自救器是入井作業(yè)人員的必備裝置,不同的自救器如一氧化碳過濾式自救器、隔絕式化學(xué)氧自救器、隔絕式壓縮氧自救器等,性能特點(diǎn)各有優(yōu)劣,而自啟式壓縮氧自救器在一定程度上彌補(bǔ)了它們的不足。
我國(guó)是以煤炭為主要能源的國(guó)家,由于防護(hù)技術(shù)和監(jiān)管力度以及煤礦地質(zhì)特有因素等原因,煤礦開采中生產(chǎn)安全事故頻發(fā),造成大量人員傷亡。經(jīng)過對(duì)礦難現(xiàn)場(chǎng)和傷亡人員的大量數(shù)據(jù)分析,發(fā)現(xiàn)井下工作現(xiàn)場(chǎng)死亡人數(shù)的90%以上是因?yàn)橥咚贡ê笪肓艘谎趸細(xì)怏w。因此,自救器是入井作業(yè)人員的必備安全防護(hù)裝置。那么我國(guó)煤礦井下配備的一氧化碳過濾式自救器、隔絕式化學(xué)氧自救器、隔絕式壓縮氧自救器等的性能如何呢?
一氧化碳過濾式自救器
一氧化碳過濾式自救器按防護(hù)時(shí)間分為40型、60型、90型3種,即防護(hù)時(shí)間分別為40min、60min、90min。一氧化碳過濾式自救器重量輕、防護(hù)時(shí)間長(zhǎng),但致命弱點(diǎn)是,它利用事故現(xiàn)場(chǎng)空氣中的氧氣為佩戴者提供生存保障。然而事故現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)生一氧化碳的原因就是氧氣被耗竭,而能保證人正常生存的氧氣濃度在18%以上,事故現(xiàn)場(chǎng)只要氧氣濃度低于18%,一氧化碳過濾式自救器就幾乎沒有任何作用,使用條件非常有限。另一個(gè)弱點(diǎn)是通過藥劑層后的空氣溫度高,當(dāng)一氧化碳濃度超過1%,過濾后的空氣溫度將超過90℃,佩戴者的呼吸道會(huì)被燙傷,事故發(fā)生時(shí),很多佩戴者都因?yàn)闊o(wú)法忍受呼吸時(shí)的高溫而吐掉口具,生命安全受到嚴(yán)重威脅。因此,一氧化碳過濾式自救器在2011年1月被國(guó)家安監(jiān)總局、國(guó)家煤監(jiān)局列入第三批《禁止井工煤礦使用的設(shè)備及工藝目錄》,要求自發(fā)布之日起1年后禁止使用,改用化學(xué)氧自救器、壓縮氧自救器。
隔絕式化學(xué)氧自救器
隔絕式化學(xué)氧自救器按防護(hù)時(shí)間分為15型、20型、30型、40型、60型5種,即防護(hù)時(shí)間分別為15min、20min、30min、40min、60min。
隔絕式化學(xué)氧自救器具有體積小、質(zhì)量輕、不受使用環(huán)境限制的優(yōu)點(diǎn),特別是經(jīng)過“七五”科技攻關(guān)項(xiàng)目“系列高安全化學(xué)氧自救器的研制”的課題研究后,自救器中的生氧劑超氧化鉀由不規(guī)則顆粒狀改成片狀,提高了生氧劑的強(qiáng)度,大大減少了自救器在攜帶過程中生氧劑產(chǎn)生的粉塵量;用氯酸鹽氧燭初期生氧裝置代替酸瓶加啟動(dòng)藥粒的初期生氧方式,解決了酸瓶在使用過程中出現(xiàn)破裂滲酸等問題;氣囊材料也做了相應(yīng)的改進(jìn)。通過這些安全措施,使化學(xué)氧自救器的安全性能有了很大提高。但是依然沒有徹底解決化學(xué)氧自救器著火的問題,特別是近年來(lái)化學(xué)氧自救器的使用量增加,化學(xué)氧自救器著火事故呈上升趨勢(shì)。