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浅析煤矿井下电缆着火事故防范

2021年07月17日20时10分, 陕西渭南市韩城市小南沟煤矿副斜井井底动力电缆着火，造成28人死亡;2021年3月15日20时30分，河南省郑州市新密市东兴煤业主井西大巷电缆着火，25名被困矿工全部遇难;2021年1月8日17时，江西省新余市欧里镇庙上煤矿井下电缆着火，造成12人死亡;2021年1月5日12时，湖南省湘潭县谭家山镇立胜煤矿井下发生一起电缆着火事故，25人死亡，9人下落不明。频频电缆着火引起煤矿事故，教训悲痛。

　　电缆着火事故发生的主要原因有：一是外界火源导致着火;二是电缆过流引发电缆发热着火;三是电缆连接故障导致接头电阻变大，引起局部高温(电弧)着火;四是电缆老化，绝缘、耐压、过流能力等性能降低;五是使用非阻燃电缆使局部着火点延燃。

　　煤矿井下条件恶劣(如温度高、湿度大、散热差等)，导致电气设备易故障损坏，引起电气设备本身燃烧，从而引燃与电气设备相连的电缆或是敷设在四周的电缆，引发火灾。例如2021年1月8日江西省新余市煤矿井下着火，就是由于空压机着火引燃电缆，发生火灾事故。

　　(1)橡套电缆和屏蔽电缆由于没有防止机械损坏的可靠保护，易受岩石、采煤机械和工具的损伤，造成水气和粉尘渗入电缆内部，进而发生短路引发火灾。
　　(2)铠装电缆在使用中绝缘体受机械损伤，会导致电缆相线之间或相线与钢铠间的绝缘击穿而发生电弧，致使电缆的绝缘材料和电缆外套起火燃烧。
　　(3)电缆长时间超负荷工作，会导致绝缘性能下降甚至失去绝缘性能，造成电缆的绝缘层击穿着火。
　　(4)在设备故障致使电流突然增大时，电磁起动器和馈电开关不动作，造成电缆温度急剧上升，导致绝缘击穿，引发火灾。

　　(1)电缆接头是电路中最薄弱的环节，假设电缆芯线与电气设备接线端子的连接不可靠，则极容易因接触面积偏小而导致接线柱及电缆头产生电弧，引起着火。
　　(2)井下空气湿度一般在95%以上，电缆接线盒容易受潮，假设接线盒密封不良，漏入潮气，则能引起绝缘击穿，形成短路而着火。

　　电缆绝缘老化的本质是材料性能发生不可逆转的改变。一是使用中电缆绝缘层正常老化，如不及时改换，容易引起火灾;二是非正常使用时，电缆处于过载或外力损坏导致短路漏电状况，都会加速电缆绝缘的老化，致使电缆短路着火。

　　非阻燃电缆是由一般聚氯乙烯构成，当电缆被点燃，产生大量燃烧热，在外火源移走后，其放出来的热值大于燃烧所需预热与散热之和，燃烧趋旺。故非阻燃电缆一旦被点燃，甚至是小火星，都能使火势迅速蔓延，引起火灾。煤矿井下属于易燃易爆场所，在井下使用非阻燃电缆无疑给煤矿安全埋下一枚定时炸弹。
　　依据以上分析，对电缆着火原因进行汇总，见表1。
表1 电缆着火原因汇总
事故类型
事故原因
过载、短路
外力损伤导致短路起火
超负荷运行导致绝缘失效，引起短路起火
保护装置失效引起火灾
接头故障
工艺不可靠导致接头发热，引起局部高温〔电弧〕着火
接线盒密封不好，漏入潮气，引起短路着火
自然老化
电缆老化后，绝缘能力、电流承受能力降低，导致短路着火
使用非阻燃电缆
非阻燃电缆具有延燃特性，释扩大量热量，引起着火
外界火源
电气设备等着火后引燃电缆
其他热源引燃电缆，发生火灾

　　针对电缆着火的不同原因，建议采用如下预防措施：

　　(1)规范井下作业操作，杜绝可能引起电气设备着火的不规范操作。
　　(2)建立完善的火灾监测和预警系统。

　　(1)合理使用过流、漏电保护装置，在电缆出现过流、短路或漏电等状况时，能够及时动作，切断故障源，预防事故发生。
　　a)依据矿井实际状况，正确计算和设定过流保护装置(电磁起动器和馈电开关)的整定值，定期维护保养;
　　b)依据井下电网的实际分布电容，合理的安装漏电保护装置(检漏继电器)，可以预防电缆因漏电而引起相间短路故障。
　　(2)注意电缆敷设安装质量和敷设环境的影响，电缆支、挂要合理，避免损伤电缆护套和绝缘。
　　(3)依据供电线路负荷及使用场所的要求，选择合适截面积的电缆，杜绝电缆长期过载使用。

