正壓氧氣呼吸器在煤礦安全生產中的應用

張智臣

摘要：煤礦業屬于高危行業，災害事故時有發生，煤礦工人的生命健康受到嚴重威脅。正壓氧氣呼吸器是當前煤礦安全生產工作中常用的一種個體防護設備，正壓氧氣呼吸器的性能明顯優于負壓氧呼吸器，可廣泛用于煤礦安全生產中。主要闡述了正壓氧呼吸器的工作原理及結構，并分析了正壓氧氣呼吸器在煤礦安全生產中的應用及使用過程中應該注意的問題，以其更好的發揮正壓氧氣呼吸器的作用，從而有效保護煤礦工人的安全。

關鍵詞：煤礦；煤礦安全生產；正壓氧氣呼吸器

中圖分類號：TB文獻標識碼：Adoi：10.19311/j.cnki.16723198.2017.24.095

1正壓氧氣呼吸器的介紹

1.1正壓氧氣呼吸器的定義

所謂正壓氧氣呼吸器屬于閉路式壓縮氧氣呼吸器的一種，正壓氧氣呼吸器可將外界有毒有害空氣與使用者的面部、眼睛和呼吸系統等完全隔離，該裝置的呼吸氣源主要來源于設備壓縮的氧氣，且呼出的廢氣不會直接排入外界，而是吸收呼出氣體所含的二氧化碳，并通過補充氧氣再提供給使用者呼吸，這種呼吸方式屬于一種完整的循環系統，在該循環系統中，低壓系統內的氣壓明顯高于外界環境的氣壓。

1.2正壓氧氣呼吸器的結構

正壓氧氣呼吸器主要由背具系統、安全警報系統、正壓呼吸循環系統和供氧系統四部分組成。（1）背具系統：背具系統主要由鎖扣銷、腰帶、背帶及上下殼體等構成。（2）安全警報系統：安全警報系統主要由胸前壓力表、警報器、自動截流器或限流器等組成。（3）正壓呼吸循環系統：正壓呼吸循環系統主要由降溫器、排氣閥、氣囊/呼吸艙、CO2過濾裝置、呼吸軟管、呼吸閥、面罩等組成。（4）供氧系統：供氧系統主要由定量供氧閥、手動補給閥、自動補給閥、減壓閥、高壓氧氣瓶等經由管路連接而成。

1.3正壓氧氣呼吸器的工作原理

正如上述所示，正壓氧氣呼吸器主要由氧氣供給系統以及封閉的呼吸循環系統構成。正壓氧氣呼吸器工作時，打開氣瓶開關后，由手動補給閥或自動補給閥對呼吸器進行即時充氧，氧氣經過壓縮后通過減壓閥減壓，再由定量供氧閥定量給吸氣、呼氣混合室供氧，在使用者吸氣過程中，氧氣由吸氣、呼氣混合室通過再經由吸氣軟管、冷卻裝置、吸氣閥及面罩直接進入使用者體內；在使用者呼氣過程中，呼出的廢氣經由呼氣軟管、呼氣閥及經過濾裝置后，廢氣中的CO2被吸收后再混入吸氣、呼氣混合室，從而完成整個呼吸循環。在使用正壓氧氣呼吸器的過程中，可不斷補充氧氣，并且如果自動補給的氧氣量依然無法滿足呼吸所需要的氧氣量或自動補給閥發生故障時，可使用手動補給閥及時補給氧氣量。如果吸氣、呼氣混合室中若滯留過多氣體，壓力值超出排氣閥的預設排氣壓時，正壓氧氣呼吸器可將多余的氣體自動排放至外界的環境。一旦氣瓶內的壓力生至預設的警報壓力，正壓氧氣呼吸器內的警報器就會自動發出報警聲，提醒使用者盡快撤離事故現場。在過濾裝置內，二氧化碳的吸收過程屬于放熱反應的一種，其可升高呼吸氣體的溫度，氣體進入到吸氣、呼氣混合室后再經由冷卻裝置降低氣溫，從而保證使用者可吸到更為涼爽的氣體。在正壓彈簧的作用下，可保證整個呼吸系統氣壓稍高于外界環境。

2正壓氧氣呼吸器安全性能的分析

（1）與負壓呼吸器的鼻夾和口具相比，正壓氧氣呼吸器的面罩安全性更高。在煤礦作業時，因所處外周環境比較差，工人經常會不可避免的出現磕碰、跌倒等情況，這都可能致使鼻夾、口具等脫落，嚴重時可能由此造成工作人員吸入有毒氣體導致中毒甚至危及生命。此外，在煤礦作業時由于受到高溫的影響，患者極易出現頭暈等癥狀，這種頭暈癥狀輕則會影響煤礦作業人員的工作效率，嚴重者還會由于頭暈導致掉下鼻夾、吐掉口具等現象，此時外周聚集的高濃度有害物質、粉塵、雜質等可能通過口鼻進入工作人員體內，進而可能誘發工作人員產生不適中毒反應，嚴重時可能危及工作人員的生命安全。但正壓氧氣空氣呼吸器的面罩能夠最大限度降低口具、鼻夾脫落的發生頻率，減少了中毒的發生。

