所有在地下礦井工作的人都應該對礦井氣體有充分​​的了解，並意識到它們可能帶來的危險。 氣體檢測儀器和系統的一般知識也是必要的。 對於那些指定使用這些儀器的人來說，詳細了解它們的局限性和它們測量的氣體是必不可少的。

即使沒有儀器，人類的感官也可能能夠檢測到與自燃相關的化學和物理現象的漸進出現。 加熱使通風空氣變暖，並使表面和整體水分被加熱驅散。 當這種空氣在通風分流處遇到較冷的空氣時，會發生冷凝，從而導致回風表面出現霧霾和出汗現象。 下一個跡像是典型的油味或汽油味，最後是煙霧，最後是可見的火焰。

一氧化碳 (CO) 是無味的，在自燃的特徵氣味出現之前，在大約 50 至 60 °C 時出現可測量的濃度。 因此，大多數火災探測系統依賴於探測礦井特定部分的一氧化碳濃度是否高於正常背景。

有時，一個人首先會在一瞬間注意到微弱的氣味，從而首先檢測到暖氣。 在檢測到可測量的一氧化碳濃度持續增加之前，可能必須對該區域進行多次徹底檢查。 因此，礦山中的所有人員都不應放鬆警惕，一旦懷疑或檢測到並報告了指示劑的存在，就應立即實施預先安排的干預過程。 幸運的是，由於自 1970 世紀 XNUMX 年代以來火災探測和監測技術取得了長足進步（例如，探測器管、袖珍型電子探測器和計算機化固定係統），不再需要僅依賴人類感官。

便攜式氣體檢測儀器

氣體檢測儀器旨在檢測和監測可能導致火災、爆炸和有毒或缺氧大氣的各種氣體類型和濃度的存在，以及提供自發性氣體爆發的早期預警燃燒。 使用它們的氣體包括 CO、二氧化碳 (CO₂), 二氧化氮 (NO₂), 硫化氫 (H₂S)和二氧化硫(SO₂). 可以使用不同類型的儀器，但在決定在特定情況下使用哪種儀器之前，必須回答以下問題：

 

• 為什麼需要檢測一種或多種特定氣體？
• 這些氣體的性質是什麼？
• 它們發生在什麼地方和什麼情況下？
• 哪種氣體檢測儀器或設備最適合這些情況？
• 該儀器如何工作？
• 它有什麼局限性？
• 它提供的結果應該如何解釋？

 

工人必須接受正確使用便攜式氣體探測器​​的培訓。 儀器必鬚根據製造商的規格進行維護。

通用檢測器套件

檢測器套件包括一個彈簧加載的活塞式或波紋管式泵和一系列可更換的玻璃指示管，其中包含特定氣體的特定化學物質。 該泵的容量為 100 cc，可以用一隻手操作。 這允許在傳遞到波紋管之前通過指示管抽取該尺寸的樣品。 刻度尺上的警告指示器對應於一般變色的最低水平，而不是顏色滲透的最深點。

該設備易於使用，不需要校準。 但是，某些預防措施是適用的：

• 指示管（應註明日期）的保質期一般為兩年。
• 如果沒有變色，指示管可以重複使用 XNUMX 次。
• 每次測定的一般準確度通常在±20%以內。
• 由於產生的高溫，氫氣管未獲准在地下使用。
• 在柴油機尾氣或餘濕中可能存在的高級碳氫化合物存在的情況下估算低水平的一氧化碳時，需要填充活性炭的“預管”。
• 廢氣在通過指示管之前應先通過冷卻裝置，以確保溫度低於 40°C。
• 由於不准確，氧氣和甲烷管未獲准在地下使用。

 

催化式甲烷計

催化式甲烷計用於地下礦山測量空氣中的甲烷濃度。 它有一個基於四根電阻匹配螺旋線網絡原理的傳感器，通常是催化絲，以稱為惠斯通電橋的對稱形式排列。 通常，兩個燈絲是有源的，另外兩個是無源的。 活性絲或珠通常塗有氧化鈀催化劑，以在較低溫度下引起可燃氣體的氧化。

大氣中的甲烷通過燒結盤擴散或被吸氣器或內部泵吸入到達樣品室。 按下甲烷計的操作按鈕關閉電路，流過惠斯通電橋的電流氧化樣品室中催化（活性）絲上的甲烷。 該反應的熱量提高了催化絲的溫度，增加了它們的電阻並使電橋失去平衡。 流動的電流與元件的電阻成正比，因此與存在的甲烷量成正比。 這顯示在以甲烷百分比刻度的輸出指示器上。 惠斯通電橋電路中的參考元件用於補償環境條件的變化，例如環境溫度和大氣壓力。

