4.2. Стационарные камеры-убежища.

СКУ также широко применяются на шахтах многих странах мира: Германии, России, США, Японии и др.

Зарубежные СКУ контейнерного типа, устанавливаемые в горных выработках, предназначены в основном для самоспасения горнорабочих при авариях в шахтах.

Модульные модели передвижной камеры-убежища CoalSAFE могут быть адаптированы в качестве стационарных камер-убежищ для шахт. Ими является определенная модель – камера-убежище Permanent CoalSAFE. Эта модель состоит из первоначальной секции, обеспеченной отсеком воздушной блокировки (переходным модулем для выравнивания давления при переходе из одной среды в другую), и основной секции (рис.13).

Рис. 13. Стационарные Западно-Австралийские камеры – убежища Modular CoalSAFE CS-MOD и фирмы MineARC Systems

Стационарные камеры – убежище типа Modular CoalSAFE могут разбираться на несколько отдельных элементов. Каждый из этих элементов может иметь свои необходимые размеры.

Взрывоустойчивые блоки для сооружения стационарных камер-убежищ фирмы Strata 15 PSI Block Stopping

Американская компания Strata Products Worldwide, LLC выпускает взрывоустойчивые блоки для сооружения стационарных камер-убежищ Strata 15 PSI Block Stopping, которые состоят из герметично-прилегающих металлических дверей (выдерживают давление 15 фунтов на квадратный дюйм взрыва), и высокопрочных бетонных блоков с распылением (рис.14).

Рис. 14. Взрывоустойчивые блоки для сооружений стационарных камер-убежищ компании Strata 15 PSI Block Stopping, образующие Strata Safe Room.

Взрывоустойчивые блоки Strata 15 PSI Block Stopping монтируются и образуют, так называемую Strata Safe Room, являющуюся стационарной камерой-убежищем. Эти конструкции имеют все свойства передвижных камер-убежищ, которые служат для укрытия от агрессивной среды при аварии и спасения людей горноспасателями (рис.15).

Рис. 15. Стационарные камеры-убежища Strata Safe Room

Достоинства стационарных камер-убежищ Strata Safe Room перед передвижными камерами-убежищами:

1) возможность размещения большого числа людей;

2) дешевизна при строительстве и оснащении;

3) готовность к немедленному применению (использованию);

4) наибольшая практичность при оснащении скважин пробуренных с

поверхности

5) возможность подключения к общешахтной сети

6) дополнительное оснащение резервными системами охлаждения

Применение СКУ в шахтах является способом укрытия горнорабочих в длинных выработках без запасных выходов и может служить разным целям

Технические функции и особенности:

- взрывоустойчивая дверь обеспечивает доступ в стационарную камеру-убежище;

- пригодный для дыхания воздух в основной камере может быть достигнут тремя способами:

1) через скважины с поверхности;

2) через общешахтную систему сжатого воздуха, которая при этом фильтруется;

3) через баллоны со сжатым воздухом и медицинским кислородом, подсоединенные к электрическому или пассивному газоочистителю СО₂, которые в свою очередь бывают активными и пассивными занавесами. Эти системы используют известь, гашенную раствором едкого натрия.

Strata Products Worldwide, LLC также производит для шахт очистные системы, размещенные в стальном мобильном контейнере, называемом Strata Barricade Air Skid (рис.16).

Рис.16. Очистная система Strata Barricade Air Skid Protective Container

На угольных шахтах Украины для самоспасения рабочих при авариях на выемочных участках передвижные камеры-убежища не применяются, а на оснащении подразделений ГВГСС для ведения АСР в зонах повышенных температур, имеется комплекс бокс-базы горноспасетельной КБГ. Он обеспечивает дыхание горноспасателей (12 чел. в большом и 6 чел. в малом) без средств индивидуальной защиты и создает условия для оказания первой медицинской помощи пострадавшим. КБГ устанавливают в выработке площадью сечения не менее 5,5 м² при температуре воздуха не выше 50°С. В горной выработке обязательно должен быть пневмопровод (шахтная пневмосеть или прорезиненный пожарный рукав, подводящий воздух от передвижного компрессора на струе на расстоянии не более 1000 м от него), обеспечивающий объемный расход воздуха 5 м³/мин при давлении сжатого воздуха 0,3-0,6 МПа. Бокс-база представляет собой палатку арочного типа с надувным каркасом, который наполняется воздухом либо с помощью лемехов, либо от системы жизнеобеспечения, включающей систему подготовки воздуха и охлаждения. Избыток воздуха вытекает через предохранительный клапан. Бокс, вход в тамбур и основной отсек с надувными сиденьями, выход в тамбур и перегородка между тамбуром и дополнительным отсеком имеет щелевой разъем. В обшивке находится предохранительный клапан, срабатывающий при избыточном давлении в боксе (0,1-0,3 МПа). Для создания избыточного давления, препятствие для проникновения вредных газов в бокс, и для уменьшения времени подготовки к работе при установке бокса воздух одновременно нагнетается в основной отсек и каркас. Входить в тамбур можно по два человека с задержкой в тамбуре на 3-4 мин. Внутри бокса расположен турбохолодильник, в котором происходит охлаждение воздуха. При повышении температуры на участке, где расположен КБГ, выше 50°С ее снижают путем установки разбрызгивателей, аэраторов, отвода струи воздуха с повышенной температурой или подвода све­жей струи и т. п.