（2）正壓呼吸器的一大優勢在于呼吸系統整體持續維持正壓水平，這樣設計的目的在于可有效防止外界環境有毒有害物質滲透至面罩內。在遇到特殊情況時，盡管可能出現系統接頭部位破損、漏氣或者嚴密性不夠完善，受正壓系統影響，外界有害氣體也較難滲透到呼吸器面罩內，這將最大程度保護使用者，防止工作人員出現有毒氣體中毒現象。而傳統的負壓呼吸器一旦出現破損、嚴密性缺失就可能產生有地氣體滲入到負壓式系統內，誘發使用者發生中毒現象。

（3）正壓氧氣呼吸器配備聲光報警系統。在煤礦事故現場時，應保留壓強為5 MPa的氧氣以供返程中使用。正壓氧氣呼吸器中配備有聲光報警系統，一旦氧氣瓶內的壓力降至四分之一額定值時，報警器則會以92分貝的聲音鳴響1分鐘，一旦報警器發生鳴響，則提示使用者呼吸器最多還能用1小時，有利于指導煤礦作業人員有序退出事故現場。

（4）與負壓相比正壓氧氣呼吸器的穩定性較高，這與其自身結構設計有很大關系。負壓呼吸器的自動排氣閥、自動補給閥、定量供氧在使用前均可做調整，但調整好后就需使用緊固件將其固定鎖住。如遇到突發事件，呼吸器出現碰撞、震動時，可能引起緊固件的松動，破壞系統緊密性，影響呼吸器排氣、補氣及氣流流量，致使負壓呼吸器通氣質量下降。而正壓氧氣呼吸器排氣、補氣以及供養流量等相關閥門廠家均統一調試好，使用人員在應用過程中不可自行調節，這一定程度上預防了使用過程中可能出現的松動、漏氣、破損等情況發生此外，負壓呼吸器的接頭一般使用繩子扎接或使用絲口進行緊固，極易出現漏氣。而正壓氧氣呼吸器接頭部位多由專門的卡扣進行固定同時用螺栓進行二次固定，輕易不會發生漏氣。這最大限度保證呼吸器的緊密性，保障排氣、補氣和流量等性能的穩定性。

（5）正壓氧氣呼吸器更易保養及維護。不管是仿制的、組裝的、進口的，還是正壓氧氣呼吸器，其所用的鋼材、橡膠、塑料等材料質量均較高。在日常的保養工作中，負壓呼吸器的零件極易老化，且更易出現損壞現象，損壞率較高，負壓呼吸器故障發生率更高。而正壓氧氣呼吸器的呼吸艙的材質為硬質橡膠，該材質不易受損。endprint

3正壓氧氣呼吸器在煤礦安全生產中的應用

我國的煤層埋藏深度較深，儲存條件極為復雜。煤礦開采工作極易出現冒頂、火、水、煤塵、瓦斯等災害頻發，給煤礦工人的生命安全和國家的財產安全造成十分嚴重的損失。據報道，我國的煤礦企業每月均會出現一次10人死亡重大事故，每年均會出現一次100人以上死亡特大事故。雖然在國家的高度重視下，我國的煤礦事故呈現逐年減少的趨勢，但當前我國每年煤礦事故仍會造成將近3000人的死亡。因此，做好煤礦開采作業的防護工作顯得尤為必要。在煤礦安全生產過程中，正壓氧氣呼吸器可有效保證煤礦開采人員的安全，是煤礦開采人員的重要個體防護設備。

3.1正壓氧氣呼吸器在煤礦安全生產應用的優缺點

（1）正壓氧氣呼吸器的優點。正壓氧氣呼吸器采用閉路循環模式，在使用過程中可以最大限度利用人體排出的二氧化碳氣體含量，續航能力強，最久可持續約4小時，這將有效減少使用過程中反復更換氧氣瓶、補充氣體等輔助作業量，可降低來回奔走消耗的體力和時間，從而進一步提高煤礦生產的效率。此外，該設備的呼吸循環安全性高，可與外部環境有效隔絕，且其供氧系統具有有自補、定量、手補等多種供氧保障機構，可有效保障供氧，氣源壓力也較低。（2）正壓氧氣呼吸器的缺點。正壓氧氣呼吸器的氧含量較高，如果在阻燃性及整機氣密性差情況且有火焰環境內使用極易出現氧氣泄漏，甚至導致爆炸的發生。正壓氧氣呼吸器與空氣呼吸器相比，操作更為復雜，且需定期更換二氧化碳吸收劑，定期維護保養儀器，使用者使用前還需接受專業的訓練，以保證使用過程中呼吸器整機及面罩可緊密的貼合于使用者的面部。該系統的氣源需使用醫用級別的氧氣，與就地取材的空氣相比，成本更高，且要求充氣全程禁油。此外，正壓氧氣呼吸裝置的氣動報警還依賴于氣流工作，在此過程氧氣的消耗是必然，而消耗的氧氣通常會直接排到外部環境中，具有助燃的可能，但近些年的研究顯示，可視電子報警器將逐步取代氣動報警裝置，實現預想的零耗氧，零氧排放，同時具備增強安全警報的自動化智能化程度。

