何景強(qiáng)

（中國煤炭科工集團(tuán)太原研究院有限公司，山西 太原030006）

防爆無軌膠輪車作為汽車家族中的一類專用汽車，是一種經(jīng)濟(jì)、高效的煤礦巷道輔助運(yùn)輸裝備，在現(xiàn)代化煤礦井下人員和物料運(yùn)輸、設(shè)備搬移中起著重要作用[1]。然而由于防爆無軌膠輪車部分由地面汽車改裝而來，且工作在含有爆炸性氣體環(huán)境的煤礦井下，一旦發(fā)生車輛火災(zāi)事故，其所造成的損失遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過地面汽車火災(zāi)，不但焚毀車輛本身,甚至引起二次爆炸,造成重大安全事故[1-2]，因此分析無軌膠輪車火災(zāi)特點(diǎn)并從根本上防范防爆無軌膠輪車火災(zāi)的發(fā)生具有重大意義。

1 防爆無軌膠輪車火災(zāi)特點(diǎn)分析

防爆無軌膠輪車火災(zāi)成因及特點(diǎn)與地面汽車火災(zāi)有相同之處，也有其自身特點(diǎn)。依據(jù)我國防爆無軌膠輪車制造標(biāo)準(zhǔn)MT 990—2006《礦用防爆柴油機(jī)通用技術(shù)條件》和MT 989—2006《礦用防爆柴油機(jī)無軌膠輪車通用技術(shù)條件》規(guī)定：防爆無軌膠輪車所用防爆柴油機(jī)表面溫度不得超過150℃，尾氣溫度不得超過70℃，冷卻水溫度不得超過95℃或設(shè)計(jì)值，否則柴油機(jī)將自動(dòng)保護(hù)熄火，停止工作。根據(jù)上述標(biāo)準(zhǔn)，我國防爆柴油機(jī)無軌膠輪車均配備柴油機(jī)保護(hù)系統(tǒng)，即車輛尾氣溫度、水洗箱水位、柴油機(jī)表面溫度、內(nèi)外循環(huán)水溫等參數(shù)異常時(shí)，柴油機(jī)均可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)停機(jī)，因此柴油機(jī)保護(hù)系統(tǒng)可有效防止車輛高溫起火現(xiàn)象的發(fā)生[3-5]。然而防爆無軌膠輪車工作任務(wù)繁重，每天工作時(shí)間一般不低于14 h，尤其綜采工作面搬家倒面期間，支架搬運(yùn)車、鏟板式搬運(yùn)車每天作業(yè)時(shí)間可達(dá)到20 h，如無特殊故障甚至連續(xù)15 d不熄火作業(yè)。煤礦井下條件惡劣，車輛常常發(fā)生與煤壁碰撞現(xiàn)象，導(dǎo)致車輛故障頻發(fā)，加之備件質(zhì)量問題和檢修維護(hù)工作不到位等眾多因素，保護(hù)系統(tǒng)常發(fā)生意外失效現(xiàn)象，進(jìn)而留下火災(zāi)隱患，防爆車輛火災(zāi)具有以下特點(diǎn)。

1）發(fā)生時(shí)間不確定性。防爆無軌膠輪車是24 h全時(shí)段作業(yè)車輛，只要具備燃燒的三要素（可燃物、助燃劑、引火源）就有可能出現(xiàn)火情。據(jù)了解，1個(gè)以無軌輔助運(yùn)輸方式為主的煤礦生產(chǎn)企業(yè)，每班在井下作業(yè)的防爆膠輪車最多可達(dá)50多臺(tái)，其中不乏超期服役車輛和車況較差的車輛，一旦車載保護(hù)系統(tǒng)失效，車輛意外高溫或短路即可引發(fā)火災(zāi)事故。

2）可燃物與火災(zāi)類型固定。防爆無軌膠輪車一般帶有柴油、液壓油、機(jī)油等可燃液體，同時(shí)車輛表面附著的煤泥、老化的膠管、電纜等均為可燃物，另外煤礦井下環(huán)境含有爆炸性氣體。根據(jù)燃料性質(zhì)，我國將火災(zāi)分為5種類型，火災(zāi)類型及可燃物舉例見表1。由此可知，防爆柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)的無軌膠輪車火災(zāi)類型主要有B類、C類，另外電驅(qū)動(dòng)的無軌膠輪車還包括帶電火災(zāi)[6-8]。

