近年来，煤矿事故频发，研究表明，在占煤矿事故绝大部分的瓦斯、煤尘爆炸、透水事故中，在事故发生现场瞬间受到伤害死亡的矿工只占事故伤亡总人数的很少一部分，绝大多数矿工都是因为在灾难发生后不能及时升井或逃离高浓度有毒有害气体现场，导致窒息或中毒死亡的。因此提供一个安全的避难空间对于减少煤矿事故伤亡、降低经济损失有着重要的意义。　　 本课题的意义在于能够为矿井避难所研制一种有效的应急救援设备。在井下发生事故后，能够及时给避难人员提供一个安全可靠的生存空间，使其能够平安度过事故发生后的危险阶段，大幅度地提高他们的存活几率，帮助救援人员的赢得更多的施救时间。　　 通过大量的真人模拟试验，得出避难人员在睡民、极轻动作、轻度活动、中度活动四种状态下O2消耗量分别为0.25L/min、0.37L/min、0.50L/min、0.82L/min，CO2产生量分别为为0.21L/min、0.30L/min、0.40L/min、0.70L/min，呼吸系数分别为0.84L/min、0.81L/min、0.80L/min、0.85L/min。模拟实验得出的避难时人体生理参数为空气置换装置提供了必须而又可靠的科学依据。　　 本文主要对矿井避难所中供氧技术、CO2去除技术等问题进行了详细的说明和研究。通过对国内外各种供氧方式、CO2去除方式优缺点和应用范围的分析，结合矿井避难所实际环境，提出矿井压风管道供氧、氧气钢瓶供氧和化学氧相结合的多重氧气供给系统，采用JS-1剂固化二氧化碳，并将O2供给和CO2去除的解决方案合理融合，研制出空气置换装置，通过真人模拟验证试验，证明空气置换装置完全可以实现避难所内提供相对充足的O2、控制CO2占空气组分的比例在安全区域内的功能。