3.2佩戴正壓氧氣呼吸器應遵循的原則

正壓氧氣呼吸器屬于一種救護裝備，其有自身設定的運行步驟，只有遵循正確的使用原則，方能發揮其應有的作用，實現安全救援的目的。以往的實踐顯示，大部分事故均發生在救援處置的返程過程中，且在救援過程中若操作不當導致氧氣剩余步驟，使用者在返程過程中無法準確調整正常的循環，從而誘發自身傷害事故的出現。因此，《煤礦救護規章制度》中明確規定：在救援返回至井下基地時，至少要留氣壓為5MPa的氧余量，若在傾角15°以下的巷道行進過程中，應將1/2的氧氣余量用在前進的途中，而另1/2的氧氣余量可用于返程途中。若在傾角15°以上的巷道行進過程中，應將2/3的氧氣余量用在上行的途中，而另1/3的氧氣余量可用于下行途中?！睹旱V救護規章制度》中還規定：在進入災區前，應首先檢查氧氣呼吸器，并保證氧氣壓力在18MPa以上，同時應按照規定使用。根據《煤礦救護規章制度》的規定，在傾角15°以下的巷道行進過程中，允許的耗氧量為（18-5）×1/2=6.50MPa，也就是耗氧量達到18-6.5=11.50MPa時應立即返回基地。在傾角15°以下的巷道行進過程中，允許的耗氧量為（18-5）×1/3=4.30MPa，也就是耗氧量達到18-4.5=13.70MPa時應立即返回基地。

3.3正壓氧氣呼吸器防護面罩的使用方法

防護面罩使用正確與否直接關系到正壓氧氣呼吸器的效果，若使用不當，就會導致氧氣泄漏，無法滿足救援工作的需要，若事故現場條件較差又不能及時發現時，極易造成煤礦生產人員自身的傷亡，嚴重威脅煤礦人員的生命安全。因此，在使用正壓氧氣呼吸器前，應首先選擇適宜自己臉型的面罩，面罩在使用時應遵循專人專用原則，并按照規定方法正確佩戴。在佩戴防護面罩前，首先應對面罩的完整性進行檢查，額庵后松開面罩的頭帶并理順，佩戴時將呼吸器的面罩扣于面部，然后拉緊下顎兩側的頭帶，再拉緊頭部兩側的頭帶，最后再拉緊頭頂帶。在拉緊頭帶時注意應同時拉緊兩側，注意均勻用力，避免頭帶偏移。佩戴后注意檢查面罩的舒適性及氣密性，在保證氣密性的前提下盡量保證面罩的舒適性，以達到最佳的佩戴效果。若頭帶過緊會導致頭部或面部血液循環不暢，從而引起使用者出現麻木頭痛等癥狀，嚴重影響正常的煤礦生產工作。

3.4正壓氧氣呼吸器在煤礦安全生產中的注意事項

（1）加強正壓氧氣呼吸器使用培訓。在確保培訓時間和培訓內容的前提下，應結合煤礦作業性質及正壓氧氣呼吸器的特點，將培訓重點著重放在呼吸器的工作原理以及呼吸器的實際操作，培訓后還應進行嚴格的考核，以保證每個煤礦作業人員均能熟練掌握呼吸器的操作方法和操作程序。

（2）日常管理。根據使用說明書，在每次使用正壓氧呼吸器前均應進行4項性能檢查；同時每3個月均應對呼吸器進行1次綜合檢查，同時在并呼吸器上標志檢查的日期及檢查的結果。

（3）日常訓練。根據《煤礦救護規程》的相關規定，應每個月對呼吸器的使用方法進行一次演練，每月進行1次給氧訓練；每3個月開展1次綜合演習訓練。

（4）正壓氧氣呼吸器在煤礦事故現場中的應對策略。進入煤礦事故現場后，每個小隊應至少攜帶可提供2h氧氣的呼吸器與蘇生器，且每個搶救人員均應攜帶壓縮氧自救器，以防呼吸器出現故障而不能及時撤離事故現場時使用。在礦井下基地還應設置待機小隊，同時應注意保持好與工作小隊的聯系，以防出現異常時可及時進行搶救。

（5）按時體檢。根據《煤礦救護規程》的相關規定，煤礦作業人員每年均應進行1次體檢，若身體條件不允許，應及時進行調整。煤礦作業的特殊性要求煤礦作業人員必須具備健康的體格。因此，定期對煤礦作業人員進行身體檢查，對保證煤礦安全生產具有十分重要的意義。對身體條件不合格的煤礦人員應及時調離原工作崗位，避免讓其進行煤礦作業實踐，可讓其擔任一些培訓工作。

4結語

正壓氧氣呼吸器可在一定程度上提高煤礦生產過程中煤礦工人的安全性，但由于正壓氧氣呼吸器在國內投入的時間并不長，且缺乏呼吸器使用、佩戴、維護保養技術的標準，在推廣過程中還存在較多問題，因此應加快相關標準的制定，以促進正壓氧氣呼吸器在煤礦安全生產的推廣使用。

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