表1 火災(zāi)類型及可燃物舉例

3）高溫源位置固定。目前防爆柴油機(jī)系統(tǒng)的高溫部件如渦輪增壓器、排氣岐管、排氣管、空氣壓縮機(jī)等均采用水套冷卻設(shè)計(jì)，水循環(huán)工作正常情況下是表面不會(huì)超過150℃。只有當(dāng)防爆無軌膠輪車的車輛保護(hù)系統(tǒng)失效，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)意外缺水的特殊情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣歧管、排氣管、渦輪增壓器、空氣壓縮機(jī)等部位會(huì)成為高溫引火點(diǎn)。另外防爆車輛電氣系統(tǒng)電壓一般為24 V，其電氣系統(tǒng)短路故障亦可引發(fā)火災(zāi)[9]。

4）撲救難度大。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，防爆無軌膠輪車在出廠均設(shè)計(jì)有消防裝置，標(biāo)準(zhǔn)中要求無軌膠輪車應(yīng)配置車載滅火系統(tǒng)或便攜式滅火器等消防裝置，且功率超過70 kW的防爆柴油機(jī)應(yīng)配備車載滅火系統(tǒng)或至少2臺(tái)便攜式滅火器。車載滅火系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，防爆柴油機(jī)自動(dòng)熄火[3]。目前市場(chǎng)上防爆無軌膠輪車消防裝置多以便攜式滅火器為主。然而車輛火災(zāi)一般發(fā)生在發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)，防爆車輛由于工作環(huán)境惡劣，為保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)艙設(shè)計(jì)相對(duì)封閉，著火點(diǎn)相對(duì)隱蔽，司機(jī)往往無法準(zhǔn)確判斷著火點(diǎn)位置，延誤滅火時(shí)機(jī)。煤礦井下巷道采用強(qiáng)制通風(fēng)，會(huì)加劇火勢(shì)蔓延，極難撲滅。因此安裝可靠的自動(dòng)滅火系統(tǒng)是提高車輛火災(zāi)撲救效率的有效措施。

2 防爆無軌膠輪車火災(zāi)預(yù)防對(duì)策

火災(zāi)發(fā)生的3個(gè)基本要素為：助燃劑、可燃物和引火源。在火災(zāi)防治中，如果能夠阻斷三要素中的任何一個(gè)要素就可以達(dá)到防火滅火的目的[10-11]。結(jié)合防爆無軌膠輪車的制造標(biāo)準(zhǔn)和煤礦井下使用環(huán)境可知，阻斷可燃物和引火源是預(yù)防對(duì)策的根本出發(fā)點(diǎn)，據(jù)此得出預(yù)防對(duì)策如下：

1）車輛在設(shè)計(jì)、制造時(shí)應(yīng)制定嚴(yán)格的管線布置規(guī)程或企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格選購符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的液壓膠管及阻燃電纜。液壓膠管、水管的排布應(yīng)注意避免管線交叉磨損，同時(shí)膠管、電纜應(yīng)遠(yuǎn)離熱源或使用鋼管替代，高溫源附近應(yīng)做特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，避免油液或煤泥等可燃物積聚。車輛電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)加裝短路、斷路保護(hù)裝置，在電氣線路出現(xiàn)斷路、短路時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)切斷電源。防爆車輛設(shè)計(jì)時(shí)，功率超過70 kW的防爆柴油機(jī)應(yīng)同時(shí)設(shè)計(jì)有自動(dòng)滅火系統(tǒng)和便攜式滅火器。自動(dòng)滅火裝置可自動(dòng)偵測(cè)指定區(qū)域的火源并自動(dòng)觸發(fā)滅火動(dòng)作，同時(shí)應(yīng)具備手動(dòng)觸發(fā)滅火動(dòng)作功能，以防自動(dòng)偵測(cè)失效時(shí)可手動(dòng)實(shí)現(xiàn)滅火。在僅配置便攜式滅火器時(shí)，封閉的發(fā)動(dòng)機(jī)艙應(yīng)設(shè)計(jì)有便于滅火劑噴射入艙內(nèi)的預(yù)置管路，以便于火災(zāi)發(fā)生時(shí)，司機(jī)或其他消防人員可第一時(shí)間將滅火劑方便的噴射至發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)部或高溫源附近，達(dá)到滅火目的。

