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地下“诺亚方舟”

21世纪经济报道

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王峰

在地下470米深处待了两天两夜后,申海生走出矿井的一刻,并未觉得阳光刺眼,也没有过多的疲惫。

此前的48小时,这位矿工正在山西潞安集团常村煤矿的N3永久避难硐室里躲避一场“虚拟矿难”。

2010年4月8日10时12分,申海生在内的80名试验人员走入避难硐室,没有矿难发生时的手足无措,80人的使命是测试中国第一代矿井避难硐室的性能。

包括62名矿工在内的试验人员整整齐齐地坐了4排,几乎把这个长39米、宽3.5米、高3.05米,可容纳80到100人的避难硐室坐得满满当当。

4月10日10时12分,舱门开启。在没有矿难发生的情况下,国内首次井下避难硐室载人试验成功结束。而在2013年6月前,国内所有的矿井中都必须装备救生舱和硐室这样的避险系统。

这会是矿工们的诺亚方舟吗?

避难所中48小时

这是一个包含一个避险硐室和16个可移动救生舱组成的安保体系,而在整个常村煤矿矿井,将有7座避难硐室,其中包括2个能容纳80-100人的永久性硐室,5个能容纳40人的临时性硐室,以及62台可容纳8人的救生舱。

在地下470米深处,将形成一个大舰主力、小艇护航的“诺亚舰队”。

每隔8小时,申海生他们每人吃一块压缩饼干,喝一次营养液和矿泉水,这些物品储备在与硐室配套的救生舱里,救生舱是可移动的小号硐室,每只可容纳8到10人。两天里,没有人用过那个不锈钢马桶,小便就装在几个大塑料桶里。

16个小时很快过去,硐室内部总指挥吕海军将硐室的供水、供风、供电与监测监控等系统,切换到矿井原有系统的互联互通状态。但大多数矿工没有觉察第二阶段试验的来临,他们或打牌,或下棋,或就地休息。

直到最后的16个小时,申海生他们才感到了环境的异样。高压氧气瓶供氧试验开始后,吕海军将硐室切换到内部的生氧供氧系统。闷热潮湿、呼吸局促、情绪烦躁开始向矿工们袭来,27摄氏度的温度下,申海生一直在流汗,人们开始脱去外衣,大量饮水。

不断有人催问吕海军时间,经过40多个小时煎熬的矿工们开始计较分秒的快慢。

终于,4月10日10时12分,舱门开启,试验成功结束。

芒种计划

中国的矿井避险系统的起步,始自2006年农历“芒种”时节。此前的3月,北京科技大学土木与环境工程学院教授金龙哲与潞安集团副总经理刘仁生商量能不能合作搞一个井下安全计划。

等到6月6日“芒种”当天,刘仁生专门来北京听取了这个计划,双方将其确定为“芒种计划”。“当时没提救生舱”,金龙哲回忆。

很快,计划本身的价值和频发的矿难催生出了一个“十一五”国家科技支撑计划——“矿用可移动式救生舱关键技术研究”项目。这是“遇险人员快速救护关键技术与装备研究”项目的子项,并在2010年3月10日正式通过了验收。

国内避险系统的建立吸收了国外的经验。在几大矿产国,避险系统具有悠久历史,并且都是重大矿难催生的产物。加拿大早在1928年Hollinger矿火灾39人死亡后就出现了初期避难所,南非则是1977年Kinross金矿177人死亡矿难后,以立法方式强制设立避难所。

杨大明介绍,在印度、英、德、法等国,早期避难所主要应用在金属矿山,“因为他们认为煤矿容易发生火灾或爆炸,事故发生后人员应尽可能第一时间撤离”,但目前越来越多的国家要求在煤矿设立避难所。

在矿难多发的中国,避险系统的建立亦被以行政方式强力下达。2008年,有中央高层批示“借鉴南非煤矿安全管理经验,推广应用井下救生舱等避险设施”。

2010年5月,在全国煤矿推广井下救生舱等避险设施现场会上,国家安全监管总局副局长、国家煤矿安监局局长赵铁锤要求,2015年全国所有煤矿都必须建立紧急避险系统。

两个月后,在当年7月19日下发的《国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知》中,5年的时限被缩短为3年,范围也扩大至监测监控系统、井下人员定位系统、紧急避险系统、压风自救系统、供水施救系统和通信联络系统等“六大系统”。

