煤礦用阻燃電纜及阻燃檢測

郭小麗

摘 要：加強對煤礦用阻燃電纜工作原理的有效分析，合理地運用阻燃檢測方法，可以為煤礦生產(chǎn)作業(yè)安全性的增強提供可靠地保障。在不同類型阻燃電纜使用的過程中，需要對這些電纜的功能特性有著必要地了解，加強對阻燃檢測機制的正確認(rèn)識，促使煤礦的安全性生產(chǎn)目標(biāo)在一定的時間內(nèi)可以順利地實現(xiàn)?；诖?，本文通過對煤礦用阻燃電纜及阻燃檢測方法的有效分析，客觀地說明了做好這項研究工作對于煤礦生產(chǎn)計劃順利實施的重要性。

關(guān)鍵詞：煤礦；阻燃電纜；阻燃檢測；安全生產(chǎn)目標(biāo)

作為影響煤礦設(shè)備運行安全的重要因素，阻燃電纜實際作用的充分發(fā)揮，關(guān)系著設(shè)備使用的安全性，需要結(jié)合可靠的阻燃檢測方法，優(yōu)化阻燃電纜實際應(yīng)用中的服務(wù)功能。結(jié)合現(xiàn)階段煤礦阻燃電纜的實際應(yīng)用現(xiàn)狀，可知電纜的質(zhì)量缺陷、檢修不及時、鋪裝不合理等，都會影響阻燃電纜實際作用的充分發(fā)揮，給煤礦生產(chǎn)活動的安全性帶來了潛在地威脅，需要技術(shù)人員采取有效的技術(shù)手段，加強對阻燃檢測原理的全面認(rèn)識，合理地使用這種檢測方法，最大限度地增強阻燃電纜正常使用的安全性。

1 煤礦用阻燃電纜的實際工作原理及阻燃劑的分類

1.1 阻燃電纜的實際工作原理

所謂的阻燃劑主要是指在保證可燃性高分子聚合物不易燃燒的前提條件下，能夠?qū)@些聚合物進行有效保護的化學(xué)物質(zhì)。因此，煤礦阻燃電纜的實際工作原理主要是：將適量的阻燃劑按照一定的方式加入到高分子聚合物中，逐漸地降低燃燒物表面的溫度，并及時地切斷燃燒物燃燒過程中所需氧氣的來源，從而達(dá)到阻燃的具體要求。結(jié)合煤礦阻燃電纜的實際工作原理，可知其阻燃的過程中可燃物分子濃度被逐漸地稀釋，在一定的時間內(nèi)能夠達(dá)到良好的阻燃效果。

1.2 阻燃電纜中阻燃劑的分類

在阻燃劑的支持下，有利于優(yōu)化阻燃電纜的安全性能，促使阻燃電纜在實際的應(yīng)用中能夠達(dá)到預(yù)期的效果?，F(xiàn)階段適用于高分子聚合物的阻燃劑主要包括：（1）反應(yīng)型阻燃劑。這種阻燃劑使用中的主要工作原理是游離基原理，使得不同的分子在運動的過程中發(fā)生了較大的變化，在一定的高溫條件下，其中的鹵素阻燃劑可以發(fā)生分解反應(yīng)，降低高分子聚合物中游離基的濃度，最終達(dá)到了阻燃的目的；（2）添加型阻燃劑。這種阻燃劑本質(zhì)上是水合金屬化合物，能夠通過吸熱分解的發(fā)生釋放出適量的結(jié)晶水，從而使高分子聚合物表面的溫度能夠不斷地降低，滿足聚合物阻燃的相關(guān)要求；（3）碳化型阻燃劑。這種阻燃劑是一種磷酸酯，其中的磷化物在一定的溫度條件下可以發(fā)生分解，最終形成了聚偏磷酸，使得高分子聚合物達(dá)到脫水碳化的效果，致使聚合物的燃燒時間被大大地縮短。

2 煤礦作業(yè)開展中不同類型的阻燃電纜

在預(yù)先設(shè)置好的試驗條件下，運用火源對樣本電纜進行燃燒，并在火源撤去后對規(guī)定時間內(nèi)電纜的熄滅時間及碳化的實際長度進行確定，符合這些特性的電纜稱為阻燃電纜。結(jié)合行業(yè)技術(shù)規(guī)范的相關(guān)要求，阻燃電纜主要有：普通型阻燃電纜；低鹵低煙阻燃電纜；無鹵低煙阻燃電纜。這三種阻燃電纜分別簡稱為：ZR；DDZ；WDZ。