2）煤礦生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)嚴(yán)把采購關(guān)，采購具有相關(guān)資質(zhì)、正規(guī)廠家生產(chǎn)的合格產(chǎn)品。在車輛管理及檢修方面，制定嚴(yán)格的車輛保養(yǎng)、檢修制度。礦企與車輛生產(chǎn)廠家根據(jù)車輛使用情況共同制定保養(yǎng)、檢修、大修周期，嚴(yán)格做好車輛保養(yǎng)維護(hù)工作。車輛檢修人員應(yīng)具備較強(qiáng)的理論知識(shí)和操作經(jīng)驗(yàn)，定期對(duì)檢修人員進(jìn)行專業(yè)培訓(xùn)，培訓(xùn)合格后方可上崗。車輛應(yīng)每班清洗保持車輛清潔，發(fā)動(dòng)機(jī)艙無油污、煤泥等可燃物積聚，但不得用高壓水槍沖洗防爆電氣元件，以免進(jìn)水短路。車輛應(yīng)每班進(jìn)行管路檢查，確保車輛無水管、油管滲漏情況，確保車輛油、水充足，尤其是班前確認(rèn)車輛保護(hù)系統(tǒng)和消防裝置的有效性。嚴(yán)禁非專業(yè)人員拆解維修防爆電氣元件，嚴(yán)禁違規(guī)拆除防爆元件和發(fā)動(dòng)機(jī)保護(hù)系統(tǒng)。

3）嚴(yán)格司機(jī)培訓(xùn)上崗制度。司機(jī)必須通過所駕駛車輛專業(yè)理論知識(shí)、檢修操作知識(shí)、常見故障診斷、車輛消防知識(shí)的培訓(xùn)考核合格后方可上崗。司機(jī)應(yīng)具備一定的故障診斷和檢修知識(shí)，能夠處理車輛常見故障，遇到火災(zāi)發(fā)生時(shí)能夠按培訓(xùn)要求第一時(shí)間采取合適的滅火措施，減少損失。建議每車固定對(duì)應(yīng)1～2個(gè)司機(jī)，同時(shí)也是車輛責(zé)任人，司機(jī)兼開車和檢車責(zé)任，除車輛重大故障外，車輛均由司機(jī)進(jìn)行檢修，以確保車輛故障處理的及時(shí)性。

3 自動(dòng)滅火系統(tǒng)選型及在防爆車輛上的應(yīng)用

目前我國市場(chǎng)上出現(xiàn)的車載滅火裝置的工作原理大致相同，將固定管路和噴嘴預(yù)置在易起火區(qū)域周圍（一般為發(fā)動(dòng)機(jī)艙），通過手動(dòng)觸發(fā)或自動(dòng)觸發(fā)開關(guān)，觸發(fā)高壓氮?dú)鈬姵觯筛邏旱獨(dú)怛?qū)動(dòng)滅火劑沿預(yù)置管路和噴嘴噴出，達(dá)到滅火目的。而觸發(fā)原理各廠家生產(chǎn)的產(chǎn)品有所不同。

3.1 ZFC5/8礦用防爆膠輪車干粉滅火裝置

該車載滅火裝置由包頭市國安科技有限公司開發(fā)，主要應(yīng)用于礦井隔爆型膠輪車的發(fā)動(dòng)機(jī)艙等易燃易爆區(qū)的火焰探測(cè)。并輸出報(bào)警信號(hào)，驅(qū)動(dòng)隔爆型電磁閥，使干粉滅火器工作，達(dá)到滅火目的。該裝置由礦用隔爆型火焰?zhèn)鞲衅鳌⒌V用隔爆型滅火裝置控制器、礦用隔爆型電動(dòng)球閥、干粉滅火器、管路及噴嘴等組成。其工作原理為：火焰?zhèn)鞲衅鞣胖迷诜辣z輪車發(fā)動(dòng)機(jī)部，當(dāng)任一火焰探頭捕捉到火焰信號(hào)（光波探測(cè)），火焰?zhèn)鞲衅鲗⑿盘?hào)發(fā)送給控制器，控制器驅(qū)動(dòng)電磁閥，使干粉滅火器內(nèi)干粉滅火劑通過管路和噴嘴迅速工作覆蓋發(fā)動(dòng)機(jī)部布控區(qū)，實(shí)現(xiàn)膠輪車發(fā)動(dòng)機(jī)部自動(dòng)滅火保護(hù)。該裝置同時(shí)具備手動(dòng)觸發(fā)功能，拉下礦用隔爆型滅火裝置控制器緊急拉環(huán)，啟動(dòng)防爆球閥，打開滅火器，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)滅火。