引起化學(xué)氧自救器著火的主要因素有氯酸鹽氧燭、超氧化鉀生氧劑和可燃物等,這些是化學(xué)氧自救器使用中的重要危險(xiǎn)源?;瘜W(xué)氧自救器著火通常有兩種情況,一是佩戴自救器的過程中,拉開封口帶去掉外殼后,拔掉氧燭啟動(dòng)針,使氧燭啟動(dòng)生氧時(shí),氧燭啟動(dòng)裝置底部的出氣口處有火星隨高溫氧氣噴出,引燃下面的橡膠氣管;二是攜帶自救器的過程中,由于某種原因使氧燭啟動(dòng)針脫落,氧燭啟動(dòng)裝置啟動(dòng)放氧,產(chǎn)生的高溫氧氣聚積在密封的殼體內(nèi),引起壓力升高,內(nèi)能增加,使自救器內(nèi)的可燃物著火。這兩種著火情況如果是在井下可燃?xì)怏w超標(biāo)的情況下極易引發(fā)事故,特別是在事故發(fā)生后再啟用自救器極有可能引發(fā)次生事故。
ZH15隔絕式化學(xué)氧自救器因額定防護(hù)時(shí)間短,不符合《關(guān)于建設(shè)完善煤礦井下安全避險(xiǎn)“六大系統(tǒng)”的通知》(安監(jiān)總煤裝[2010]146號(hào)中“為入井人員配備額定防護(hù)時(shí)間不低于30min的自救器”的規(guī)定),也被列入第三批淘汰目錄,要求2013年6月底后禁止使用。
隔絕式壓縮氧自救器
隔絕式壓縮氧自救器,是以高壓壓縮氧氣作為氧氣源的可重復(fù)使用的自救逃生器,具有重量輕、體積小、呼吸舒適和攜帶方便等特點(diǎn)。隔絕式壓縮氧自救器按照供氧方式可以分為定量供氧型;定量供氧和手動(dòng)補(bǔ)給供氧兼用型;定量供氧和自動(dòng)補(bǔ)給供氧兼用型;定量供氧、手動(dòng)補(bǔ)給供氧和自動(dòng)補(bǔ)給供氧兼用型4種,按照防護(hù)時(shí)間分為15型、30型、45型、60型4種,即防護(hù)時(shí)間分別為15min、30min、45min、60min。
隔絕式壓縮氧自救器目前存在一些問題,如氧氣鋼瓶存在漏氣現(xiàn)象,特別是底漏很難在短時(shí)間內(nèi)檢出,通常在鋼瓶充滿壓縮氣體后10~15天,鋼瓶中的氧氣就泄漏近一半;減壓閥的彈簧問題,因?yàn)樵趬嚎s氧自救器減壓閥內(nèi)的彈簧是長(zhǎng)期受壓,經(jīng)過一段時(shí)間后彈簧的彈性系數(shù)會(huì)降低,彈力下降會(huì)導(dǎo)致出口氣體壓力降低,最后導(dǎo)致定量補(bǔ)氣量降低;還有補(bǔ)氣孔堵塞問題,壓縮氧自救器的定量補(bǔ)氣孔直徑一般在0.3mm左右,對(duì)于這個(gè)等級(jí)小孔的加工方式一般采用機(jī)械鉆孔或激光打孔,但用這兩種方式加工的氣孔毛刺較多,氧氣中的雜質(zhì)極易在這里聚積,最后導(dǎo)致氣孔孔徑變小甚至堵塞,使自救器無(wú)法正常工作。
壓縮氧自救器還存在一個(gè)致命缺陷,就是佩戴程序繁瑣。比較簡(jiǎn)單的壓縮氧自救器的佩戴過程是:將背帶掛在脖子上,系好腰帶,自救器放置在身體正前面;扳開扣鼻,打開自救器上蓋,拉出氧氣袋、口具、呼吸軟管與鼻夾;打開氧氣瓶開關(guān),開啟到最大位置;拔出口具塞,迅速置口具片于唇齒之間,咬住牙墊,緊閉嘴唇保持氣密;帶好鼻夾、封住鼻孔,用嘴呼吸。整個(gè)佩戴過程在訓(xùn)練時(shí)要求為1.5min,然而在井下發(fā)生事故時(shí),佩戴者由于高度緊張,佩戴時(shí)間會(huì)更長(zhǎng)。井下爆炸后現(xiàn)場(chǎng)一氧化碳濃度一般在1%~2%,嚴(yán)重時(shí)可達(dá)到4%,如果有煤塵參與爆炸,產(chǎn)生一氧化碳的濃度會(huì)更大,最高可達(dá)到7%~8%,這個(gè)數(shù)據(jù)意味著,在這個(gè)環(huán)境內(nèi)只要吸入一口空氣就會(huì)失去生命。
