一种隧道紧急避险装置及其使用方法与流程

本发明属于救生设备技术领域，具体为一种隧道紧急避险装置及其使用方法。

背景技术：

我国地势较为复杂，地形起伏不定，这导致在隧道建设时，当遇到地质条件较差的情况，隧道在进行施工过程中施工人员将处于危险境地。隧道施工过程中常见的地质灾害主要为隧道塌方落石、突泥涌水、掌子面坍塌、关门塌方等，面对这些施工险情，其中对施工人员危害最大的主要为隧道关门塌方。

隧道关门塌方作为影响施工人员生命安全的主要险情，目前常规的处理办法为在隧道内预先铺设逃生管道，当隧道内关门塌方时，施工人员可以及时撤离至安全区域，但实际的情况有三种，第一种是在隧道施工过程中，逃生管道往往铺设不及时；第二种是当遇到施工方法不同的施工工序时，逃生管道发挥不了应有的功能，往往又会影响施工；第三种是当险情真实发生时，不能起到保护施工人员生命安全的作用。

综上所述，应对隧道突发险情时，现有技术缺乏有效的救援措施。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种隧道紧急避险装置及其使用方法，操作方便、经济、安全实用，能够有效解决目前隧道突发灾害时施工人员不能及时撤离至安全区域而获得救援的问题。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种隧道紧急避险装置，包括舱体、电源、开关、照明灯、气体传感器、空气净化处理装置、氧气瓶、氧气控制箱、氧气面罩、温度调节装置、温度调节装置外机和生存保障物品；

所述的舱体设置有舱门，舱体内设置有电源、氧气瓶、氧气面罩和生存保障物品，照明灯、气体传感器、空气净化处理装置、氧气控制箱和温度调节装置均固定在舱体内，温度调节装置外机固定在舱体外，温度调节装置外机与温度调节装置连接；

所述的电源通过开关分别与照明灯、气体传感器、温度调节装置和温度调节装置外机连接；氧气面罩通过氧气控制箱与氧气瓶连接。

优选的，所述的照明灯固定在舱体内部的墙面顶部，照明灯用于为避险人员进行照明。

优选的，所述的生存保障物品为食物、饮用水、急救包和维修箱。

优选的，所述的气体传感器固定在舱体内墙面的中部，气体传感器用于监测舱体内部co和co2的浓度。

进一步，所述的空气净化处理装置固定在舱门一侧的底部，当co和co2的浓度超过人体可接受的阈值范围时，空气净化处理装置用于降低舱体内的co和co2浓度。

优选的，所述氧气瓶固定在舱门一侧的墙壁上，氧气控制箱固定在舱门和氧气瓶之间，氧气面罩放置在安装柜内，安装柜固定在氧气控制箱和舱门之间的墙壁上，氧气面罩、氧气控制箱和氧气瓶依次通过输氧管连接，氧气瓶在氧气控制箱的控制下通过氧气面罩为避险人员提供生存所需的氧气。

优选的，所述的温度调节装置外机外部设置有保护钢板，保护钢板上设置有换气孔，温度调节装置和温度调节装置外机相配合，当舱体内的温度影响避险人员正常生存时，温度调节装置和温度调节装置外机用于将舱体内的温度调整到避险人员正常生存所需，同时温度调节装置和温度调节装置外机将舱体内的污浊空气通过换气孔排到舱体外部，以保证舱内人员正常生存。

优选的，还包括通讯设备，通讯设备固定在舱门一侧的墙面上，电源通过开关与通讯设备的一端连接，通讯设备的另一端通过舱体外部的电话线与洞外监控室电话机连接，通讯设备用于遇险人员与洞外进行联系。

优选的，所述的电源为锂电池，舱体墙面的外侧安装有电源充电接口，电源充电接口与锂电池通过电缆线连接，外部电源通过电源充电接口对锂电池进行充电，时刻保证舱体内的电力充足。

