煤礦防滅火井下硐室自動滅火係統

1 煤礦井下硐室的火災風險特性

煤礦井下硐室作為安置重要機電設備的專用空間，其火災風險特性顯著區別於普通巷道。機電硐室、變電所
、泵房等場所通常包含變壓器
、開關櫃、電纜等大量電氣設備，這些設備長期運行易產生過熱、電弧，成為火災隱患。同時，井下環境空間封閉狹窄
、通風條件受限

，一旦發生火災
，高溫煙霧難以擴散，火勢會迅速蔓延，給人員疏散和火災撲救帶來極大挑戰。

煤礦井下硐室火災的成因複雜多樣，主要可分為電氣設備過載、電纜絕緣老化、機械設備摩擦過熱及易燃材料引燃等類型。這些火災往往發展迅速，特別是在硐室內存在可燃物（如電纜絕緣層、液壓油等）的de情qing況kuang下xia，火huo災zai負fu荷he較jiao大da。值zhi得de注zhu意yi的de是shi，井jing下xia硐dong室shi火huo災zai通tong常chang起qi源yuan於yu隱yin蔽bi火huo源yuan，初chu始shi階jie段duan不bu易yi察cha覺jiao，但dan一yi旦dan蔓man延yan，易yi引yin發fa連lian鎖suo反fan應ying，甚shen至zhi觸chu發fa瓦wa斯si爆bao炸zha等deng二er次ci災zai害hai
，造zao成cheng災zai難nan性xing後hou果guo。

 

 

 

2 自動滅火係統設計的關鍵原則與規範

2.1 合規性與安全性原則

煤礦井下硐室自動滅火係統的設計（184-0591-8333技術交流）必須嚴格遵循國家及行業相關標準規範，這是確保係統安全有效運行的基礎。《煤礦安全規程》 和《煤礦防滅火細則》 明確規定了煤礦井下消防設施的基本要求，強調自動滅火係統應具備早期預警、快速響應和可靠滅火的能力。同時
，係統設計還需符合《礦用產品安全標誌管理規定》 

，確保所有組件均具有礦用產品安全標誌
，以滿足井下防爆
、防護等特殊要求。

在滅火劑選擇方麵
，需充分考慮其安全性及環保性。傳統哈龍滅火劑因對臭氧層破壞已被淘汰
，取而代之的是全氟己酮、超細幹粉等新型環保滅火劑。全氟己酮滅火劑因其滅火效率高
、絕緣性好、對dui設she備bei無wu損sun且qie對dui人ren體ti安an全quan等deng特te點dian，特te別bie適shi用yong於yu井jing下xia電dian氣qi設she備bei硐dong室shi的de火huo災zai防fang護hu。此ci外wai，係xi統tong設she計ji還hai應ying考kao慮lv滅mie火huo劑ji釋shi放fang後hou的de通tong風feng與yu清qing理li工gong作zuo，避bi免mian因yin滅mie火huo作zuo業ye影ying響xiang井jing下xia空kong氣qi質zhi量liang及ji人ren員yuan安an全quan。

 

 

 

2.2 分區精準設計原則

煤礦井下不同硐室的火災風險特性存在顯著差異，（184-0591-8333技術交流）因此自動滅火係統需根據硐室功能、設(she)備(bei)類(lei)型(xing)及(ji)火(huo)災(zai)荷(he)載(zai)進(jin)行(xing)分(fen)區(qu)精(jing)準(zhun)設(she)計(ji)。這(zhe)一(yi)原(yuan)則(ze)要(yao)求(qiu)設(she)計(ji)人(ren)員(yuan)深(shen)入(ru)分(fen)析(xi)各(ge)硐(dong)室(shi)的(de)火(huo)災(zai)風(feng)險(xian)特(te)點(dian)，確(que)定(ding)最(zui)適(shi)宜(yi)的(de)滅(mie)火(huo)係(xi)統(tong)與(yu)滅(mie)火(huo)劑(ji)，實(shi)現(xian)精(jing)準(zhun)防(fang)護(hu)與(yu)經(jing)濟(ji)性(xing)的(de)平(ping)衡(heng)。