煤礦生產(chǎn)現(xiàn)場的安全性影響著設(shè)備的正常運行，關(guān)系著作業(yè)人員的人身安全。因此，需要充分地發(fā)揮出阻燃電纜的實際作用，為煤礦安全性生產(chǎn)目標(biāo)的實現(xiàn)提供可靠地保障。當(dāng)電纜在正常的使用中發(fā)生火災(zāi)事故時，將會產(chǎn)生煙、各種有害氣體，給作業(yè)人員的人身安全帶來了潛在地威脅。而ZR電纜、DDZ電纜使用中可能會產(chǎn)生一定濃度的鹵酸，使用中存在著較大的安全隱患，基本處于淘汰的邊緣。現(xiàn)階段推廣使用的是無鹵電纜，其主要的特點包括：（1）不會產(chǎn)生有害的鹵酸氣體；（2）使用中產(chǎn)生煙的濃度低；（3）產(chǎn)生的腐蝕性氣體少；（4）具有良好的阻燃性能。結(jié)合煤礦生產(chǎn)活動的具體要求，合理地運用無鹵阻燃電纜，可以為電纜故障發(fā)生率的降低提供可靠地保障，有利于實現(xiàn)煤礦安全生產(chǎn)的重要發(fā)展目標(biāo)。

3 煤礦用阻燃電纜的試驗內(nèi)容

為了使煤礦阻燃電纜使用中能夠達(dá)到實際生產(chǎn)活動的具體要求，需要明確阻燃電纜的主要試驗內(nèi)容。具體的試驗內(nèi)容主要包括：（1）阻燃電纜電性能試驗。在電性能試驗開展的過程中，首先需要對絕緣電阻性能進行有效地測試。測試過程中應(yīng)對相關(guān)儀器的質(zhì)量狀況及環(huán)境濕度等進行充分地考慮，優(yōu)化絕緣電阻的工作性能。試驗過程中應(yīng)確定合適的測試儀電源、輸出電壓及量程的選擇合理性，從而為阻燃電纜的正常工作提供可靠地保障；（2）燃燒試驗。這種試驗包括垂直燃燒試驗與負(fù)載燃燒試驗。垂直燃燒試驗開展中應(yīng)選擇一段的電纜，利用調(diào)節(jié)流量計將空氣中的氧氣濃度控制在合理的范圍內(nèi)，進而通過對電纜燃燒時間及碳化程度的有效分析，對阻燃電纜的性能可靠性進行綜合地評估；負(fù)載燃燒試驗開展中主要是通過對電流發(fā)生器控制下電流變化的有效控制，對正在工作的阻燃電纜性能進行綜合地評估，從而為電纜故障的有效預(yù)防提供可靠地保障。在實際的操作中，需要做到：將甲烷噴燈的火焰調(diào)節(jié)在試驗要求的范圍內(nèi)；流過單根電纜的電流應(yīng)超過阻燃電纜額定電流；經(jīng)過一定的時間后，移去噴燈，及時地測量電纜的碳化長度；當(dāng)電流發(fā)生器、計時器、溫控儀發(fā)生故障時，及時地對儀器故障進行有效地檢測，制定出可靠的處理措施，優(yōu)化儀器的工作性能；當(dāng)所有的試驗工作完成后，需要及時地關(guān)閉電源及氣源，對阻燃電纜的性能做出合理性的分析。