該工具有許多重要的局限性：

• 必須同時存在甲烷和氧氣才能得到響應。 如果樣品室中的氧氣含量低於 10%，並非所有到達檢測器的甲烷都將被氧化，並且會獲得錯誤的低讀數。 因此，該儀器不應用於測量餘潮或氧氣濃度低的封閉區域的甲烷水平。 如果腔室中含有純甲烷，則根本沒有讀數。 因此，在將儀器移動到可疑的甲烷層之前必須按下操作按鈕，以便將一些含氧空氣吸入腔室。 層的存在將通過大於滿刻度的讀數來確認，隨後當氧氣被消耗時返回到刻度。
• 催化型甲烷計對甲烷以外的易燃氣體有反應，例如氫氣和一氧化碳。 因此，在火災後或爆炸氣體（餘潮）中可能會獲得模糊讀數。
• 帶有擴散頭的儀器應遠離高氣流以避免讀數錯誤。 這可以通過用手或其他物體遮擋它來實現。
• 如果燈絲在校准或使用時接觸到已知毒物的蒸汽（例如，家具拋光劑、地板拋光劑和油漆中的有機矽、液壓油中存在的磷酸酯和使用的碳氟化合物），則帶有催化燈絲的儀器可能無法對甲烷作出反應作為氣溶膠噴霧劑中的推進劑）。
• 基於惠斯通電橋原理的甲烷計可能會在不同的傾斜角度下給出錯誤的讀數。 如果在校准或使用儀器時將儀器保持在 45° 角，則此類不准確度將降至最低。
• 甲烷計在可變的環境溫度下可能會給出不准確的讀數。 通過在與地下發現的溫度條件相似的溫度條件下校準儀器，可以將這些不准確度降至最低。

 

電化學電池

使用電化學電池的儀器在地下礦井中用於測量氧氣和一氧化碳濃度。 有兩種類型可供選擇：僅對氧氣濃度變化作出反應的成分電池，以及對大氣中氧氣分壓變化作出反應的分壓電池，從而對每單位體積的氧分子數作出反應.

複合電池採用毛細管擴散屏障，它減緩了氧氣通過燃料電池的擴散，因此氧氣到達電極的速度完全取決於樣品中的氧氣含量。 該電池不受高度（即大氣壓力）、溫度和相對濕度變化的影響。 一氧化碳的存在₂ 然而，混合物中的氧氣會擾亂氧氣的擴散速度並導致錯誤的高讀數。 例如，存在 1% 的 CO₂ 將氧氣讀數增加 0.1%。 雖然很小，但這種增加可能仍然很重要，而且並非萬無一失。 如果要在餘潮或其他已知含有 CO 的大氣中使用該儀器，請務必了解此限制₂.

分壓電池基於與濃差電池相同的電化學原理，但沒有擴散屏障。 它只對每單位體積的氧分子數量作出反應，使其依賴於壓力。 一氧化碳₂ 濃度低於 10% 對讀數沒有短期影響，但從長遠來看，二氧化碳會破壞電解質並縮短電池壽命。

以下條件會影響分壓電池產生的氧氣讀數的可靠性：

• 海拔高度和氣壓： 從地表到豎井底部的行程每移動 0.1 米，氧氣讀數就會增加 40%。 這也適用於地下工作中遇到的傾角。 此外，大氣壓力每天 5 毫巴的正常變化可能會使氧氣讀數改變多達 0.1%。 雷暴活動可能伴隨著 30 毫巴的壓力下降，這將導致氧氣讀數下降 0.4%。
• 通風： 風扇的最大通風變化為 6-8 英寸水柱或 10 毫巴。 這將導致從進氣口到風扇返回的氧氣讀數下降 0.4%，並且從距坑底最遠的面移動時下降 0.2%。
• 溫度： 大多數檢測器都有一個電子電路，可以感應電池溫度併校正溫度對傳感器輸出的影響。
• 相對濕度： 在 20 °C 時，相對濕度從乾燥增加到飽和會導致氧氣讀數下降約 0.3%。

 

其他電化學電池

已經開發出能夠測量從 1 ppm 到上限 4,000 ppm 的 CO 濃度的電化學電池。 它們通過測量浸入酸性電解質中的電極之間的電流來工作。 CO在陽極氧化生成CO₂ 並且反應釋放與CO濃度成正比的電子。

氫氣、硫化氫、一氧化氮、二氧化氮和二氧化硫的電化學電池也可用，但存在交叉敏感性。

沒有市售的 CO 電化學電池₂. 隨著包含對濃度高達 5% 的二氧化碳敏感的微型紅外電池的便攜式儀器的開發，這一缺陷已被克服。

 

非色散紅外探測器

非色散紅外探測器 (NDIR) 可以測量所有含有 -CO、-CO 等化學基團的氣體₂ 和-CH₃, 吸收特定於其分子結構的紅外頻率。 這些傳感器價格昂貴，但它們可以為一氧化碳、一氧化碳等氣體提供準確的讀數₂ 和甲烷在其他氣體和低氧水平的變化背景中，因此非常適合監測密封件後面的氣體。 歐₂，N₂ 和H.₂ 不吸收紅外輻射，不能用這種方法檢測。

