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河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院
本科畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告
題目名稱
井下救生艙設(shè)計
學(xué)生姓名
趙 陽
專業(yè)班級
機(jī)設(shè) 2 班
學(xué)號
0828070149
一、 選題的目的和意義：
目的：在煤礦井下發(fā)生災(zāi)變事故時，救生艙可以為無法及時撤離的礦工提供一個安全、獨立的密閉空間，對外能抵御爆炸沖擊、隔絕有毒有害氣體，對內(nèi)能為被困礦工提供氧氣、食物、水，去除有毒有害氣體等，從而為遇險作業(yè)人員贏得較長的生存時間，并通過艙內(nèi)通訊監(jiān)測設(shè)備，引導(dǎo)外界進(jìn)行救援，從而保證作業(yè)人員的人身安全。主要作用是為礦井發(fā)生事故后無法及時撤離的礦工提供一個安全的密閉空間，對外能抵御爆炸沖擊、隔絕有毒有害氣體，對內(nèi)能為被困礦工提供氧氣、食物、水，去除有毒有害氣體，為礦工贏得較長的生存時間，同時通過艙內(nèi)通訊監(jiān)測設(shè)備，引導(dǎo)外界救援。該項技術(shù)的成功推出，對中國形成一套具有國際先進(jìn)水平的、以救生艙為主體的礦井應(yīng)急救援系統(tǒng)，改善我國煤礦安全在管理方面的技術(shù)儲備不足，全面提升我國煤礦應(yīng)急救援方面的技術(shù)水平具有重要意義，同時也開辟了礦山安全生產(chǎn)“新紀(jì)元”。
意義：中國“礦用救生艙”還有著廣泛應(yīng)用前景，在特殊的環(huán)境下，救生艙在進(jìn)入家庭，小型救生艙完全可為一個家庭支撐起一個保障生命的“安全島”。社會公共場所內(nèi)若用救生艙，更多的人可以從容應(yīng)對類似地震的自然災(zāi)害。目前，該產(chǎn)品已經(jīng)過樣艙試造，首批產(chǎn)品已正式進(jìn)入生產(chǎn)階段，相信不久“礦用可移動式救生艙”就會在各煤礦安裝到位，為礦工的安全保駕護(hù)航。
救生艙艙體為長方形鋼制結(jié)構(gòu)，由過渡艙、生存艙、設(shè)備艙3部分組成。模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，便于運輸、移動及井下安裝。還可根據(jù)井下空間及避難人數(shù)的不同需求，組合成不同規(guī)格的救生艙。艙體采用輕鋼框架結(jié)構(gòu)，“斷橋鋁”式結(jié)構(gòu)的模塊連接結(jié)構(gòu)、特殊的密封門設(shè)計使得救生艙內(nèi)外密閉，達(dá)到隔熱、隔音、防水、防毒氣的要求。救生艙配有外接壓風(fēng)系統(tǒng)及內(nèi)部壓縮空氣、壓縮氧氣及自救器多重供氧系統(tǒng)；過渡艙配有“洗氣”系統(tǒng)；空氣再生凈化系統(tǒng)采用船舶工業(yè)用一體化空氣凈化器有效濾除有害氣體，溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用了空調(diào)制冰及無動力CO2噴射制冷兩種方式。
二、 國內(nèi)外研究綜述：
1．國外發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用
美國、澳大利亞等國家的礦山安全法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)對推廣、使用礦用救生艙有著硬性的規(guī)定，一些具有較強(qiáng)科研實力的企業(yè)單位投入了大量的資金參與其中。