Для самоспасения людей при различных авариях на шахтах Украины предпочтение отдается стационарным камерам-убежищам, оборудованным в горных выработках согласно стандартам СОУ 10.1- 00174102-002-2004 «Система самоспасения горняков. Общие требования» и СОУ 10.1.202020852.002:2006 «Стационарные камеры-убежища спасательные шахтные. Общие технические требования».

Схема стационарной камеры-убежища, которая оборудована в горной выработке шахты показана на рис.17.

Рис. 17. Схема стационарной камеры-убежища: 1 – выработка, 2 – звуковая и световая сигнализации; 3 шлюз; 4 – система жизнеобеспечения; 5 – изолирующие самоспасатели; 6 – газоанализаторы; 7 – телефон; 8 – аптечка; 9 – скамейки для отдыха; 10 – камера-убежище; 11 – пнемосеть; 12 – вентиляция.

Количество размещающихся в ней людей может быть от 6 до 170 человек, продолжительность пребывания от 4 часов до 14 суток. Она располагается в нише, пройденной из выработки 1 и герметично изолирована от нее. Высота стационарной камеры-убежища должна быть не менее 1,8-2,0 м, а площадь удовлетворять условию S ≥ 1,4 n, где n - максимальное количество людей в смене на участке. Минимальная площадь камеры-убежища - 12м². В качестве источника воздуха используют шахтную пневматическую сеть 11, трубопровод с поверхности по скважине и баллоны со сжатым воздухом. В камере установлены система жизнеобеспечения 4, включающая в себя сеть трубопроводов с арматурой; фильтр-отстойник очистки воздуха: турбохолодильник и манометры. Для отдыха рабочих и горноспасателей имеются скамейки 9, а также резервные самоспасатели ШСС-1, количество которых определяется числом рабочих и горноспасателей, которые могут оказаться на участке во время аварии. Кроме того, предусмотрены телефон 7 и газоанализаторы 6, аптечка 8, звуковая и световая сигнализации.

Для того, чтобы в СКУ не попадал воздух из внешней горной выработки, необходимо создать в ней избыточное давления, Объемный расход воздуха Q_к, который необходимо подавать в камеру, зависит от герметичности:

где h_к - перепад давлений воздуха между камерой и примыкающей к ней выработкой, который должен быть не менее 50 Па; R_{к –} эквивалентное сопротивление камеры, Па

Эта величина должна быть не менее объемного расхода воздуха, необходимого для нормального дыхания проектной численности людей (100 дм³/мин на одного человека при времени нахождения в камере-убежище не менее 4 часов), которые могут одновременно находиться в ней. Если камеру-убежище окружают с трех сторон ненарушенные породы, то ее эквивалентное сопротивление зависит от герметичности стенки, которая отделяет нишу от действующей горной выработки (таблица).

Площадь стенки, м2	7	10	15	20	25
Эквивалентное сопротивление стенки, Пас2/м6	1390	760	620	540	480

Основным элементом стационарной камеры-убежища является система жизнеобеспечения (СЖО).

Система предназначена для обеспечения пригодным для дыхания воздухом горняков и горноспаса­телей, которые находятся в случае аварии в стационарной камере-убежище со­ответствующей СОУ 10.1-00174102-002-2004 «Система самоспасения горняков. Основные требования»; охлаждения (при необходимости) воздуха, который поступает в камеру- убежище; создания избыточного давления внутри камеры-убежища.

СЖО предназначена для эксплуатации при температуре окру­жающей среды от 5°С до 60°С, относительной влажности до 100% при температуре 25°С.