其他帶有基於熱傳導和折射率檢測器的便攜式系統在採煤業中的使用有限。

便攜式氣體檢測儀器的局限性

便攜式氣體檢測儀器的有效性受到許多因素的限制：

• 需要校準。 這通常包括每天對零位和電壓進行檢查、每週一次量程檢查以及每 6 個月由授權的外部機構進行一次校準測試。
• 傳感器的使用壽命有限。 如果製造商沒有註明日期，則應註明採購日期。
• 傳感器可能會中毒。
• 傳感器可能會受到交叉敏感性的影響。
• 過度曝光可能會使傳感器飽和，導致其恢復緩慢。
• 傾斜可能會影響讀數。
• 電池需要充電和定期放電。

 

集中監控系統

使用手持式儀器進行的檢查、通風和調查通常可以在氣體被通風系統驅散或濃度超過法定限值之前成功檢測和定位含有有限 CO 的小型供暖設備。 但是，如果已知存在重大燃燒風險、回流中的甲烷含量超過 1% 或懷疑存在潛在危險，這些還不夠。 在這種情況下，需要在戰略位置進行持續監控。 許多不同類型的中央連續監測系統正在使用中。

管束系統

管束系統於 1960 年代在德國開發，用於檢測和監控自燃的進展。 它涉及多達 20 根直徑為 1/4 或 3/8 英寸的尼龍或聚乙烯塑料管，從地面上的一組分析儀延伸到地下的選定位置。 這些管子配有過濾器、排水管和火焰收集器； 分析儀通常是紅外線的 CO, CO₂ 甲烷和順磁性氧氣。 清道夫泵同時通過每個管抽取樣品，順序計時器將樣品從每個管中依次引導通過分析儀。 數據記錄器記錄每個位置的每種氣體的濃度，並在超過預定水平時自動觸發警報。

這個系統有很多優點：

• 不需要防爆儀器。
• 維護相對容易。
• 不需要地下電源。
• 它涵蓋了廣泛的氣體。
• 紅外分析儀通常非常穩定可靠； 它們在不斷變化的火災氣體背景和低氧大氣中保持其特異性（高濃度甲烷和/或二氧化碳可能與低 ppm 範圍內的一氧化碳讀數交叉敏感）。
• 儀器可以在地面上進行校準，但氣體的校準樣本應該通過管道發送，以測試收集系統的完整性和用於識別特定樣本來源位置的系統。

 

還有一些缺點：

• 結果不是實時的。
• 洩漏不會立即顯現出來。
• 冷凝水可能會聚集在管子中。
• 系統中的缺陷並不總是立即顯現出來並且可能難以識別。
• 爆破、火災或爆炸可能會損壞管子。

 

遙測（電子）系統

遙測自動氣體監測系統在地面上有一個控制模塊，在戰略位置位於地下的本質安全傳感器頭通過電話線或光纖電纜連接。 傳感器可用於甲烷、CO 和空氣速度。 CO 傳感器類似於便攜式儀器中使用的電化學傳感器，並受到相同的限制。 甲烷傳感器通過甲烷催化燃燒惠斯登電橋電路的活性元件來工作，這些元件可能會被硫化合物、磷酸酯或矽化合物中毒，並且在氧氣濃度低時不工作。

該系統的獨特優勢包括：

• 結果是實時可用的（即，有火災或甲烷積聚的快速指示）。
• 在不影響系統的情況下，傳感器頭和控制單元之間的長距離是可能的。
• 立即識別傳感器故障。

 

還有一些缺點：

• 需要高水平的維護。
• CO 的傳感器範圍有限 (0.4%)。
• 傳感器的種類有限； 沒有CO₂ 或氫氣。
• 甲烷傳感器容易中毒。
• 原位 需要校準。
• 交叉敏感性可能是一個問題。
• 可能會出現功率損失（例如，對於甲烷，>1.25%）。
• 傳感器壽命限制為 1 至 2 年。
• 該系統不適用於低氧環境（例如，密封後）。

 

氣相色譜儀

氣相色譜儀是一種精密的設備，可以高精度地分析樣品，直到最近，它只能由化學家或經過專門培訓的合格人員充分使用。

來自管束式系統的氣體樣品自動注入氣相色譜儀，也可以從礦井帶出的袋樣中手動引入。 特殊填充的色譜柱用於分離不同的氣體，合適的檢測器（通常是熱導或火焰電離）用於測量從色譜柱中流出的每種氣體。 分離過程提供了高度的特異性。

氣相色譜儀具有以下特殊優勢：

• 不會發生其他氣體的交叉敏感性。
• 它能夠測量氫。
• 它能夠測量乙烯和高級碳氫化合物。
• 它可以準確地測量從非常低到非常高濃度的大多數氣體，這些氣體是在地下通過加熱或火災產生或產生的。
• 眾所周知，在對煤礦戰略位置的氣體分析進行解釋的基礎上，可以最有效地實施現代滅火和取暖方法。 準確、可靠和完整的結果需要氣相色譜儀和由合格、經驗豐富和經過全面培訓的人員進行解釋。

 

它的缺點包括：

• 分析速度相對較慢。
• 需要高水平的維護。
• 硬件和控制很複雜。
• 需要專家的定期關注。
• 必須經常安排校準。
• 高甲烷濃度會干擾低濃度 CO 測量。