1．1 斯特塔安全設(shè)備公司(StrataSafetyProduots) 的避難艙產(chǎn)品
該公司共有3種類型避難艙產(chǎn)品，它們是井下煤礦避難艙、充氣型避難艙和應(yīng)用于隔離峒室中的滑撬式避難艙。其中井下煤礦避難艙獲得了美國第一產(chǎn)煤大州西弗吉尼亞州礦工健康、安全與培訓(xùn)辦公室的認(rèn)證。截至2008年3月末，該公司已經(jīng)向美國西部的煤礦提供了30多個井下煤礦避難艙，向全美各地提供的充氣型避難艙超過了50個。
斯特塔公司井下煤礦避難艙最典型的產(chǎn)品為鋼制避難艙，是一種無動力整裝式井下救生系統(tǒng)。由于不與井下的供電系統(tǒng)相接，因此免除了電火花可能引發(fā)的次生爆炸災(zāi)害。該設(shè)備設(shè)有過渡氣密艙，從而最大限度地抑制了艙外環(huán)境中有毒、有害氣體和煙氣的侵入。避難艙配備的氧氣瓶和壓縮空氣瓶可以向艙內(nèi)的避險人員供應(yīng)長達(dá)96h的醫(yī)療級氧氣，艙內(nèi)還備有飲用水、食品、急救用品。
由壓縮空氣驅(qū)動的co2清洗裝置對避難艙內(nèi)密閉空間的空氣進(jìn)行凈化，t脫除空氣中的CO2，該清洗裝置獲得了專利。該避難艙還可安設(shè)化學(xué)降溫系統(tǒng)。
1．2 ChemBio公司的避難艙產(chǎn)品
ChemBio公司是國際上首家研發(fā)出軟體救生艙、擁有專利產(chǎn)品權(quán)的專業(yè)公司，制造工廠位于西弗吉尼亞州。美國煤礦井下配備避難所1193臺，其中，軟體 救生艙1000臺 (占80％以上)，硬體救生艙123臺，避難硐室70個。
ChemBio公司軟體救生艙的特點如下：艙體材料是符合軍用標(biāo)準(zhǔn)的材料。這種材料阻燃，并極為堅固，具有很強(qiáng)的抗撕扯、防破裂、抗刺透能力；放置體積小，展開艙容積大，最大救生人數(shù)35人，可救生時間超過96dx時；艙內(nèi)C02清洗采用無源被動式設(shè)計，即利用懸掛在艙內(nèi)含有堿石灰等化學(xué)成分的若干個幕簾來完成；由于剛性避難艙與井下底板是點式接觸，而充氣型避難艙底部與底板實現(xiàn)了面與面的直接接觸，避難艙釋放的熱量可由避難艙底面與井下底板的直接接觸實現(xiàn)散熱。
2. 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
與國外相比，國內(nèi)對礦用移動式救生艙的研究起步較晚，其設(shè)計思路還不十分成熟，缺少必須的試驗和檢驗支持，其相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)也正在制訂中。國家 安全監(jiān)管總局、國家煤礦安監(jiān)局將救生艙研究列入國家 “十一五”科技支撐計劃。目前，國內(nèi)超過二十家企業(yè)、單位從事相關(guān)產(chǎn)品研發(fā)。通過專家鑒定的有3 家：北京科技大學(xué) (陜西重生礦業(yè)科技有限公司)、煤炭科學(xué)研究總院礦山安全技術(shù)分院(上海鵬燕礦業(yè)安全設(shè)備制造公司)、煤炭科學(xué)研究總院沈陽研究院(MineArc)。取得安全標(biāo)志 (新產(chǎn)品)只有1家：北京科技大學(xué) (陜西重生礦業(yè)科技有限公司)。
以下介紹幾家主要煤礦避難艙制造廠商發(fā)展現(xiàn)狀。
