D010.13374斤.isn100W53x.2010.08.028 第32卷第8期 北京科技大学学报 Vo132 No 8 2010年8月 Journal ofUniversity of Science and Technobgy Bejjing Aug 2010 矿井密闭空间中人体呼吸商计算 栗 婧》金龙哲)汪声)朱军2) 1)北京科技大学土木与环境工程学院，北京1000832)北京长城计量测试技术研究所，北京100095 摘要为深入研究矿用密闭空间的生命保障技术，4名实验人员在实验舱内分别进行了7组密闭空间人体生存实验，得出 了人体在不同活动强度状态下的耗氧量和二氧化碳产生量，并计算了人体在密闭空间中生存的呼吸商. 关键词密闭空间：人体：呼吸商：耗氧量：生命保障 分类号D77十4 Respiratory quotient ca lculaton of the hum an body at a con fined space in coal m nes LI Jing).JIN Long.he.WANG Sheng)ZHU Jure) 1)SchoolofCiil and Envirammenl Engineering University of Science and Technokgy Beijing Beijng 100083 China 2)Beijng Changcheng Instimte ofMetrobgy and Measurement Beijng 100095 China ABSTRACT In order o sudy life suppont tchn Hues in a con fined space seven cases were exam ined w ith pur test personnel living a confined space The test dan of oxygen consump ton and carbon d pxie production were obtained under different active states and the resp irapry quotient of the human body in the confined space was numericaly calu lted KEY WORDS confined space human body respiratory quotent oxygen consum ption life support 矿用密闭空间是为矿井事故发生后无法及时撤 在不同劳动强度下的耗氧量和产生的二氧化碳量 离的矿工提供的一个安全的密闭空间-，对外抵 进行了7组人体生存实验，并对人体呼吸商进行 御爆炸冲击、高温烟气，隔绝有毒、有害气体对内为 计算. 被困矿工提供氧气、食物和水，去除有毒、有害气体， 1实验准备 为被困矿工赢得较长的生存时间，同时通过舱内通 信监测设备，引导外界救援3 1.1实验条件 要在密闭空间中长时间生存，最重要的是氧气 实验在矿用密闭空间模拟舱（图1）内进行，舱 与二氧化碳的控制，氧气过低或二氧化碳过高均会 体为双层气密门结构，内部体积约8.舱内供氧 致命。一般氧气最小允许体积分数为185%，二 系统为医用氧气钢瓶川，净化系统采用自研制矿用 氧化碳长时间暴露最高允许体积分数为Q8%6), 密闭空间空气净化装置（图2，环境监测系统采用 而人体耗氧多少与劳动强度和体质强弱有关，劳动 K0型煤矿安全生产监控系统可实时监测舱内、 强度越大耗氧量越多89.为了维持密闭空间内的 外环境参数，包括氧气、二氧化碳、一氧化碳、硫化 人体的长时间生存，以等待救援，一般规定应当满足 氢、甲烷和温度等（图3），并提供血压脉搏计、体温 8人生存4￠这就要求必须提供足量的氧气，并及 计用于测量密闭空间内人员的生理指标. 时去除呼吸产生的二氧化碳，使舱内环境参数保持 1.2实验方法 在人体需求范围之内.为准确获得密闭空间内人体 选取4名健康男性进行生存模拟实验，进入舱 收稿日期：2009-09-04 基金项目：“十一五"国家科技支撑计划资助项目(N9D06BK25D0-4) 作者简介：栗婧(1980-)，女，博士研究生：金龙哲(1963-)，男，教授，博士生导师.Ema1ji@ce5uscm第 32卷 第 8期 2010年 8月 北 京 科 技 大 学 学 报 JournalofUniversityofScienceandTechnologyBeijing Vol.32 No.8 Aug.2010 矿井密闭空间中人体呼吸商计算 栗 婧 1) 金龙哲 1) 汪 声 1 ) 朱 军 2) 1) 北京科技大学土木与环境工程学院, 北京 100083 2) 北京长城计量测试技术研究所, 北京 100095 摘 要 为深入研究矿用密闭空间的生命保障技术, 4名实验人员在实验舱内分别进行了 7组密闭空间人体生存实验, 得出 了人体在不同活动强度状态下的耗氧量和二氧化碳产生量, 并计算了人体在密闭空间中生存的呼吸商. 关键词 密闭空间;人体;呼吸商;耗氧量;生命保障 分类号 TD77 + 4 Respiratoryquotientcalculationofthehumanbodyataconfinedspaceincoal mines LIJing1) , JINLong-zhe1) , WANGSheng1) , ZHUJun2) 1) SchoolofCivilandEnvironmentalEngineering, UniversityofScienceandTechnologyBeijing, Beijing100083, China 2) BeijingChangchengInstituteofMetrologyandMeasurement, Beijing100095, China ABSTRACT Inordertostudylifesupporttechniquesinaconfinedspace, sevencaseswereexaminedwithfourtestpersonnelliving aconfinedspace.Thetestdataofoxygenconsumptionandcarbondioxideproductionwereobtainedunderdifferentactivestates, and therespiratoryquotientofthehumanbodyintheconfinedspacewasnumericallycalculated. KEYWORDS confinedspace;humanbody;respiratoryquotient;oxygenconsumption;lifesupport 收稿日期:2009--09--04 基金项目:“十一五”国家科技支撑计划资助项目 (No.2006BAK25B00--4) 作者简介:栗 婧 ( 1980— ), 女, 博士研究生;金龙哲 ( 1963— ), 男, 教授, 博士生导师, E-mail:lzjin@ces.ustb.edu.cn 矿用密闭空间是为矿井事故发生后无法及时撤 离的矿工提供的一个安全的密闭空间 [ 1--2] , 对外抵 御爆炸冲击 、高温烟气, 隔绝有毒、有害气体, 对内为 被困矿工提供氧气、食物和水, 去除有毒、有害气体, 为被困矿工赢得较长的生存时间, 同时通过舱内通 信监测设备, 引导外界救援 [ 3--4] . 要在密闭空间中长时间生存, 最重要的是氧气 与二氧化碳的控制, 氧气过低或二氧化碳过高均会 致命.一般氧气最小允许体积分数为 18.5% [ 5] , 二 氧化碳长时间暴露最高允许体积分数为 0.8% [ 6--7] , 而人体耗氧多少与劳动强度和体质强弱有关, 劳动 强度越大, 耗氧量越多 [ 8--9] .为了维持密闭空间内的 人体的长时间生存, 以等待救援, 一般规定应当满足 8人生存 4 d, 这就要求必须提供足量的氧气, 并及 时去除呼吸产生的二氧化碳, 使舱内环境参数保持 在人体需求范围之内 .为准确获得密闭空间内人体 在不同劳动强度下的耗氧量和产生的二氧化碳量, 进行了 7 组人体生存实验, 并对人体呼吸商进行 计算 . 1 实验准备 1.1 实验条件 实验在矿用密闭空间模拟舱 (图 1)内进行, 舱 体为双层气密门结构, 内部体积约 8 m 3 .舱内供氧 系统为医用氧气钢瓶 [ 11] , 净化系统采用自研制矿用 密闭空间空气净化装置 (图 2 ), 环境监测系统采用 KJ70型煤矿安全生产监控系统, 可实时监测舱内、 外环境参数, 包括氧气、二氧化碳、一氧化碳 、硫化 氢、甲烷和温度等 (图 3), 并提供血压脉搏计、体温 计用于测量密闭空间内人员的生理指标 . 1.2 实验方法 选取 4名健康男性进行生存模拟实验, 进入舱 DOI :10 .13374 /j .issn1001 -053x .2010 .08 .028