系統選擇

管束系統更適用於監測預計氣體濃度不會快速變化的位置，或者像密封區域一樣可能具有低氧環境。

遙測系統是首選位置，例如環路或在氣體濃度快速變化可能具有重要意義的工作面上。

氣相色譜法不會取代現有的監測系統，但它可以提高分析的範圍、準確性和可靠性。 當涉及確定爆炸風險或當加熱達到高級階段時，這一點尤為重要。

抽樣注意事項

• 將採樣點選址在戰略位置非常重要。 來自距源一定距離的單個採樣點的信息僅是提示性的； 如果沒有其他地方的確認，它可能會導致高估或低估情況的嚴重性。 因此，檢測自燃爆發的採樣點必須位於最有可能發生加熱的地方。 加熱和檢測器之間的流量必須很少稀釋。 必須考慮甲烷和熱燃燒氣體分層的可能性，它們可能會在密封區域的傾角上升。 理想情況下，採樣點應位於面板回程中、停止和密封件後面以及通風迴路的主流中。 以下注意事項適用：
• 採樣點應設置在距離海豹至少 5 m（即朝向海豹的臉）的位置，因為當大氣壓升高時海豹會“吸氣”。
• 只有當它們呼出並且可以確保鑽孔無洩漏時，才應從鑽孔中採集樣品。
• 樣品應在距離火場順風 50 米以上的地方採集，以確保混合（Mitchell 和 Burns 1979）。
• 由於熱氣體上升，樣品應從屋頂附近的火災中提取。
• 取樣應在通風門處進行，以免洩漏。
• 所有採樣點應清楚地顯示在礦井通風系統示意圖上。 從地下或地表鑽孔中採集氣體樣本以在另一個位置進行分析是困難且容易出錯的。 袋子或容器中的樣品必須真實代表採樣點的大氣。

 

塑料袋現在在行業中被廣泛用於取樣。 塑料可最大限度地減少洩漏，並可將樣品保存 5 天。 氫氣，如果存在於袋子中，會降解，每天損失其原始濃度的約 1.5%。 足球膀胱中的樣本會在半小時內改變濃度。 袋子很容易裝滿，樣品可以擠入分析儀器或用泵抽出。

通過泵在壓力下填充的金屬管可以長時間儲存樣品，但樣品的體積有限，洩漏很常見。 玻璃對氣體呈惰性，但玻璃容器易碎，不稀釋就很難取出樣品。

採集樣品時，容器應至少預沖洗XNUMX次，確保前一次樣品完全沖洗乾淨。 每個容器都應該有一個標籤，上面載有採樣日期和時間、確切位置、採樣人員姓名和其他有用信息。

採樣數據的解釋

氣體採樣和分析結果的解釋是一門要求很高的科學，只能由受過專門訓練和有經驗的人員嘗試。 這些數據在許多緊急情況下都至關重要，因為它們提供了計劃和實施糾正和預防措施所需的地下情況信息。 在地下加熱、火災或爆炸發生期間或之後，應實時監測所有可能的環境參數，使負責人員能夠準確判斷情況的狀態並衡量其進展，以便他們及時啟動任何需要的救援活動。

氣體分析結果必須符合以下標準：

• 準確性。 儀器必須正確校準。
• 可靠性. 必須知道交叉敏感性
• 完整性。 應測量所有氣體，包括氫氣和氮氣。
• 及時性. 如果實時不可能，則應進行趨勢分析。
• 合法性. 採樣點必須位於事故現場及其周圍。

 

解釋氣體分析結果應遵循以下規則：

• 應仔細選擇幾個採樣點，並在平面圖上標出。 這比從許多點取樣更適合趨勢分析。
• 如果結果偏離趨勢，則應通過重新取樣確認或在採取措施前檢查儀器的校準。 外部影響的變化，例如通風、氣壓和溫度或在該區域運行的柴油發動機，通常是導致結果發生變化的原因。
• 非採礦條件下的氣體成分或混合物應該是已知的，並在計算中考慮在內。
• 不得輕信任何分析結果； 結果必須有效且可驗證。
• 應該記住，孤立的數字並不代表進展——趨勢給出了更準確的畫面。

 

計算無空氣結果

通過計算樣品中的大氣空氣獲得無空氣結果（Mackenzie-Wood 和 Strang 1990）。 這允許在消除空氣洩漏的稀釋效應後，對來自相似區域的樣品進行適當比較。

公式為：

無空氣結果 = 分析結果 / (100 - 4.776 歐₂)

推導如下：

大氣 = O₂ + N.₂ = ○₂ + 79.1歐₂ / 20.9 = 4.776 歐₂

當需要對結果進行趨勢分析並且採樣點和源之間存在空氣稀釋風險、採樣管線中發生漏氣或袋樣品和密封件可能吸入空氣時，無空氣結果非常有用。例如，如果加熱產生的一氧化碳濃度呈趨勢變化，那麼通風量增加導致的空氣稀釋可能會被誤解為源頭一氧化碳的減少。 無空氣濃度的趨勢將給出正確的結果。

