煤矿用阻燃电缆及阻燃检测

郭小丽

摘 要：加强对煤矿用阻燃电缆工作原理的有效分析，合理地运用阻燃检测方法，可以为煤矿生产作业安全性的增强提供可靠地保障。在不同类型阻燃电缆使用的过程中，需要对这些电缆的功能特性有着必要地了解，加强对阻燃检测机制的正确认识，促使煤矿的安全性生产目标在一定的时间内可以顺利地实现。基于此，本文通过对煤矿用阻燃电缆及阻燃检测方法的有效分析，客观地说明了做好这项研究工作对于煤矿生产计划顺利实施的重要性。

关键词：煤矿；阻燃电缆；阻燃检测；安全生产目标

作为影响煤矿设备运行安全的重要因素，阻燃电缆实际作用的充分发挥，关系着设备使用的安全性，需要结合可靠的阻燃检测方法，优化阻燃电缆实际应用中的服务功能。结合现阶段煤矿阻燃电缆的实际应用现状，可知电缆的质量缺陷、检修不及时、铺装不合理等，都会影响阻燃电缆实际作用的充分发挥，给煤矿生产活动的安全性带来了潜在地威胁，需要技术人员采取有效的技术手段，加强对阻燃检测原理的全面认识，合理地使用这种检测方法，最大限度地增强阻燃电缆正常使用的安全性。

1 煤矿用阻燃电缆的实际工作原理及阻燃剂的分类

1.1 阻燃电缆的实际工作原理

所谓的阻燃剂主要是指在保证可燃性高分子聚合物不易燃烧的前提条件下，能够对这些聚合物进行有效保护的化学物质。因此，煤矿阻燃电缆的实际工作原理主要是：将适量的阻燃剂按照一定的方式加入到高分子聚合物中，逐渐地降低燃烧物表面的温度，并及时地切断燃烧物燃烧过程中所需氧气的来源，从而达到阻燃的具体要求。结合煤矿阻燃电缆的实际工作原理，可知其阻燃的过程中可燃物分子浓度被逐渐地稀释，在一定的时间内能够达到良好的阻燃效果。

1.2 阻燃电缆中阻燃剂的分类

在阻燃剂的支持下，有利于优化阻燃电缆的安全性能，促使阻燃电缆在实际的应用中能够达到预期的效果。现阶段适用于高分子聚合物的阻燃剂主要包括：（1）反应型阻燃剂。这种阻燃剂使用中的主要工作原理是游离基原理，使得不同的分子在运动的过程中发生了较大的变化，在一定的高温条件下，其中的卤素阻燃剂可以发生分解反应，降低高分子聚合物中游离基的浓度，最终达到了阻燃的目的；（2）添加型阻燃剂。这种阻燃剂本质上是水合金属化合物，能够通过吸热分解的发生释放出适量的结晶水，从而使高分子聚合物表面的温度能够不断地降低，满足聚合物阻燃的相关要求；（3）碳化型阻燃剂。这种阻燃剂是一种磷酸酯，其中的磷化物在一定的温度条件下可以发生分解，最终形成了聚偏磷酸，使得高分子聚合物达到脱水碳化的效果，致使聚合物的燃烧时间被大大地缩短。

2 煤矿作业开展中不同类型的阻燃电缆

在预先设置好的试验条件下，运用火源对样本电缆进行燃烧，并在火源撤去后对规定时间内电缆的熄灭时间及碳化的实际长度进行确定，符合这些特性的电缆称为阻燃电缆。结合行业技术规范的相关要求，阻燃电缆主要有：普通型阻燃电缆；低卤低烟阻燃电缆；无卤低烟阻燃电缆。这三种阻燃电缆分别简称为：ZR；DDZ；WDZ。

煤矿生产现场的安全性影响着设备的正常运行，关系着作业人员的人身安全。因此，需要充分地发挥出阻燃电缆的实际作用，为煤矿安全性生产目标的实现提供可靠地保障。当电缆在正常的使用中发生火灾事故时，将会产生烟、各种有害气体，给作业人员的人身安全带来了潜在地威胁。而ZR电缆、DDZ电缆使用中可能会产生一定浓度的卤酸，使用中存在着较大的安全隐患，基本处于淘汰的边缘。现阶段推广使用的是无卤电缆，其主要的特点包括：（1）不会产生有害的卤酸气体；（2）使用中产生烟的浓度低；（3）产生的腐蚀性气体少；（4）具有良好的阻燃性能。结合煤矿生产活动的具体要求，合理地运用无卤阻燃电缆，可以为电缆故障发生率的降低提供可靠地保障，有利于实现煤矿安全生产的重要发展目标。