一种隧道紧急避险装置的使用方法，基于上述任意一项所述的隧道紧急避险装置，包括如下步骤，

步骤1，将舱体的顶部与隧道内的隧道开挖台车的底部固定连接，舱体随隧道开挖台车一起移动；

步骤2，当隧道内施工过程中发生关门塌方时，启动开关，开关带动照明灯、气体传感器、温度调节装置和温度调节装置外机正常工作；

步骤3，操作氧气瓶和氧气控制箱，通过氧气面罩使氧气瓶提供氧气，生存保障物品提供食物、饮用水、急救包和维修箱。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明一种隧道紧急避险装置，舱体设置有舱门，当隧道内施工人员施工过程中发生关门塌方时，遇险人员可进入舱体进行避险，氧气面罩通过氧气控制箱与氧气瓶连接，进而使氧气瓶为遇险人员提供生存所需的氧气，同时生存保障物品可为避险人员提供避险期间的生存必须品，电源通过开关分别与照明灯、气体传感器、温度调节装置和温度调节装置外机连接，温度调节装置外机与温度调节装置连接，固定在舱体内的空气净化处理装置与气体传感器配合使用，照明灯可为遇险人员进行照明，气体传感器可监测舱体内部有害气体的浓度，当有害气体的浓度超过人体可接受的阈值范围时，通过空气净化处理装置进行吸附转化处理，温度调节装置和温度调节装置外机可进行舱体内部有害气体的内外交换和温度调节，以此保障遇险人员进行较长时间的避险，进而可等待外部救援人员进行救援；本发明在公路隧道施工过程中的布设实属首例，相较现有的采用逃生管道的布置方式有较大优势，在隧道施工救援方面有较大的技术先进性，极大程度上对一线施工人员施工过程中的人身安全提供一定的保障，不仅能够提供隧道遇险人员紧急避险，同时该装置操作及使用均很方便，更重要的是该装置还是一个可循环使用的装置，其装置的组装、调试和拆卸都非常的方便。

进一步的，氧气面罩、氧气控制箱和氧气瓶依次通过输氧管连接，氧气瓶在氧气控制箱的控制下通过氧气面罩为避险人员提供生存所需的氧气，这种供氧方式相较弥散式供氧，具有节约氧气含量的作用，即当隧道遇险人员避难时间过久，采用氧气面罩的供氧方式将较大程度上增加避险人员在舱体内的生存时间，较大程度上保护舱体内人员的生命安全。

本发明的隧道紧急避险装置的使用方法，先将舱体的顶部与隧道内的隧道开挖台车的底部固定连接，这样该装置可以跟随台车随时移动，具有时时保障施工人员生命安全的作用，之后当隧道内施工人员施工过程中发生关门塌方时，启动开关，开关带动照明灯、气体传感器、温度调节装置和温度调节装置外机正常工作；再操作氧气瓶和氧气控制箱，氧气瓶提供氧气，生存保障物品提供食物、饮用水、急救包和维修箱，以此遇险人员可通过这些方式等待外部救援人员进行救援，极大程度上对一线施工人员施工过程中的人身安全提供一定的保障。

附图说明

图1为本发明装置的整体外部结构前部立体示意图。

图2为本发明装置的整体外部结构侧面立体示意图。

图3为本发明装置靠近隧道开挖台车的连接示意图。

图4为本发明装置内部设备布置俯视图。

图5为本发明装置内部设备布置主视图。

图6为本发明装置内部设备布置后视图。

图7为本发明装置内部设备布置侧视图。

图中：锂电池1，照明灯2，空气净化处理装置3，温度调节装置4，气体传感器5，氧气瓶6，氧气控制箱7，氧气面罩8，通讯设备9，坐凳10，便携式座便器11，生存保障物品12，保护钢板13，舱门14，瞭望窗14-1，把手14-2，螺栓15，套环16，通讯接口17，电源充电接口18，隧道开挖台车19，换气孔20，舱体21，输氧管22，电缆线23，开关24，槽钢25。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

本发明一种隧道紧急避险装置，包括舱体21、锂电池1、照明灯2、舱门14、空气净化处理装置3、温度调节装置4、温度调节装置外机、气体传感器5、氧气瓶6、氧气控制箱7、氧气面罩8、通讯设备9、坐凳10、便携式座便器11和生存保障物品12。

图1、图2和图3展示了舱体21的外部结构，图3展示了舱体21在隧道内的安装位置，舱体21的材质为具有较强抗冲击能力的钢板，同时为了提高整个舱体21的抗冲击能力，钢板的内侧焊接有槽钢25，槽钢25沿钢板的长度方向成间隔设置，槽钢25与钢板成为一体共同承受外部落石的冲击，从而保证避险舱内避险人员的生命安全。