如果採樣區域正在產生甲烷，則需要進行類似的計算：甲烷濃度的增加會稀釋存在的其他氣體的濃度。 因此，增加的二氧化碳水平實際上可能表現為減少。

無甲烷結果計算如下：

無甲烷結果 = 分析結果 /（100 - CH4％)

自燃

自燃是一種物質可以由於內部熱量而點燃的過程，這種內部熱量是由於反應釋放熱量的速度快於它向環境中散失的速度而自發產生的。 煤的自發加熱通常很慢，直到溫度達到約 70 °C，稱為“交​​叉”溫度。 高於此溫度，反應通常會加速。 在超過 300 °C 時，會釋放出揮發物，也稱為“煤氣”或“裂解氣”。 這些氣體（氫氣、甲烷和一氧化碳）會在大約 650 °C 的溫度下自燃（據報導，自由基的存在會導致煤在大約 400 °C 時出現火焰）。 表 1 列出了典型的自燃案例中涉及的過程（不同的煤會產生不同的圖片）。

表 1. 煤的加熱 - 溫度等級

資料來源：張伯倫等。 1970.

一氧化碳

在註意到典型的燃燒氣味之前，CO 實際上在大約 50 °C 時被釋放。 大多數設計用於檢測自燃發生的系統都是基於檢測礦井特定區域中濃度高於正常背景的一氧化碳。

一旦檢測到加熱，就必須對其進行監控以確定加熱狀態（即其溫度和程度）、加速度、有毒物質排放和大氣的爆炸性。

監控加熱

有許多指標和參數可用於幫助規劃人員確定加熱的範圍、溫度和進展速度。 這些通常基於通過可疑區域的空氣成分的變化。 多年來，文獻中描述了許多指標，但大多數指標的使用範圍非常有限，而且價值很小。 所有這些都是特定於地點的，並且因不同的煤和條件而異。 一些比較流行的包括：一氧化碳趨勢； 一氧化碳製造（Funkemeyer 和 Kock 1989）； 格雷厄姆比率 (Graham 1921) 示踪氣體 (Chamberlain 1970)； 莫里斯比率 (Morris 1988)； 和一氧化碳/二氧化碳比率。 密封後，由於沒有規定的氣流，指示器可能難以使用。

沒有任何一種指示器能夠提供一種精確可靠的方法來測量加熱的進度。 決策必須基於收集、製表、比較和分析所有信息，並根據培訓和經驗進行解釋。

爆炸

爆炸是煤礦開採中最大的單一危險。 它有可能殺死整個地下工作人員，摧毀所有設備和服務，並阻止礦井的任何進一步工作。 而且，這一切都可以在 2 到 3 秒內發生。

必須始終監控礦井中大氣的易爆性。 當工人​​在瓦斯礦井中進行救援作業時，這一點尤為緊迫。

與評估加熱的指標一樣，有多種技術可用於計算地下礦井中大氣的爆炸性。 它們包括： Coward 三角 (Greuer 1974)； Hughes 和 Raybold 的三角形（Hughes 和 Raybold 1960）； Elicott 的圖表（Elicott 1981）； 和 Trickett 比率（Jones 和 Trickett 1955）。 由於條件和環境的複雜性和多變性，沒有單一的公式可以作為保證在特定礦山的特定時間不會發生爆炸的保證。 人們必須依靠高度和不懈的警惕性、高度的懷疑指數和在可能即將發生爆炸的最輕微跡象時毫不猶豫地採取適當的行動。 為確保不會發生爆炸，暫時停產是一筆相對較小的溢價。

結論

本文總結了地下礦井可能涉及火災和爆炸的氣體檢測。 礦井氣體環境的其他健康和安全影響（例如粉塵病、窒息、毒性作用等）在本章的其他文章和本章的其他地方進行了討論 百科全書.

 

上一頁

礦山緊急情況的發生通常是由於缺乏系統或現有系統故障來限制、控製或防止觸發事件的情況，如果管理不善，就會導致災難。 緊急情況可以定義為影響人員安全或福利或運營連續性的計劃外事件，需要有效和及時的響應以遏制、控製或緩解這種情況。

所有形式的採礦作業都有可能導致緊急情況的特殊危險和風險。 地下採煤的危害包括甲烷釋放和煤塵產生、高能採礦系統和煤的自燃傾向。 由於地層破裂（岩爆、岩崩、上盤和柱子破裂）、意外起爆炸藥和硫化礦粉塵，地下金屬礦開採可能會發生緊急情況。 露天採礦作業涉及與大型高速移動設備、意外起爆和邊坡穩定性相關的風險。 礦物加工過程中可能會發生危險化學品接觸、溢出或洩漏以及尾礦壩失效。

良好的採礦和運營實踐已經演變為包含相關措施來控製或減輕這些風險。 然而，儘管一些國家已採用正式的風險管理技術作為提高礦山安全並降低礦山緊急情況的可能性和後果的積極戰略，但礦難在世界各地繼續經常發生。