結(jié)合煤礦用阻燃電纜的實際應(yīng)用現(xiàn)狀，可知開展護套和絕緣厚度測量以及護套和絕緣機械性能試驗，有利于消除阻燃電纜使用中可能存在的影響因素，為其使用壽命的延長提供可靠地保障。在具體的試驗活動開展中，需要對護套和絕緣厚度進行有效地測量，主要的測量儀器為讀數(shù)顯微鏡或投影儀，促使阻燃電纜的護套和絕緣厚度能夠達(dá)到煤礦生產(chǎn)安全性的具體要求。與此同時，也需要做好護套和絕緣機械性能試驗，選取一定長度的電纜護套和絕緣，沿電纜軸線方向切開，除去其中多余的電纜元件，制備成啞鈴試件或管狀試件，施加一定的拉力，對護套和絕緣的機械性能進行綜合地評估，促使阻燃電纜在具體的應(yīng)用過程中可以達(dá)到預(yù)期的效果。阻燃電纜相關(guān)試驗活動的有效開展，也會間接地降低阻燃電纜使用中的故障發(fā)生率，對于現(xiàn)代化煤礦安全生產(chǎn)綜合水平的提升起著重要的保障作用。

4 煤礦用阻燃電纜的單根電纜垂直燃燒試驗

結(jié)合行業(yè)技術(shù)規(guī)范的相關(guān)要求及煤礦井下生產(chǎn)作業(yè)的特點，對阻燃電纜開展單根電纜垂直燃燒試驗。此試驗的目的是：電纜發(fā)生短路或接觸火種時，有可能使絕緣或護套發(fā)生燃燒，在要求嚴(yán)格防止火災(zāi)場合中（煤礦等），萬一發(fā)生燃燒時，火焰應(yīng)不蔓延，而在一定時間和一定長度上自行熄滅。因此，在煤礦生產(chǎn)活動開展的過程中，需要加強對阻燃電纜的有效檢測，最大限度地增強電纜使用過程中的安全可靠性。單根電纜的垂直燃燒試驗步驟如下：（1）試樣：一根長（600±25）mm的電纜。（2）試樣處理：試驗前，所有試樣應(yīng)在（23±5）℃、相對濕度（50±20）%的條件下處理至少16h。如果電纜表面有涂料或清漆涂層時，應(yīng)在（60±2）℃下放置4h，然后再進行上述處理。（3）試樣安裝：試樣應(yīng)被校直，并用合適的銅絲固定在兩個水平的支架上，垂直放置在GB/T 18380.11-2008中4.2描述的金屬罩的中間。固定試樣的的兩個水平支架的上支架下緣與下支架上緣之間距離應(yīng)為（550±5）mm。此外，固定試樣時應(yīng)使試樣下端距離金屬罩底面約 50mm。試樣垂直軸線應(yīng)處在金屬罩的中間位置（也就是距兩側(cè)面150mm，距背面225mm）。（4）試樣供火：點燃GB/T 18380.11-2008中4.3所述的噴燈，將燃?xì)夂涂諝庹{(diào)節(jié)到推薦的流量。噴燈的位置應(yīng)使藍(lán)色內(nèi)錐的尖端正好觸及試樣表面，接觸點距離水平的上支架下緣（475±5）mm，同時噴燈與試樣的垂直軸線成（45±2）°的夾角。對于扁平電纜，火焰接觸點應(yīng)在電纜扁平部分的中部。（5）供火時間：a.供火應(yīng)連續(xù)，且供火時間應(yīng)根據(jù)試樣直徑來規(guī)定。b.完成規(guī)定時間的供火后，將噴燈移開并熄滅噴燈火焰。（6）試驗結(jié)果評價：a.所有的燃燒停止后，應(yīng)擦凈試樣。b.如果原來的表面未損壞，則所有擦得掉的煙灰可忽略不計。非金屬材料的軟化或任何變形也忽略不計。測量上支架下緣與炭化部分起始點之間的距離和上支架下緣與炭化部分下起始點之間的距離，精確至毫米。注：炭化部分起始點的測定：用鋒利的物體，如小刀的刀刃按壓電纜表面，如果彈性表面在某點變?yōu)榇嘈裕ǚ刍┍砻?，則表明該點即是炭化部分起始點。

5 結(jié)語

阻燃電纜的合理使用，關(guān)系著煤礦生產(chǎn)安全目標(biāo)的實現(xiàn)，對于煤礦井下生產(chǎn)計劃的順利實施具有一定的影響。因此，在實際生產(chǎn)活動開展的過程中，煤礦的技術(shù)人員需要深入理解阻燃電纜的工作原理，找出影響阻燃電纜的相關(guān)因素，并在可靠的阻燃檢測方法作用下進行及時地消除，最大限度地增強煤礦的生產(chǎn)安全性。

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：神東煤炭集團檢測公司）