自啟式壓縮氧自救器
自啟式壓縮氧自救器是一種新型的煤礦用自救器,可以使用煤礦原有的安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng),運(yùn)用無(wú)線高頻傳輸技術(shù)和新型環(huán)保材料,安全、穩(wěn)定、及時(shí)地對(duì)事故做出反應(yīng),同時(shí)解決了傳統(tǒng)自救器佩戴繁瑣、受爆炸沖擊波影響與人體脫離以及昏迷個(gè)體因?yàn)楹舫鰵怏w壓力不夠、導(dǎo)致呼吸器停止工作等缺點(diǎn),在事故發(fā)生時(shí)能更有效地為井下作業(yè)人員提供逃生機(jī)會(huì),使受困人員等待救援時(shí)的生存保障進(jìn)一步提升。
自啟式壓縮氧自救器有3種開啟方式:自動(dòng)開啟、按鈕開啟、手動(dòng)開啟。自動(dòng)開啟是指自救器接收到監(jiān)測(cè)系統(tǒng)發(fā)出的瓦斯超標(biāo)指令后,自動(dòng)打開氣囊并通過氣囊上的硅膠管向面罩輸送氧氣,作業(yè)人員戴上面罩就可以躲避一氧化碳的侵害;按鈕開啟是指作業(yè)人員接到瓦斯報(bào)警而自救器未自動(dòng)開啟時(shí),作業(yè)人員按下自救器上的開啟按鈕也可以打開自救器使用;如果自救器在佩戴或事故過程中受到損壞,開啟按鈕也不能將自救器開啟,可以選擇手動(dòng)開啟,在自救器正對(duì)高壓閥門的地方有一蓋板,撕下封條將蓋板打開后,用手扭開高壓閥門自救器即可啟動(dòng)。自啟式壓縮氧自救器無(wú)線自動(dòng)開啟的時(shí)間為2s,按鈕開啟3s,手動(dòng)開啟7s,為作業(yè)人員方便迅速地佩戴自救器逃離事故現(xiàn)場(chǎng)和等待救援爭(zhēng)取了寶貴的時(shí)間。
此外,自啟式壓縮氧自救器接收無(wú)線傳輸信號(hào)的地面直線距離已經(jīng)達(dá)到500m,減少了井下無(wú)線網(wǎng)絡(luò)鋪設(shè)的難度和鋪設(shè)成本;高壓氣閥采用硅銅高溫沖壓而成,抗壓能力強(qiáng),避免因長(zhǎng)期高壓而導(dǎo)致部件出現(xiàn)裂紋,出現(xiàn)漏氣或爆裂等事故;減壓閥彈簧采取專用彈簧鋼替代不銹鋼絲繞制,并經(jīng)過科學(xué)的熱處理使彈簧的彈性系數(shù)不會(huì)因時(shí)間的改變而變化,出氣口的氣壓更加穩(wěn)定,氣囊的供氧量也不會(huì)因鋼瓶的氣壓降低而出現(xiàn)大幅度的減少;氣囊材料選用防靜電尼龍復(fù)合聚氨酯材料,使氣囊無(wú)毒、無(wú)味、無(wú)粉塵且堅(jiān)固耐用,不像傳統(tǒng)的橡膠氣囊會(huì)因長(zhǎng)時(shí)間的折疊而導(dǎo)致氣囊粘黏,對(duì)佩戴者產(chǎn)生毒副作用,并采用新型硅膠半面罩替代口具向佩戴者供氧,使得自救器與佩戴者的連接不會(huì)因?yàn)樵谔与x危險(xiǎn)場(chǎng)所的過程中由于佩戴者摔倒而脫離,80cm的連接硅膠軟管具有緩解和降低氣體溫度的功效,使呼吸的氣體不會(huì)因?yàn)闇囟忍叨古宕髡唠y受。自啟式壓縮氧自救器的有效保護(hù)時(shí)間≥50min,符合相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求。