• 機電設備硐室：此類硐室以變壓器、開關櫃等電氣設備為主
  ，火災通常由電氣短路、過guo載zai引yin發fa。考kao慮lv到dao電dian氣qi設she備bei的de絕jue緣yuan要yao求qiu及ji火huo災zai特te點dian，推tui薦jian采cai用yong全quan氟fu己ji酮tong滅mie火huo係xi統tong或huo高gao壓ya細xi水shui霧wu係xi統tong。全quan氟fu己ji酮tong具ju有you良liang好hao的de絕jue緣yuan性xing
  ，滅mie火huo後hou不bu留liu殘can留liu，對dui精jing密mi電dian氣qi設she備bei無wu損sun害hai；高壓細水霧則兼具冷卻與窒息雙重滅火機製，且用水量少，水漬損失小。
• 皮帶輸送機巷及井筒區域：這zhe些xie區qu域yu因yin機ji械xie摩mo擦ca易yi產chan生sheng高gao溫wen或huo火huo花hua，引yin發fa煤mei炭tan或huo輸shu送song帶dai燃ran燒shao。針zhen對dui此ci類lei火huo災zai，自zi動dong噴pen水shui滅mie火huo係xi統tong或huo超chao細xi幹gan粉fen滅mie火huo係xi統tong更geng為wei適shi宜yi。如ru軒xuan崗gang煤mei電dian公gong司si焦jiao家jia寨zhai礦kuang在zai井jing筒tong皮pi帶dai區qu域yu采cai用yong的de滅mie火huo裝zhuang置zhi，通tong過guo沿yan皮pi帶dai走zou向xiang鋪pu設she測ce溫wen光guang纜lan，實shi現xian無wu盲mang區qu溫wen度du監jian測ce，自zi動dong控kong製zhi灑sa水shui滅mie火huo。
• 注氮硐室與采空區：這些區域主要麵臨煤層自燃風險，需采用注氮或液態二氧化碳等惰化技術。如陝煤集團神木張家峁礦業公司構建的"五維一體"液態二氧化碳防滅火技術體係，通過地麵鑽孔垂直注液工藝，精準定位氧化帶靶區，有效控製采空區自燃。
• 

 

2.3 係統可靠性原則

自動滅火係統在火災發生時必須可靠啟動並有效工作，（184-0591-8333技術交流）這要求係統設計遵循冗餘配置、故障安全和定期檢測三大理念。

• 冗餘配置：關鍵組件如控製單元、動力源及探測傳感器應采用冗餘設計。例如
  ，控製係統可采用主備雙機熱備模式，當主控製係統失效時
  ，備用係統能無間斷接管；探測係統應融合多類型傳感器（如感溫
  、感煙、火焰傳感器等），通過多元信息融合提高火災識別可靠性。
• 故障安全：係統設計應確保在故障情況下能夠趨向安全狀態。例如，控製閥在失電或失氣時應自動處於火災安全位置；報警係統在線路故障時應能發出故障信號
  ，而非無聲無息地失效。
• 定期檢測：係統應設計便於檢測和維護的功能，包括測試點、旁(pang)路(lu)設(she)施(shi)和(he)狀(zhuang)態(tai)監(jian)控(kong)。現(xian)代(dai)自(zi)動(dong)滅(mie)火(huo)係(xi)統(tong)越(yue)來(lai)越(yue)多(duo)地(di)集(ji)成(cheng)遠(yuan)程(cheng)監(jian)控(kong)和(he)診(zhen)斷(duan)功(gong)能(neng)，如(ru)晉(jin)能(neng)控(kong)股(gu)煤(mei)業(ye)集(ji)團(tuan)白(bai)洞(dong)礦(kuang)業(ye)公(gong)司(si)的(de)噴(pen)淋(lin)係(xi)統(tong)，通(tong)過(guo)水(shui)流(liu)指(zhi)示(shi)器(qi)實(shi)時(shi)監(jian)測(ce)係(xi)統(tong)狀(zhuang)態(tai)
  ，確(que)保(bao)其(qi)處(chu)於(yu)良(liang)好(hao)的(de)待(dai)機(ji)狀(zhuang)態(tai)。

 

 

 

3 自動滅火係統的選型與配置方案

3.1 高壓細水霧滅火係統

高壓細水霧滅火係統通過特殊設計的噴頭在特定壓力下（184-0591-8333技術交流）（通常不低於10MPa）將水分解成細小水滴
，以其高效吸熱與窒息作用實現滅火。細水霧粒徑通常小於400μm
，具有比表麵積大、蒸發冷卻效率高的特點
，可快速降低火場溫度
，同時消耗大量氧氣，形成局部缺氧環境，抑製燃燒鏈式反應。