有人担心煤矿会出于商业成本考虑拒绝安装井下避险所。但按照刘仁生的测算,矿井新型安全避险系统是一次投入长期受益的工程,其实吨煤只需分摊成本3-5元。常村煤矿的避险系统共耗资约5000万元。

技术上的障碍同样不大。中国安全生产科学研究院院长刘铁民曾担心,目前没有避难设施建设和监测的国家标准,会拖慢其普及的进程。但金龙哲告诉记者,目前施行的《煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定》基本可以满足避险系统的技术要求。

王峰

从救生舱到硐室

事实上,在国务院通知出台以前,鉴于矿难的频仍,国内已经掀起了救生舱的研发、生产热潮。

最早的救生舱出现在刚刚完成载人硐室试验的常村煤矿,2009年11月18日,潞安集团召开专门会议,研究决定在常村煤矿率先使用为井下遇险矿工提供安全避险空间的矿用救生舱。

“芒种计划”研发的救生舱由陕西重生矿业科技有限公司生产,并成为国内首个通过安标认证的产品。

随后的近半年时间里,就又有企业的产品迅速通过了认证。到了2010年下半年,已有近20家机构在研发相关产品。安标国家矿用产品安全标志中心副主任杨大明介绍,到2010年9月时,陕西重生的救生舱还是唯一通过安标认证的产品,如今这一纪录已被打破。

这些避险系统生产商大致分为两类,一是大型煤炭企业利用自身经济和技术实力设置的子公司,一是靠引进国外技术的民营企业。

“矿井避险设备分为救生舱和避险硐室两种。而救生舱又分为硬体和软体两种类型,硐室也有永久性和临时性之分。”北科大土木与环境工程学院研究人员栗婧介绍说。

杨大明介绍说,南非煤矿的避险设施是以避险硐室为主。而在我国研究开发矿井避险系统的早期,救生舱占据主导位置。在上述近20家研发机构中,有14家主要从事硬体救生舱研发,只有4家从事避险硐室研发。

“事实上,硐室才是避险系统发展的方向。”杨大明说,“根据我国的现实情况,我们一直是提倡优先采用避难硐室,也可采用避难硐室与可移动救生舱相结合的方式。”

在技术上,救生舱与避险硐室有明显优劣之分。硐室可以打在井下巷道的侧面,设置两道密闭门即可,万一井下发生爆炸时可避免受到爆炸波的正面冲击,对毒害气体的隔离更容易。而救生舱放置在巷道中,生产中要走车、走人,影响生产。

“另外井下必须要通风,救生舱的放置本身挡风。如果采用在巷道侧面打槽扩帮放置救生舱的方式,将在昂贵的救生舱购买之外,再花钱打槽扩帮。并且随着采煤的进行,救生舱的移动这种费用要不停追加。”杨大明说。

金龙哲也向记者表示,避险硐室的可靠性更强,“如果打地面钻孔的话,维持的时间也会更长。”金龙哲甚至表示,常村煤矿的成套系统可以应对像2010年的智利那种长达几十天的矿难。而在以往试验中所设定的达标要求,救生舱的载人维持时间为96小时。

既然硐室优于救生舱,为什么当前国内的研发却是“舱”热“室”冷?对此,金龙哲认为一大原因是避险系统生产商出于商业上的考虑。比如,硐室内的设备和救生舱设备不同,对于生产商来说,“硐室的内部装备卖不了多少钱”。

金龙哲介绍说,一台救生舱的价格在100万至200万元,一台避险硐室的价格在300万元左右。但救生舱的容量是8到10人,而硐室最多可容100人,是救生舱的10倍。

也就是说,如果生产商提供的是硐室,则一个百人煤矿只需要订购一台就够了,而如果提供的是救生舱,则可以接到10台的订单。

“据2009年官方统计,我国煤矿至少有200多万人需要配备救生设备,按照平均每10人一台、市场价100万元一台套计算,救生系统有2000—4000亿元的市场份额。”青岛一家生产救生舱企业的董事长曾向媒体表示。

在目前救生舱唱主角的情况下,金龙哲认为需要注意一些问题。比如,国外的救生舱产品多数应用于金属矿山,应用于煤矿的产品较少或不够成熟,而且国外煤矿多为房柱式开采,与我国煤矿长臂式开采存在很大差异。“因此,我国救生舱的研发必须针对本国煤矿的复杂生产条件。”

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