舱体21正面和侧面各设置有一处舱门14，舱门14的上部设置有一个由透明玻璃构成的瞭望窗14-1，以方便避险人员观察舱外险情情况；舱门14设置有一个把手14-2，方便遇险人员快速进入舱体21内部避险。舱体21顶部四角各设置一个套环16，套环16与隧道开挖台车19下层支架底部左右两侧设置的套环16通过螺栓15进行连接，隧道紧急避险装置安装在靠近隧道开挖台车下层支架底部左右两处，与隧道开挖台车的连接采用螺栓连接方式，这样做的好处在于隧道紧急避险舱与隧道开挖台车的结合方式较为灵活，同时正常情况下安装及拆卸比较方便，且隧道开挖台车19上挂有两个舱体21并保持平衡，至此舱体21与隧道开挖台车19连为一体，舱体21可以跟随隧道开挖台车19随时移动，时刻保证舱体21处于一线施工人员周边，一旦隧道内发生险情，施工人员无法及时撤离至安全区域时，可以及时躲避至避险舱内进行紧急避险，从而最大程度上保证遇险人员的生命安全。

图4、图5、图6和图7展示了舱体21内各个设备的安装位置及舱体21外部设备的安装位置，另外图1、图3和图7展示了通讯接口17、电源充电接口18和保护钢板13的具体位置，下面做具体介绍。

如图4和图5所示，以舱体21端部的舱门14进口为基准，在舱体21右侧安装有空气净化处理装置3、氧气面罩8、便携式座便器11、氧气控制箱7、氧气瓶6和输氧管22。空气净化处理装置3利用安装架和螺钉固定安装在舱门14进口右侧前部底部，氧气面罩8为头戴式氧气面罩，放置在柜子内，该柜子用螺钉安装在舱门14进口右侧前部顶处的墙壁上，氧气控制箱7用螺钉固定安装在舱体21右侧中部顶处，氧气瓶6放置在支撑架上捆绑后用螺钉固定安装在舱体21右侧后部底处的墙面上。氧气面罩8、氧气控制箱7和氧气瓶6之间通过输氧管22进行连接，氧气控制箱7通过阀门控制氧气的流量。便携式座便器11放置在舱体21右侧中部底处。

图4和图6所示，以舱体21端部的舱门14进口为基准，在舱体21左侧安装有生存保障物品12、坐凳10、锂电池1、温度调节装置4、温度调节装置外机和电缆线23，温度调节装置4为军工专用防爆空调机，温度调节装置外机可以为军工专用防爆空调机外机。生存保障物品12放置在柜子里，该柜子用螺钉安装在舱门14进口左侧前部顶处，坐凳10用螺钉安装在舱门14进口左侧中部处，锂电池1捆绑后用螺钉固定安装在坐凳10下部，温度调节装置4利用安装架和螺钉安装在舱门14进口左侧后部顶处，温度调节装置外机利用安装架和螺钉安装在舱体21外部底处，保护钢板13设置在温度调节装置外机外部，对温度调节装置外机进行保护，因此从图上看不到温度调节装置外机，保护钢板13上设置有换气孔20，温度调节装置外机通过管道与温度调节装置4的气流和水路连通。

如图4和图7所示，以舱体21端部的舱门14进口为基准，在舱体21内部另一端部墙面上利用螺钉安装有气体传感器5、通讯设备9和开关24，通讯设备9安装在墙面顶部，气体传感器5安装在墙面中部，照明灯2利用螺钉安装在避险舱内顶部；开关24安装在墙面中下侧，同时通讯接口17和电源充电接口18利用螺钉安装在舱体21墙面的外侧。

当隧道内突发险情，施工人员不能撤离至安全区域时，施工人员可以通过两处舱门14及时躲避至隧道紧急避险装置内进行紧急避险且等待外部救援，同时两处舱门14上均有瞭望窗14-1，可以及时观察避险舱外部险情进展情况，从而达到保护避险人员人身安全的作用。

锂电池1能够进行充电和放电，通过电缆线23与温度调节装置4、温度调节装置外机、照明灯2、气体传感器5、通讯设备9、开关24和电源充电接口18进行连接，为上述装置提供电力供应，以保证其设备正常工作。当避险人员进入舱内后，照明灯2为避险人员进行照明，保证舱内人员正常生活。