事故調查和詢問繼續發現未能吸取過去的教訓以及未能對已知的危害和風險採取有效的障礙和控制措施。 這些失敗往往因缺乏足夠的措施來干預、控制和管理緊急情況而變得更加複雜。

本文概述了一種應急準備方法，可用作控制和減輕採礦危害和風險的框架，並製定有效措施以確保對緊急情況的控制和礦山運營的連續性。

應急準備管理系統

擬議的應急準備管理系統包括一種預防和管理緊急情況的綜合系統方法。 這包括：

• 組織意圖和承諾（公司政策、管理承諾和領導）
• 風險管理（危害和風險的識別、評估和控制）
• 管理計劃外事件、事件或緊急情況的措施的定義
• 應急組織的定義（戰略、結構、人員配備、技能、系統和程序）
• 提供設施、設備、用品和材料
• 培訓人員識別、遏制和通知事件及其在動員、部署和事件後活動中的作用
• 通過定期審計程序和試驗評估和加強整個系統
• 定期風險和能力重新評估
• 對緊急情況下的響應進行批判和評估，並進行必要的系統改進。

 

將應急準備納入 ISO 9000 質量管理體系框架提供了一種結構化的方法，可以及時、有效和安全地遏制和控制緊急情況。

組織意圖和承諾

很少有人會相信有必要進行應急準備，除非潛在的危險被識別出來並且被視為直接威脅，即使不是很可能也很有可能發生並且可能在相對較短的時間內發生。 然而，緊急情況的本質是這種認識通常不會在事件發生之前發生，或者被合理化為沒有威脅。 缺乏適當的系統或現有系統出現故障會導致事故或緊急情況。

對有效的應急準備計劃的承諾和投資為組織提供了能力、專業知識和系統，以提供安全的工作環境、履行道德和法律義務並增強緊急情況下業務連續性的前景。 在煤礦火災和爆炸（包括非致命事故）中，由於損壞程度、所採用的控制措施的類型和性質，甚至是礦山的損失，業務連續性損失往往是巨大的。 調查過程也有很大影響。 未能採取有效措施來管理和控制事件將進一步加劇整體損失。

有效的應急準備系統的開發和實施需要管理層的領導、承諾和支持。 因此，有必要：

• 提供並確保持續的管理層領導、承諾和支持
• 建立長期目標和宗旨
• 保證財政支持
• 保證人員的可用性及其獲得和參與培訓
• 提供適當的組織資源來開發、實施和維護系統。

 

必要的領導和承諾可以通過任命一名經驗豐富、有能力和備受尊敬的官員作為應急準備協調員來證明，該官員有權確保組織所有級別和所有單位的參與和合作。 在協調員的領導下成立應急準備計劃委員會，將提供必要的資源，以在整個組織內規劃、組織和實施綜合有效的應急準備能力。

風險評估

風險管理過程能夠識別和分析組織面臨的風險類型，以確定其發生的可能性和後果。 然後，該框架使風險能夠根據既定標准進行評估，以確定風險是否可接受或必須採用何種形式的處理來降低這些風險（例如，降低發生的可能性、減少發生的後果、轉移全部或部分風險）風險或規避風險）。 然後製定、實施和管理有針對性的實施計劃，以控制已識別的風險。

該框架可以類似地應用於製定應急計劃，以便在出現意外情況時能夠實施有效的控制措施。 風險的識別和分析可以高度準確地預測可能出現的情況。 然後可以確定控制措施來解決每個公認的緊急情況，然後形成應急準備戰略的基礎。

可能被識別的場景可能包括表 1 中列出的部分或全部場景。或者，國家標準，例如澳大利亞標準 AS/NZS 4360：1995—風險管理，可能會提供一般風險來源列表，其他分類的風險，以及風險影響的領域，為應急準備中的危險分析提供了一個全面的結構。

表 1. 應急準備的關鍵要素/子要素

資料來源：安大略省礦山事故預防協會（未註明日期）。

應急控制措施和策略

應在應急準備系統內確定、評估和製定三個級別的響應措施。 個人或主要反應 包括個人在識別危險情況或事件時採取的行動，包括：

• 將情況、情況或事件通知適當的主管、控制人或管理人員
• 遏制（基本滅火、生命維持或解救）
• 疏散、逃離或避難。

 

二次反應 包括受過訓練的響應人員在收到事件通知後採取的行動，包括消防隊、搜救隊和特殊傷員救援隊 (SCAT)，所有這些都使用先進的技能、能力和設備。

三級反應 包括在無法安全或有效利用主要和次要響應的情況下部署專門的系統、設備和技術，包括：

• 人員定位裝置和地震事件探測器
• 大口徑鑽孔救援
• 惰化、遠程密封或溢流
• 監視/勘探車輛和系統（例如，鑽孔攝像機和大氣採樣）。

 

定義應急組織

允許情況持續的時間越長，緊急情況就會變得越嚴重。 現場人員必須做好適當應對緊急情況的準備。 必須協調和管理大量活動，以確保迅速有效地控制局勢。

應急組織提供了一個結構化框架，定義並整合了應急策略、管理結構（或指揮鏈）、人員資源、角色和職責、設備和設施、系統和程序。 它涵蓋緊急情況的所有階段，從最初的識別和遏制活動，到通知、動員、部署和恢復（恢復正常運作）。