　　(1)严格遵守《煤矿安全规程》第四百七十二条规定：电缆与电气设备的连接，必须使用与电气设备性能相符合的接线盒。电缆线芯必须使用齿形压线板(卡爪)或线鼻子与电气设备进行连接。
　　(2)电缆接线盒的外壳防护等级必须达到长期适应井下潮湿、粉尘环境的要求。

　　(1)建立严格的电缆老化管理机制，定期对电缆进行绝缘耐压测试。
　　(2)对绝缘层老化的电缆，一是要重新核算截面积的选取是否合理;二是核对电缆型号与应用环境是否匹配;三是及时改换和修理。

　　严格执行《煤矿安全规程》第四百六十七条规定，煤矿井下使用的电缆必须选用取得煤矿矿用产品安全标志的阻燃电缆，严禁在煤矿井下使用非阻燃电缆。
　　综上所述，把电缆火灾预防措施详列如下，见表2。
表2 电缆火灾预防措施分类
事故类型
预防措施
过载、短路
正确使用过流、漏电保护装置
选择合适截面积的电缆
合理敷设电缆，避免外力损伤
接头故障
采购正规厂家的接线盒，保证外壳防护等级达标
电缆老化
建立老化管理机制，定期进行绝缘耐压试验，及时改换
使用非阻燃电缆
必须选用取得煤矿矿用产品安全标志的阻燃电缆
外界火源
规范井下作业操作，杜绝电器着火
建立完善的火灾监测和预警系统

　　井下电缆的安全防护是一项系统工程，包括制定采购、安装、运行和维护等防护环节，即使一个环节上的疏忽也可能酿成重大灾难，因此，对电缆事故的预防既要合计全局，又要重视细节。
　　1.遵守规程，使用阻燃电缆
　　规程规定，煤矿井下使用的电缆必须是阻燃电缆。阻燃电缆是指在规定试验条件下，试样被点燃，当撤去试验火源后，火焰的蔓延仅在限定范围内，残焰或残灼在限定时间内能自行熄灭的电缆。从阻燃电缆的定义中可知，“阻燃电缆〞并不是“不燃电缆〞，即使煤矿井下使用阻燃电缆，如果其它电器保护不全，或存在外部火源，阻燃电缆也会燃烧。
　　2.科学制定，规范采购
　　整个系统的制定应该从整体着手，依据供电线路负荷及使用场所要求，除了选择合适规格与截面积的阻燃电缆之外，选择容量合适的负载及电器保护装置也十分必要。
　　煤矿应该健全采购制度及采购监管制度，尽可能采用招标的方式，选择信誉优良的厂家，选购取得煤矿矿用产品安全标志证书的阻燃电缆、负载及电器保护装置。
　　3.合理使用，定期维护
　　在井下有限空间和恶劣环境中，敷设电缆和安装其他电气设备要多合计空间因素，保证电气设备有很好的散热渠道，避免电气设备由于散热不及时导致燃烧，殃及电缆。电气设备所在回路中应有过流、漏电保护装置，在电气设备出现问题时，能够及时动作，切断故障源，预防事故发生。
　　电缆和电气设备皆需定期维护检修，目的是提前发现问题，防患于未然。要分别建立电缆及电气设备老化检修机制，定期对产品进行维护，避免火灾发生。
　　总之，井下电缆的安全问题，除必须使用矿用阻燃电缆外，还需要建立完善的电器安全保护、后期管理维护等系统。

　　由电缆燃烧引起火灾仅仅是表层现象，而在整个电缆安全防护系统中，井下电器安全保护系统不全或缺失、修理管理不善恰恰是主要原因，故在生产管理中，假设疏于对电缆及保护电器的管理维护，将留下重大安全隐患。因此，提升过流、漏电保护电器设备使用可靠性，重视设备日常维护和完善老化管理机制，建立完善的火灾监测预警系统，对提升煤矿供电安全水平，杜绝重大安全事故有极为重要的作用。