金属非金属地下矿山避难硐室环境控制系统研究

摘要

金属非金属地下矿山紧急避险系统的建设有助于提高矿山企业安全保障能力，减少事故损失，提高抵御各种风险和灾害的能力，其中避难硐室是紧急避险系统的重要组成部分。它作为井下工作人员的重要避灾场所，对被困人员能否生存起到至关重要的作用。本文在查阅相关国内外文献的基础上，根据金属非金属地下矿山的环境条件以及保障工作人员生存的基本要求，对30人避难硐室的环境控制系统做了比较深入的研究。
　　避难硐室环境控制系统分为四个部分进行研究，分别是制冷系统、空气净化系统、供氧系统、正压维持系统。制冷系统设计中主要是在综合分析了各个制冷方式的利弊后，选择了比较经济实用的蓄冰降温方式，同时对避难硐室的热湿量进行了分析与计算;空气净化系统设计中提出了应用于避难硐室一氧化碳和二氧化碳空气净化的多种方式，并对其进行优缺点对比，给出最适合的空气净化方式并进行了计算;供氧系统设计中分析了当前避难硐室主要供氧方式的使用范围，选取了合适的供氧方式，并重点根据硐室内稀释有害气体、消除余热、氧气平衡和换气次数等模型分别对通风量进行了理论分析和计算;正压维持系统设计中根据影响正压值的主要因素，对避难硐室正压值进行了分析和计算并提出了正压维持的方式。同时建立了气幕隔绝系统，根据实际情况设计了气幕喷管的有关参数。本文对我国井下避难硐室的发展具有参考价值。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景与意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究意义

1．2 研究对象

1．3 国内外相关研究综述

1．3．1 国外研究与应用现状

1．3．2 国内研究与应用现状

1．4 研究内容和方法

1．4．1 研究内容

1．4．2 研究方法

1．5 本章小结

2 避难硐室环境控制系统研究的基础理论

2．1 避难硐室需求分析

2．1．1 矿山行业作业环境

2．1．2 常见事故类型分析

2．1．3 避难硐室需求分析

2．2 避难硐室分类及构成

2．2．1 避难硐室分类

2．2．2 避难硐室内室介绍

2．2．3 避难硐室基本要求

2．2．4 避难硐室系统组成

2．2．5 基于井下避难硐室的应急救援体系

2．3 避难硐室环境控制系统设计基础理论

2．3．1 研究范围

2．3．2 原则分析

2．4 避难硐室环境控制系统设计思路

2．5 本章小结

3 避难硐室制冷系统设计

3．1 避难硐室环境热舒适性分析

3．1．1 热环境参数对人体的生理影响

3．1．2 人体热舒适评价

3．1．3 参数确定方法

3．1．4 避难硐室热舒适区

3．2 避难硐室制冷方式研究

3．2．1 蓄电系统制冷

3．2．2 高压气体膨胀制冷

3．2．3 相变制冷

3．3 避难硐室热量分析

3．3．1 避难硐室内围岩传热量

3．3．2 避难硐室内人员散热量

3．3．3 避难硐室内化学反应发热量

3．3．4 电气设备散热量

3．4 避难硐室散湿量分析

3．5 避难硐室制冷系统设计及计算

3．6 本章小结

4 避难硐室空气净化系统设计

4．1 避难硐室有毒有害气体

4．2 有害气体去除技术比较与选用

4．2．1 二氧化碳去除技术比较与选用

4．2．2 一氧化碳去除技术比较与选用

4．3 有害气体浓度控制计算

4．3．1 二氧化碳的浓度控制计算

4．3．2 一氧化碳的浓度控制计算

4．4 空气净化装置

4．5 本章小结

5 避难硐室供氧系统设计

5．1 避难硐室供氧系统概述

5．2 地面钻孔供氧系统

5．3 井下压风供氧系统

5．3．1 生存室压风供氧系统概述

5．3．2 生存硐室压风供氧系统供风量确定

5．4 压缩氧气供氧系统

5．5 其他供氧方式

5．5．1 过(超)氧化物供氧

5．5．2 氧烛法

5．6 避难硐室供氧方式选择

5．7 本章小结

6 避难硐室正压维持与气幕隔绝系统设计

6．1 避难硐室正压维持系统设计

6．1．1 避难硐室正压维持的目的

6．1．2 避难硐室正压维持建立原理

6．1．3 避难硐室正压值维持方法

6．2 硐室内气幕隔绝系统设计

6．2．1 避难硐室气幕隔绝系统概述

6．2．2 均匀送风管道理论

6．2．3 空气射流理论

6．2．4 避难硐室气幕隔绝系统参数确定

6．3 本章小结

7 总结和展望

7．1 结论

7．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间的主要研究成果

致谢