2．1 陜西重生礦業(yè)科技有限公司北京科技大學(xué)、山西潞安集團(tuán)和陜西重生礦業(yè)科技有限公司共同研制的救生艙研究進(jìn)展較快 該項目是國家科技支撐計劃課題 “礦井重大災(zāi)害應(yīng)急救援關(guān) 鍵技術(shù)研究”的子項目，這一救生艙系統(tǒng)擁有多個自主知識產(chǎn)權(quán)，在礦井發(fā)生事故后，可以為無法及時撤離的礦工提供一個安全的密閉空間。對外能夠抵御爆炸沖擊、高溫?zé)煔?，隔絕有毒有害氣體；對內(nèi)能及時處理艙內(nèi)的有毒有害氣體，并通過多極供氧系統(tǒng)為被困礦工提供氧氣，食物、水的儲存和糞便處理均有專門的系統(tǒng)，可以為被困人員贏得較長的生存時間。同時，被困人員還能通過艙內(nèi)通訊監(jiān)測設(shè)備，引導(dǎo)外界救援。
2．2 無錫寶神礦用設(shè)備科技有限公司中國礦業(yè)大學(xué)和無錫寶神礦用設(shè)備科技有限公司聯(lián)合研制移動式煤礦救生艙和救援基站。該救援設(shè)備內(nèi)部的設(shè)施均采用本安產(chǎn)品，內(nèi)部進(jìn)行很多人性化的設(shè)計，里面配備有呼吸設(shè)備、空氣凈化設(shè)備、制冷設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備，其中艙內(nèi)空氣凈化設(shè)備由中國船舶重工集團(tuán)公司第七一八研究所提供，能夠滿足6人安全生存96小時的要求。當(dāng)井下發(fā)生或?qū)⒁l(fā)生事故，而工人不能很快逃離現(xiàn)場時，可迅速的進(jìn)入救生艙內(nèi)等待救援，受傷的工人也能在內(nèi)部進(jìn)行簡單的醫(yī)療自救。
目前，救生艙在煤炭科學(xué)研究總院重慶研究院進(jìn)行了防爆試驗，滿足防爆要求。2010年初，完成6人120小時生存試驗以及CO極限試驗，各項指標(biāo)滿足要求。今年年底，國家相關(guān)部門將組織專家對該公司的救生艙的各項指標(biāo)進(jìn)行檢測。
三、 畢業(yè)設(shè)計（論文）所用的主要技術(shù)與方法：
1．在圖書館借閱相關(guān)書籍
2．在學(xué)校數(shù)據(jù)庫查找相關(guān)資料
3．通過老師的指導(dǎo)
4．通過瀏覽因特網(wǎng)上的相關(guān)資料
5．對相關(guān)資料和數(shù)據(jù)進(jìn)行理論計算和分析
6. 設(shè)計參考有關(guān)設(shè)計樣板，完善設(shè)計方法，進(jìn)一步完善設(shè)計結(jié)果
7 通過與同學(xué)探討得出有關(guān)結(jié)論
8 自己總結(jié)資料得出結(jié)論
四、 主要參考文獻(xiàn)與資料獲得情況：
[1]《煤礦井下移動救生艙的設(shè)計思路》
[2]《井工煤礦避難艙在美國的研發(fā)應(yīng)用現(xiàn)狀》
[3]《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范》
[4]《煤礦安全規(guī)程》
[5]《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》
[6]《礦山救護(hù)規(guī)程》
[7]《煤礦井下移動救生艙的設(shè)計思路》
[8]《礦用可移動式救生艙通用技術(shù)條件》
五、 畢業(yè)設(shè)計（論文）進(jìn)度安排（按周說明）
第1 ～ 4周 進(jìn)行畢業(yè)實習(xí)2周。收集、整理相關(guān)資料。
第5 ～ 7周 畢業(yè)實習(xí)，完成實習(xí)報告，收集資料，完成開題報告。
第8 ～10周 總體方案設(shè)計，初步完成設(shè)計計算，外文翻譯。
第11～14周 完成總裝圖和零件圖的繪制和設(shè)計說明書。
第15～16周 修改和完善，準(zhǔn)備畢業(yè)答辯。
六、 指導(dǎo)教師審批意見：
指導(dǎo)教師： （簽名）
年 月 日
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