3 煤矿用阻燃电缆的试验内容

为了使煤矿阻燃电缆使用中能够达到实际生产活动的具体要求，需要明确阻燃电缆的主要试验内容。具体的试验内容主要包括：（1）阻燃电缆电性能试验。在电性能试验开展的过程中，首先需要对绝缘电阻性能进行有效地测试。测试过程中应对相关仪器的质量状况及环境湿度等进行充分地考虑，优化绝缘电阻的工作性能。试验过程中应确定合适的测试仪电源、输出电压及量程的选择合理性，从而为阻燃电缆的正常工作提供可靠地保障；（2）燃烧试验。这种试验包括垂直燃烧试验与负载燃烧试验。垂直燃烧试验开展中应选择一段的电缆，利用调节流量计将空气中的氧气浓度控制在合理的范围内，进而通过对电缆燃烧时间及碳化程度的有效分析，对阻燃电缆的性能可靠性进行综合地评估；负载燃烧试验开展中主要是通过对电流发生器控制下电流变化的有效控制，对正在工作的阻燃电缆性能进行综合地评估，从而为电缆故障的有效预防提供可靠地保障。在实际的操作中，需要做到：将甲烷喷灯的火焰调节在试验要求的范围内；流过单根电缆的电流应超过阻燃电缆额定电流；经过一定的时间后，移去喷灯，及时地测量电缆的碳化长度；当电流发生器、计时器、温控仪发生故障时，及时地对仪器故障进行有效地检测，制定出可靠的处理措施，优化仪器的工作性能；当所有的试验工作完成后，需要及时地关闭电源及气源，对阻燃电缆的性能做出合理性的分析。

结合煤矿用阻燃电缆的实际应用现状，可知开展护套和绝缘厚度测量以及护套和绝缘机械性能试验，有利于消除阻燃电缆使用中可能存在的影响因素，为其使用寿命的延长提供可靠地保障。在具体的试验活动开展中，需要对护套和绝缘厚度进行有效地测量，主要的测量仪器为读数显微镜或投影仪，促使阻燃电缆的护套和绝缘厚度能够达到煤矿生产安全性的具体要求。与此同时，也需要做好护套和绝缘机械性能试验，选取一定长度的电缆护套和绝缘，沿电缆轴线方向切开，除去其中多余的电缆元件，制备成哑铃试件或管状试件，施加一定的拉力，对护套和绝缘的机械性能进行综合地评估，促使阻燃电缆在具体的应用过程中可以达到预期的效果。阻燃电缆相关试验活动的有效开展，也会间接地降低阻燃电缆使用中的故障发生率，对于现代化煤矿安全生产综合水平的提升起着重要的保障作用。

4 煤矿用阻燃电缆的单根电缆垂直燃烧试验

結合行业技术规范的相关要求及煤矿井下生产作业的特点，对阻燃电缆开展单根电缆垂直燃烧试验。此试验的目的是：电缆发生短路或接触火种时，有可能使绝缘或护套发生燃烧，在要求严格防止火灾场合中（煤矿等），万一发生燃烧时，火焰应不蔓延，而在一定时间和一定长度上自行熄灭。因此，在煤矿生产活动开展的过程中，需要加强对阻燃电缆的有效检测，最大限度地增强电缆使用过程中的安全可靠性。单根电缆的垂直燃烧试验步骤如下：（1）试样：一根长（600±25）mm的电缆。（2）试样处理：试验前，所有试样应在（23±5）℃、相对湿度（50±20）%的条件下处理至少16h。如果电缆表面有涂料或清漆涂层时，应在（60±2）℃下放置4h，然后再进行上述处理。（3）试样安装：试样应被校直，并用合适的铜丝固定在两个水平的支架上，垂直放置在GB/T 18380.11-2008中4.2描述的金属罩的中间。固定试样的的两个水平支架的上支架下缘与下支架上缘之间距离应为（550±5）mm。此外，固定试样时应使试样下端距离金属罩底面约 50mm。试样垂直轴线应处在金属罩的中间位置（也就是距两侧面150mm，距背面225mm）。（4）试样供火：点燃GB/T 18380.11-2008中4.3所述的喷灯，将燃气和空气调节到推荐的流量。喷灯的位置应使蓝色内锥的尖端正好触及试样表面，接触点距离水平的上支架下缘（475±5）mm，同时喷灯与试样的垂直轴线成（45±2）°的夹角。对于扁平电缆，火焰接触点应在电缆扁平部分的中部。（5）供火时间：a.供火应连续，且供火时间应根据试样直径来规定。b.完成规定时间的供火后，将喷灯移开并熄灭喷灯火焰。（6）试验结果评价：a.所有的燃烧停止后，应擦净试样。b.如果原来的表面未损坏，则所有擦得掉的烟灰可忽略不计。非金属材料的软化或任何变形也忽略不计。测量上支架下缘与炭化部分起始点之间的距离和上支架下缘与炭化部分下起始点之间的距离，精确至毫米。注：炭化部分起始点的测定：用锋利的物体，如小刀的刀刃按压电缆表面，如果弹性表面在某点变为脆性（粉化）表面，则表明该点即是炭化部分起始点。

5 结语

阻燃电缆的合理使用，关系着煤矿生产安全目标的实现，对于煤矿井下生产计划的顺利实施具有一定的影响。因此，在实际生产活动开展的过程中，煤矿的技术人员需要深入理解阻燃电缆的工作原理，找出影响阻燃电缆的相关因素，并在可靠的阻燃检测方法作用下进行及时地消除，最大限度地增强煤矿的生产安全性。

参考文献

[1]陈建勋，王小宝.煤矿用阻燃综合控制电缆的研制[J].光纤与电缆及其应用技术，2015，（4）：6-19.

[2]张洋.不同标准中对阻燃电缆的分类、试验要求及企业应注意的事项[J].电器工业，2011，（8）：46-48.

（作者单位：神东煤炭集团检测公司）