风出口压力在0.1～0.3MPa之间，连续噪声不大于70dB。
压缩氧供氧采用高压医用氧气瓶供氧。舱内设有医用压缩氧气瓶，氧气浓度高于99.5%，气瓶容量40L，充装压力不低于13MPa，可保证额定使用条件下106h的防护需要。
1.1.4 制冷除湿系统
救生舱采用蓄冰制冷原理，在正常工作状态下通过辅助舱内的煤矿救生舱用冷凝机组制冷，制冷剂通过管路连接到设备舱的蓄冰箱内部，使蓄冰箱内的液态水凝固为固态。冷凝机组通过温度传感器可检测到蓄冰箱内部温度，通过设定的温度，实现冷凝机组的自动控制。
当紧急状态发生后，外部电源中断，通过舱内气动风扇进行舱内气体循环，并使舱内气体通过蓄冰箱内部的风道；进入蓄冰箱的热空气与冰柜进行热量交换，使气体温度降低，温度降低后空气中水蒸气的饱和度降低，使部分水汽凝结；经降温后的空气通过蓄冰箱风道后与舱内风道连接，冷空气与热空气混合后降低舱内温度的同时达到除湿的目的。为了更好地控制舱内湿度，同时配备干燥剂用于长期吸收舱内空气中的水分。
1.1.5 正压维持系统
正压维持系统可保证舱内压力处于始终不低于舱外压力100Pa的正压状态，可以有效阻挡舱外有毒、有害气体进入救生舱内。在避险过程中，通过不断向舱内注入压缩气体，并通过单向排气阀排出舱外，使救生舱的内外压差始终处在100～500Pa之间。
1.1.6 空气净化系统
空气净化系统是利用空气循环风机使舱内空气循环通过空气净化装置内的二氧化碳吸附剂和一氧化碳催化剂，经化学反应后，去除CO，CO2等有毒、有害气体。
二氧化碳吸附剂采用氢氧化钙吸附剂。气态二氧化碳通过与固态氢氧化钙反应生成固态碳酸钙与水，达到吸附空气中二氧化碳的目的。
一氧化碳催化剂采用贵金属催化剂。当空气通过一氧化碳药剂时，药剂表面的贵金属活性材料与一氧化碳分子相互作用，把一氧化碳吸附在药剂表面，达到吸附一氧化碳的目的。
空气净化箱内安装有两只气动风机，通过安装于空气净化装置上的流量计阀门，可控制两台风机分别工作。
1.1.7 舱内外环境检测系统
配备独立的内外环境参数检测仪器，可在突发紧急情况下人员避险时，对过渡舱内的氧气和一氧化碳，救生舱内的氧气、甲烷、二氧化碳、一氧化碳、温度、湿度、压差和救生舱外的氧气、甲烷、二氧化碳、一氧化碳进行检测。
过渡舱内配备有自备电池多参数测定器；生存舱内配备有自备电池的氧气、甲烷、二氧化碳、一氧化碳测定器和机械式温湿度表、压差计；测试舱外气体参数采用多参数测定器。过渡舱和舱外环境测试采用间断性检测，生存舱内的环境参数采用实时检测。
1.1.8 生存保障系统
生活舱内储存有足够的食物、饮用水、急救药品、苏生器、工具箱、灭火器等物品，用于人员生存及自救。
食物配量为5000kJ/人·天，按额定人数×120h计算，完全可满足需要；饮用水按1.5L/人·天，额定人数×120h配备；急救箱1个；工具箱1个，灭火器2只（2kg，干粉灭火器）；打包式积便器及垃圾箱，用于排泄物收集。
1.1.9 通信系统
生存舱配备有本安型电话机，通话线路已连接到舱外，通过隔离接口可与地面直接连通。
2 各系统之间的联系
救生舱内通过增加气动风机的进气工作压力与进气流量，可提高空气净化与制冷除湿系统的效率。该效率的提高是以增加压缩气体耗气量实现的，同时增加注入舱内的气体量，将导致舱内外压差的升高，通过开启多个单向排气阀可控制舱内外压差在100～500Pa之间。
3 结论
矿用可移动救生舱具备安全防护、氧气供给保障、有害气体去除、环境监测、通信、照明、人员生存保障等基本功能，在无任何外界支持的情况下额定防护时间不低于96h。救生舱作为紧急避险系统与井下五大避险系统相互连接。
参考文献
[1]沈文.矿用可移动式救生舱[J].煤炭科技，2010，（4）：70.
[2]佚名.矿用可移动式救生舱[J].军民两用技术与产品，2013，（11）：49.
（作者单位：阜新金昊空压机有限公司）