應急組織應解決一些關鍵因素，包括：

• 對緊急情況的主要和次要響應能力
• 管理和控制緊急情況的能力
• 協調和溝通，包括收集、評估和評估數據、決策制定和實施
• 有效控制所需程序的範圍，包括識別和遏制、通知和早期報告、緊急情況聲明、具體操作程序、消防、疏散、解救和生命支持、監測和審查
• 確定和分配關鍵職能職責
• 控制、諮詢、技術、行政和支持服務
• 在溝通渠道、權力級別、問責制、合規、聯絡和政策方面從正常行動到緊急行動的過渡安排
• 長期維持緊急行動和提供換班的能力和能力
• 緊急情況下組織變化的影響，包括人員的監督和控制； 重新分配或重新分配人員； 動機、承諾和紀律； 專家和專家、外部機構和公司官員的作用
• 應急條款，以解決諸如下班後出現的情況或關鍵組織成員不在或受緊急情況影響的情況
• 三級響應系統、設備和技術的集成和部署。

 

應急設施、設備和材料

控制和減輕緊急情況所需的設施、設備和材料的性質、範圍和範圍將通過風險管理流程的應用和擴展以及緊急控制策略的確定來確定。 例如，高度的火災風險將需要提供足夠的消防設施和設備。 這些將根據風險狀況進行部署。 同樣，有效解決生命支持和急救或疏散、逃生和救援所需的設施、設備和材料可如表 2 所示確定。

表 2. 應急設施、設備和物資

 

緊急情況下可能需要的其他設施和設備包括事件管理和控制設施、員工和救援集合區、現場安全和訪問控制、近親和媒體設施、材料和消耗品、運輸和物流。 這些設施和設備是在事故發生前提供的。 最近的地雷緊急情況加強了關註三個具體基礎設施問題的必要性，即避難所、通信和大氣監測。

避難所

避難所越來越多地被用作加強地下人員逃生和救援的手段。 有些旨在允許人員進行自救並安全地與地面通信； 其他的設計用於長時間避難，以便進行輔助救援。

安裝避難室的決定取決於礦井的整體逃生和救援系統。 在考慮避難所的需要和設計時，需要評估以下因素：

• 被困的可能性
• 地下人員通過正常疏散方式疏散所需的時間，這在工作範圍大或條件困難（例如低高度或陡坡）的礦井中可能會過長
• 地下人員獨立逃生的能力（例如，先前存在的健康狀況或健康水平以及事件中受傷）
• 維護和使用避難所所需的紀律
• 協助人員在能見度極低和受脅迫的條件下找到避難所的方法
• 所需的防爆和防火性能
• 必要的尺寸和容量
• 提供的服務（例如，通風/空氣淨化、冷卻、通信、衛生和生計）
• 惰化作為控制策略的潛在應用
• 人員最終恢復的選擇（例如，礦山救援隊和大直徑鑽孔）。

 

通訊

通信基礎設施通常在所有礦山中都已到位，以促進運營管理和控制，並通過呼叫支持為礦山安全做出貢獻。 不幸的是，基礎設施通常不夠堅固，無法承受重大火災或爆炸，從而在最有益的時候中斷通信。 此外，傳統系統包含無法與大多數呼吸器一起安全使用的手持設備，並且通常部署在固定設備附近的主要進氣道中，而不是逃生通道中。

應密切評估事後溝通的必要性。 雖然事後通信系統最好是事前系統的一部分，但為了提高可維護性、成本和可靠性，可能需要一個獨立的應急通信系統。 無論如何，通信系統應該整合到整體逃生、救援和應急管理策略中。

大氣監測

了解事故發生後礦井中的情況對於確定和實施最適當的措施來控制情況以及協助逃生工人和保護救援人員至關重要。 應密切評估事故後大氣監測的需求，並應提供滿足特定礦山需求的系統，可能包括：

• 正常和潛在異常大氣條件的固定站大氣和通風采樣點的位置和設計
• 維護分析、趨勢和解釋礦井大氣的能力，特別是在事故後可能存在爆炸性混合物的地方
• 將鑽孔周圍的管束系統模塊化，以最大限度地減少採樣延遲並提高系統的穩健性
• 提供系統以驗證事件後管束系統的完整性
• 在事故發生後可能出現爆炸性混合物且可能需要救援人員進入礦井的情況下使用氣相色譜法。

 

應急準備技能、能力和培訓

通過確定核心風險和應急控制措施、制定應急組織和程序以及確定必要的設施和設備，可以很容易地確定有效應對緊急情況所需的技能和能力。

應急準備技能和能力不僅包括應急計劃和管理，還包括與初級和次級響應舉措相關的各種基本技能，這些技能應納入綜合培訓戰略，包括：

• 事件的識別和控制（例如，消防、生命支持、疏散和解救）
• 通知（例如，無線電和電話程序）
• 動員和部署活動（例如，搜索和救援、消防、傷亡管理和恢復屍體）。

 