在煤礦井下硐室環境中，高壓細水霧係統具有顯著優勢：一方麵，其用水量僅為傳統噴水係統的10%，有效減少了水漬損失和對電氣設備的損害；另ling一yi方fang麵mian，細xi水shui霧wu具ju有you良liang好hao的de煙yan塵chen洗xi滌di效xiao果guo
，可ke淨jing化hua火huo災zai產chan生sheng的de有you毒du煙yan霧wu和he灰hui塵chen
，改gai善shan井jing下xia逃tao生sheng環huan境jing。值zhi得de注zhu意yi的de是shi
，高gao壓ya細xi水shui霧wu係xi統tong需xu配pei備bei高gao效xiao過guo濾lv裝zhuang置zhi
，防fang止zhi井jing下xia水shui質zhi中zhong的de雜za質zhi堵du塞sai噴pen頭tou，同tong時shi係xi統tong管guan道dao需xu采cai用yong耐nai腐fu蝕shi材cai料liao
，以yi應ying對dui井jing下xia高gao濕shi環huan境jing。

係統設計時
，噴頭布置應確保全覆蓋保護區域
，間距通常不超過3mi，binggenjudongshigaodushidangtiaozheng。duiyudianlanjiacenghuodaxingbianyaqidongshi，kecaiyongquyufenzukongzhifangshi，jiangbaohuqufenchengruoganfenqu
，huozaishizhiqidongduiyingfenqudepentou，yiyouhuayongshuiliangbingjianshaocishengyingxiang。

3.2 全氟己酮滅火係統

全氟己酮（FK-5-1-12）zuoweixinxingjiejingmiehuoji，qichouyangxiaohaoqiannengzhiweiling
，quanqiubiannuanqiannengzhijidi
，shifuhehuanbaoyaoqiudehalongtidaipin。quanfujitongdemiehuojilizhuyaotongguohuaxueyizhishixian，tazaihuoyanzhongfenjiebingyuranshaoziyoujifanying
，zhongduanlianshiranshaoguocheng。tongshi，quanfujitongdeqihuaxiretexingyeyouzhuyujiangdihuochangwendu。

在趙家梁煤礦機電硐室的設計中，全氟己酮滅火係統展現了其技術特點：係統采用懸掛式滅火器，單個滅火器最大容量為30kg
，通過串聯連接與延時釋放確保滅火劑均勻分布。設計中，中央變電所布置了16個滅火器
，采用0.05s延時間隔順序啟動，滅火劑釋放倒計時為30s，為人員疏散預留了充足時間。這種設計充分考慮了煤礦井下硐室的結構特點，實現了快速有效的滅火效果。

全氟己酮係統特別適用於電氣設備硐室
、控(kong)製(zhi)室(shi)等(deng)場(chang)所(suo)

，因(yin)其(qi)在(zai)滅(mie)火(huo)後(hou)不(bu)留(liu)殘(can)留(liu)，不(bu)會(hui)對(dui)精(jing)密(mi)電(dian)氣(qi)設(she)備(bei)造(zao)成(cheng)二(er)次(ci)損(sun)害(hai)。同(tong)時(shi)，全(quan)氟(fu)己(ji)酮(tong)的(de)低(di)毒(du)性(xing)使(shi)其(qi)在(zai)適(shi)當(dang)設(she)計(ji)濃(nong)度(du)下(xia)可(ke)用(yong)於(yu)有(you)人(ren)場(chang)所(suo)，為(wei)井(jing)下(xia)人(ren)員(yuan)提(ti)供(gong)了(le)更(geng)安(an)全(quan)的(de)防(fang)護(hu)環(huan)境(jing)。

 

 

 

3.3 超細幹粉滅火係統

超細幹粉滅火係統（184-0591-8333技術交流）以其快速滅火、安裝簡便的特點在煤礦井下滅火中占有一席之地。超細幹粉的平均粒徑通常小於20μm，具有流動性強、覆蓋麵積大的優勢，可有效撲滅A、B、C類火災及電氣設備火災。其滅火機理主要包括化學抑製、吸熱降溫和稀釋氧氣等多重作用。