通讯设备9与通讯接口17进行连接，通讯设备9为hak-1矿用本质安全型防爆直通对讲电话机，该电话机通过舱体21外的电话线与洞外监控室电话机进行连接，舱体21外的电话线的外部进行了加固保护，方便及时通讯，一旦隧道内突发险情时，遇险人员可以及时通过舱体21内的防爆直通对讲电话机与洞外进行联系，以方便外部救援人员进行救援。电源充电接口18与锂电池1通过电缆线23进行连接，正常施工情况下，外部电源可通过电源充电接口18对舱内锂电池1进行充电，时刻保证舱内电力充足。

气体传感器为监测舱内co和co2气体浓度，当舱体21内气体浓度过高时，打开空气净化处理装置3的开关，使空气净化处理装置3内部的吸附剂将co和co2气体进行吸附转化，从而降低舱体21内co和co2气体浓度，保证遇险人员舱体21内正常生存；当舱体21内温度过高影响避险人员正常生存时，可以打开温度调节装置4使其工作，将舱体21内温度降低到避险人员正常生存所需要求，同时可通过温度调节装置4与温度调节装置外机将舱内的污浊空气通过换气孔20排出舱体21外进行舱体21内外换气，以保证舱体21内人员正常生存；避险人员进入舱体21内后优先使用外部的氧气，当外部氧气用完后可打开氧气瓶6的开关，此时氧气瓶6将12～15mpa的高压氧气输入氧气控制箱7内，打开氧气控制箱7可对高压氧气进行泄压以达到避险人员呼吸所需要求，此时氧气控制箱7将泄压后的氧气输送至氧气面罩8以供避险人员生存所需；通讯设备9可以使舱体21内遇险人员与外界救援人员进行联系汇报舱内情况，方便外部救援人员采取相应措施进行救援；坐凳10安装在锂电池1上方具有保护锂电池1的作用；便携式座便器11处理舱内避险人员的排泄物，也能提供一名避险人员的座位；生存保障物品12为避险人员提供正常生存所需的食物和饮用水，同时还包含急救包和维修箱这样的急救物件。这些设备均对维持舱内避险人员的生命安全起到一定的保障作用。

本发明的隧道紧急避险装置在洞外进行舱内各种设备的安装，安装结束后，通过舱体21顶部四角各设置的一个套环16与隧道开挖台车19下层支架底部左右两侧设置的套环16通过螺栓15进行连接，舱体21与隧道开挖台车19连为一体，接着通讯接口17通过电话线与洞外监控室电话机进行连接；电源充电接口18通过电缆线23与外部电源进行连接，至此隧道紧急避险装置安装完毕。

当隧道内施工人员施工过程中发生关门塌方时，遇险人员无法逃出洞外，可及时通过舱门14处的把手14-2，快速进入舱体21内部进行避险，同时打开开关24，使锂电池1对舱内温度调节装置4、温度调节装置外机、照明灯2、气体传感器5和通讯设备9进行供电，使这些需电设备正常工作。当外部氧气用完后打开氧气瓶6开关，此时氧气瓶6将高压氧气输入氧气控制箱7内，打开氧气控制箱7可对高压氧气进行泄压以达到人员呼吸所需要求，此时氧气控制箱7将泄压后的氧气输送至氧气面罩8以供避险人员生存所需。当舱体21内气体传感器5监测到舱体21内co和co2气体浓度过高时，可以通过打开空气净化处理装置3开关，使空气净化处理装置3内部吸附剂将co和co2气体进行吸附转化从而降低舱内co2和co气体浓度，保证遇险人员舱体21内正常生存，同时生存保障物品12为遇险人员提供生存的其他所需。另外，遇险人员可通过通讯设备9与外部救援人员取得联系然后等待外部救援。

本发明的隧道紧急避险装置集传统隧道救援装备需求为一体，主要用于隧道内突发险情中的关门塌方时，施工人员无法及时撤离危险区域，对于其它较弱的危害同样也有避险作用，此时采用该装置将较好地使遇险人员能够及时躲避进行紧急避险，同时在舱体内等待外部救援人员进行救援。