應急準備系統通過確定緊急情況下特定、可預測和可靠的工作場所成果的必要性、程度和範圍以及支撐能力，為製定有效的培訓戰略提供了一個框架。 該系統包括：

• 一份意向書，詳細說明為什麼要培養必要的專業知識、技能和能力，並提供組織承諾和領導才能取得成功
• 風險管理和管理確定關鍵內容元素的緊急情況的措施（例如，火災、爆炸、危險材料、計劃外移動和排放、破壞、炸彈威脅、安全漏洞等）
• 應急組織的定義（戰略、結構、人員配置、技能、系統和程序），確定誰將接受培訓、他們在緊急情況中的作用以及必要的技能和能力
• 識別培訓資源，確定哪些輔助工具、設備、設施和人員是必要的
• 對人員進行識別和遏制、通知、動員、部署和事件後活動方面的培訓，以發展必要的技能和能力基礎
• 整個系統的例行測試、評估和增強，加上定期的風險和能力重新評估，完成學習過程並確保存在有效的應急準備系統。

 

應急準備培訓可分為多個類別，如表 3 所示。

表 3. 應急準備培訓矩陣

 

審計、審查和評估

需要採用審計和審查流程來評估和評估整體應急系統、程序、設施、維護計劃、設備、培訓和個人能力的有效性。 審計或模擬的實施毫無例外地提供了改進的機會、建設性的批評和對關鍵活動令人滿意的績效水平的驗證。

每個組織都應針對每個運營班次每年至少測試一次其整體應急計劃。 計劃的關鍵要素，如應急電源或遠程報警系統，應單獨進行測試並更頻繁地進行測試。

有兩種基本的審計形式。 橫向審計 涉及測試整體應急計劃的小而具體的元素，以確定缺陷。 看似很小的缺陷在實際緊急情況下可能會變得很嚴重。 表 4 列出了此類要素和相關缺陷的示例。 垂直審計 通過模擬緊急事件同時測試計劃的多個元素。 可以通過這種方式審計遠程礦山或設施的計劃啟動、搜索和救援程序、生命支持、消防和與應急響應相關的後勤等活動。

表 4. 應急計劃橫向審計示例

 

模擬可能涉及來自多個部門的人員，也可能涉及其他公司、互助組織，甚至是警察和消防部門等緊急服務部門的人員。 外部應急服務組織的參與為各方提供了寶貴的機會來加強和整合應急準備操作、程序和設備，並針對特定地點的主要風險和危害調整響應能力。

應盡快進行正式評審，最好是在審計或模擬之後立即進行。 表彰應該擴展到那些表現出色的個人或團隊。 必須盡可能具體地描述弱點，並審查程序以在必要時納入系統改進。 必須實施必要的更改，並且必須監控性能以進行改進。

強調計劃、實踐、紀律和團隊合作的持續計劃是均衡模擬和訓練演練的必要元素。 經驗反复證明，每一次演練都是一次好演練； 每一次演習都是有益的，並且提供了展示優勢和暴露需要改進的領域的機會。

定期風險和能力重新評估

很少有風險保持不變。 因此，需要監控和評估風險以及控制和應急準備措施的能力，以確保不斷變化的環境（例如，人員、系統、流程、設施或設備）不會改變風險優先級或削弱系統能力。

結論

緊急情況通常被認為是不可預見的事件。 然而，在這個通訊和技術發達的時代，很少有事件可以真正稱為不可預見的，也很少有不幸是沒有經歷過的。 報紙、危險警報、事故統計和技術報告都為準備不足的人提供了可靠的歷史數據和未來可能發生的景象。

儘管如此，緊急情況的性質會隨著行業的變化而變化。 依靠從過去的經驗中採取的技術和應急措施並不總能為未來的事件提供相同程度的安全保障。

風險管理為了解礦山危害和風險以及開發有效的應急響應能力和系統提供了全面和結構化的方法。 必須了解並持續應用風險管理流程，尤其是在將礦山救援人員部署到具有潛在危險或爆炸性的環境中時。

支持勝任的應急準備是對所有礦工進行基本危險意識培訓、早期識別和通知初期事件和触發事件以及主要反應和逃生技能。 在高溫、潮濕、煙霧和低能見度條件下進行預期訓練也很重要。 未能對人員進行這些基本技能的充分培訓往往是事故和災難之間的區別。

培訓提供了實施應急準備組織和規劃的機制。 質量系統框架內的應急準備與例行審計和模擬相結合，提供了改進和加強應急準備的機制。

國際勞工組織 1955 年礦山安全與健康公約（第 176 號）和 1995 年建議書（第 183 號）為改善礦山安全與健康提供了一個總體框架。 擬議的應急準備系統為實現公約和建議書中確定的成果提供了一種方法。

致謝： 非常感謝煤礦技術服務經理（澳大利亞新南威爾士州礦山救援服務中心）Paul MacKenzie-Wood 先生在本文的準備和評論中提供的協助。

 

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