Технические характеристики

Система работает от пневматиче6ской сети с параметрами:

- объемный расход воздуха, м³/час 4±1

- рабочее давление, МПа (кг/см²) 0,3 - 0,6 (3 - 6)

Время защитного действия фильтров (периодичность замены фидьтроэлементов) в блоке подготовки воздуха (БПВ) не менее 500 часов.

Температура воздуха, выходящего из системы с блоком охлаждения, ниже не менее чем на 10°С температуры воздуха, поступающего в систему из пневмосети.

Масса составных частей системы, кг, не более:

- блок подготовки воздуха (БПВ) - 46

- блок охлаждения воздуха (БО) - 9,5

Габаритные размеры составных частей системы, мм, не более:

- блок подготовки воздуха (БПВ):

высота – 660

ширина - 330

длина - 840

- блок охлаждения (БО):

высота - 330

ширина – 350

длина -310

Срок службы системы жизнеобеспечения - 5 лет.

В состав СЖО входят блок подготовки воздуха (БПВ); блок охлаждения (БО), при необходимости; рассекатель воздуха; комплект соединительных рукавов.

Система может комплектоваться в зависимости от условий применения в шахте, например в соответствии с рис.18.

Рис.18. Комплектация СЖО стационарной камеры-убежища

Устройство и работа системы жизнеобеспечения СКУ

Система в общем виде состоит из блоков под­готовки воздуха (БПВ) 2, переходника 9, блока охлаждения (БО) 7, рассекателя (Р) 8, тройника 4 и системы соединительных рукавов 1,3, 5, 6.

Блок подготовки воздуха служит для очистки воздуха посту­пающего из пневмосети до уровня пригодного для дыхания и состоит из фильтра грубой очистки, входного и выходного кранов, закрепленной в корпусе с помощью хомутов, системы фильтров: фильтра-масловлагоотделителя (ФВО-032), фильтра тонкой очистки (ФСВ-0), фильтра с активированным углем (ФСВ-А). За фильтром установлен на гибком шланге манометр, за­крепленный под верхней крышкой корпуса.

Фильтры, расположенные внутри корпуса БПВ, имеют сливные краны, которые позволяют во время и по окончанию работы системы сливать водомас- ляную эмульсию в ёмкость, закрепленную на выдвижной крышке корпуса.

Блок охлаждения служит для охлаждения воздуха, поступаю­щего из БПВ, и представляет собой турбохолодильник, закрепленный в разъ­емном корпусе, снабженном ручкой для переноски. Вход и выход воздуха из турбохолодильника осуществляется через штуцера, закрытые в транспорт­ном положении заглушками.

На корпусе блока охлаждения, в торце его, установлен глушитель потока воздуха, поступающего на охлаждение турбохолодильника, а в верхней части - кожух с ниппелем для отвода нагретого воздуха.

Рассекатель предназначен для равномерного распределения и снижения уровня шума выходящего из системы воздуха.

Принцип работы системы жизнеобеспечения следующий: воздух из пневмосети, подведенной к СКУ, поступает по рукаву 1 в блок подготовки воздуха, где на фильтре грубой очистки осаждаются крупные частицы, на фильтре-масловлагоотделителе отделяется основная часть масловодяной эмульсии, и на фильтре тонкой очистки – мелкие частицы (до 1 мкм) и остатки масловодяной эмульсии, а затем на фильтре, содержащем патрон с активированным углем, воздух очищается от паров масла и акролеинов.

Воздух после БПВ по рукавам 3 и 5 через тройник 4 поступает на входной штуцер 8 блока охлаждения (БО), где в турбохолодильнике, расширяясь, охлаждается и через выходной штуцер поступает на рассекатель.

Для охлаждения турбохолодильника при его работе, вентилятор находящийся на его оси забирает воздух через глушитель 9 и, прогоняя его внутри корпуса 2, сбрасывает через кожух 7 с ниппелем 6 и рукав за пределы стационарной камеры убежища.

Для использования системы жизнеобеспечения, камера-убежище должна иметьподвод пневмосети, снабженный ниппелем для присоединения «Рукава 25-35-10 ГОСТ 10362-76»; отвод с ниппелем для присоединения «Рукава 32-43-10 ГОСТ 10362-76», выводящего воздух из линии охлаждения турбохолодильника блока охлаждения, если он применяется; клапан сброса воздуха из основного помещения камеры-убежища в там­бур; клапан сброса воздуха из тамбура камеры-убежища в окружающую среду.