在zai煤mei礦kuang井jing下xia區qu域yu自zi動dong噴pen粉fen滅mie火huo抑yi爆bao係xi統tong的de研yan究jiu中zhong，係xi統tong將jiang傳chuan統tong的de被bei動dong滅mie火huo抑yi爆bao轉zhuan變bian為wei主zhu動dong快kuai速su滅mie火huo抑yi爆bao
，達da到dao了le良liang好hao的de滅mie火huo抑yi爆bao效xiao果guo。係xi統tong通tong過guo火huo焰yan和he煙yan霧wu傳chuan感gan器qi實shi時shi監jian測ce布bu控kong區qu狀zhuang態tai

，一yi旦dan檢jian測ce到dao火huo情qing
，PLC控製器立即驅動防爆電磁閥打開，釋放超細幹粉滅火劑。工業試驗表明
，該係統有效滅火範圍不小於6m²
，可確保井下硐室及重要機電設備安全。

超(chao)細(xi)幹(gan)粉(fen)滅(mie)火(huo)係(xi)統(tong)的(de)設(she)計(ji)需(xu)重(zhong)點(dian)關(guan)注(zhu)觸(chu)發(fa)機(ji)製(zhi)與(yu)擴(kuo)散(san)性(xing)能(neng)。對(dui)於(yu)大(da)型(xing)硐(dong)室(shi)
，可(ke)采(cai)用(yong)多(duo)裝(zhuang)置(zhi)聯(lian)動(dong)設(she)計(ji)，通(tong)過(guo)時(shi)序(xu)控(kong)製(zhi)確(que)保(bao)滅(mie)火(huo)劑(ji)均(jun)勻(yun)分(fen)布(bu)。同(tong)時(shi)，係(xi)統(tong)應(ying)配(pei)備(bei)自(zi)動(dong)手(shou)動(dong)轉(zhuan)換(huan)開(kai)關(guan)
，確(que)保(bao)在(zai)特(te)殊(shu)情(qing)況(kuang)下(xia)可(ke)切(qie)換(huan)為(wei)手(shou)動(dong)模(mo)式(shi)，避(bi)免(mian)誤(wu)操(cao)作(zuo)。

 

 

 

3.4 分區配置與組合應用

煤礦井下環境複雜
，單一滅火係統（184-0591-8333技術交流）往往難以滿足所有硐室的防護需求。因此

，根據硐室的具體風險特點，可采用分區配置與組合應用策略，實現最優防護效果。

• 重點保護區：對於中央變電所
  、主泵房等特別重要的硐室，可采用全氟己酮+高(gao)壓(ya)細(xi)水(shui)霧(wu)的(de)雙(shuang)係(xi)統(tong)保(bao)護(hu)。全(quan)氟(fu)己(ji)酮(tong)負(fu)責(ze)快(kuai)速(su)抑(yi)製(zhi)初(chu)期(qi)火(huo)災(zai)，高(gao)壓(ya)細(xi)水(shui)霧(wu)則(ze)提(ti)供(gong)持(chi)續(xu)冷(leng)卻(que)，防(fang)止(zhi)複(fu)燃(ran)。係(xi)統(tong)間(jian)通(tong)過(guo)邏(luo)輯(ji)控(kong)製(zhi)實(shi)現(xian)協(xie)同(tong)工(gong)作(zuo)
  ，避(bi)免(mian)相(xiang)互(hu)幹(gan)擾(rao)。
• 普通保護區：對於一般機電硐室
  、皮帶輸送機頭等區域
  ，可采用超細幹粉滅火係統或高壓細水霧係統單係統保護。設計時需確保滅火劑濃度達到最小設計滅火濃度（MMC）的1.5倍以上，並保持足夠的浸漬時間。
• 特殊保護區：對於液壓站、潤滑油庫等易燃液體風險較高的區域，可采用泡沫-水噴霧聯用係統，結合泡沫的覆蓋作用與水的冷卻作用
  
  ，有效控製油類火災。

4 智能控製與聯動機製設計

4.1 多傳感器融合探測技術

煤礦井下環境複雜，單一傳感技術易受粉塵、濕(shi)度(du)等(deng)幹(gan)擾(rao)而(er)產(chan)生(sheng)誤(wu)報(bao)，因(yin)此(ci)現(xian)代(dai)自(zi)動(dong)滅(mie)火(huo)係(xi)統(tong)普(pu)遍(bian)采(cai)用(yong)多(duo)傳(chuan)感(gan)器(qi)融(rong)合(he)探(tan)測(ce)技(ji)術(shu)，通(tong)過(guo)多(duo)元(yuan)信(xin)息(xi)綜(zong)合(he)判(pan)斷(duan)提(ti)高(gao)火(huo)災(zai)識(shi)別(bie)準(zhun)確(que)性(xing)。這(zhe)一(yi)技(ji)術(shu)將(jiang)不(bu)同(tong)類(lei)型(xing)的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)（如感溫、感煙、火焰

、一氧化碳傳感器等）進行組合，利用算法對多源信息進行融合分析
，有效降低誤報率和漏報率。

分布式光纖測溫技術（DTS）作(zuo)為(wei)近(jin)年(nian)來(lai)發(fa)展(zhan)的(de)先(xian)進(jin)探(tan)測(ce)手(shou)段(duan)，在(zai)煤(mei)礦(kuang)井(jing)下(xia)火(huo)災(zai)監(jian)測(ce)中(zhong)表(biao)現(xian)出(chu)獨(du)特(te)優(you)勢(shi)。如(ru)煤(mei)礦(kuang)井(jing)下(xia)外(wai)因(yin)火(huo)災(zai)智(zhi)能(neng)防(fang)控(kong)係(xi)統(tong)中(zhong)，沿(yan)著(zhe)皮(pi)帶(dai)走(zou)向(xiang)或(huo)電(dian)纜(lan)橋(qiao)架(jia)鋪(pu)設(she)感(gan)溫(wen)光(guang)纖(xian)，可(ke)實(shi)現(xian)連(lian)續(xu)溫(wen)度(du)監(jian)測(ce)與(yu)精(jing)確(que)定(ding)位(wei)，無(wu)監(jian)測(ce)盲(mang)區(qu)。係(xi)統(tong)通(tong)過(guo)實(shi)時(shi)分(fen)析(xi)溫(wen)度(du)變(bian)化(hua)趨(qu)勢(shi)
，可(ke)在(zai)火(huo)災(zai)萌(meng)芽(ya)階(jie)段(duan)發(fa)出(chu)預(yu)警(jing)，為(wei)滅(mie)火(huo)係(xi)統(tong)早(zao)期(qi)動(dong)作(zuo)提(ti)供(gong)依(yi)據(ju)。

此(ci)外(wai)，圖(tu)像(xiang)型(xing)火(huo)焰(yan)探(tan)測(ce)與(yu)紅(hong)外(wai)熱(re)成(cheng)像(xiang)技(ji)術(shu)的(de)引(yin)入(ru)
，進(jin)一(yi)步(bu)豐(feng)富(fu)了(le)火(huo)災(zai)探(tan)測(ce)手(shou)段(duan)。新(xin)疆(jiang)天(tian)池(chi)南(nan)礦(kuang)運(yun)營(ying)廠(chang)引(yin)進(jin)的(de)防(fang)爆(bao)圖(tu)像(xiang)型(xing)自(zi)動(dong)跟(gen)蹤(zong)定(ding)位(wei)射(she)流(liu)滅(mie)火(huo)係(xi)統(tong)，采(cai)用(yong)防(fang)爆(bao)紅(hong)外(wai)熱(re)成(cheng)像(xiang)攝(she)像(xiang)機(ji)實(shi)時(shi)檢(jian)測(ce)煤(mei)倉(cang)溫(wen)度(du)
，並(bing)結(jie)合(he)溫(wen)度(du)傳(chuan)感(gan)器(qi)和(he)煙(yan)霧(wu)探(tan)測(ce)器(qi)
，顯(xian)著(zhu)提(ti)高(gao)了(le)火(huo)災(zai)檢(jian)測(ce)的(de)準(zhun)確(que)性(xing)。這(zhe)種(zhong)多(duo)維(wei)感(gan)知(zhi)體(ti)係(xi)為(wei)自(zi)動(dong)滅(mie)火(huo)係(xi)統(tong)的(de)可(ke)靠(kao)動(dong)作(zuo)奠(dian)定(ding)了(le)堅(jian)實(shi)基(ji)礎(chu)。