該裝置的優(yōu)點(diǎn)在于其可通過探測(cè)明火光波的波長和設(shè)定溫度來檢測(cè)火災(zāi)的發(fā)生，且不受煙霧和起火點(diǎn)遠(yuǎn)近的干擾，靈敏度高，檢測(cè)精確，且具有我國礦用產(chǎn)品安全標(biāo)志證書。其缺點(diǎn)在于必須依賴于外部車輛提供電源，如系統(tǒng)無電源供電時(shí)，系統(tǒng)無法觸發(fā)電磁閥啟動(dòng)滅火動(dòng)作，因此當(dāng)車輛無電時(shí)如發(fā)生火災(zāi)，該裝置將無法啟動(dòng)滅火動(dòng)作。另外，如果外部光波信號(hào)接近火源光波時(shí)（如電焊作業(yè)），該裝置易發(fā)生誤動(dòng)作。因此不建議在地面使用該滅火裝置，僅限于井下使用（井下不允許電焊作業(yè)）。

3.2 ANSUL LT-A-101自動(dòng)滅火裝置

ANSUL LT-A-101固定滅火系統(tǒng)是一種預(yù)制的、固定噴頭的系統(tǒng)，典型的應(yīng)用包括地面礦山設(shè)備、地下采礦設(shè)備、森林收獲設(shè)備、建筑設(shè)備、農(nóng)業(yè)機(jī)械、市政運(yùn)輸車輛等。該裝置主要由儲(chǔ)存干粉滅火劑的容器、手動(dòng)或自動(dòng)的啟動(dòng)系統(tǒng)、將藥劑從儲(chǔ)罐通過高壓軟管和固定噴頭輸送到保護(hù)范圍的分配管線等3部分組成。干粉儲(chǔ)存容器中儲(chǔ)存的藥劑為FORAY干粉滅火劑，該滅火劑適合于A、B、C類火災(zāi)。氣體驅(qū)動(dòng)氮?dú)馄繛楦煞巯到y(tǒng)啟動(dòng)提供驅(qū)動(dòng)壓力。該系統(tǒng)可以通過安裝在儀表盤或車輛外部的氣動(dòng)啟動(dòng)器手動(dòng)啟動(dòng)。干粉滅火藥劑從儲(chǔ)罐通過高壓軟管、預(yù)置噴頭輸送到火災(zāi)保護(hù)區(qū)域或火災(zāi)發(fā)生的表面。電氣式自動(dòng)探測(cè)系統(tǒng)用于車輛火災(zāi)的自動(dòng)探測(cè)，系統(tǒng)通過內(nèi)部模塊電池提供電源。電氣式探測(cè)系統(tǒng)使用線型探測(cè)器（感溫電纜），該控制模塊具有抗震抗抖功能，具有自診功能。該滅火系統(tǒng)通過了美國FMRC的測(cè)試及認(rèn)證，但無我國國家安標(biāo)認(rèn)證，因此其自動(dòng)電氣檢測(cè)功能并不適用于我國煤礦井下，僅手動(dòng)觸發(fā)功能不涉及電氣防爆可應(yīng)用于我國防爆無軌膠輪車上。

3.3 德國protecfire自動(dòng)滅火裝置

該自動(dòng)滅火裝置由德國protecfire公司開發(fā)，采用自行研發(fā)的精細(xì)噴霧噴頭結(jié)合極速火災(zāi)探測(cè)技術(shù)，可探測(cè)到初起火災(zāi)并迅速啟動(dòng)滅火過程，在沒有利用高壓技術(shù)的情況下也可達(dá)到最佳滅火效果。其工作原理為通過專用的火源探測(cè)器SPY15探測(cè)環(huán)境溫度參數(shù)，且在不同的區(qū)域可安裝不同溫度參數(shù)的探測(cè)器，可供觸發(fā)溫度包括 68、110、141、182、260℃。滅火劑可選用普通干粉滅火劑和TIBOREX ULTRA滅火劑，TIBOREX ULTRA滅火劑為純藥劑，使用時(shí)無需稀釋，工作溫度為 -30～+80℃范圍內(nèi)。該滅火劑可在滅火罐中儲(chǔ)存長達(dá)5年，可生物降解（DIN EN ISO 9888），對(duì)人體無危害，該滅火劑不屬于危險(xiǎn)物質(zhì)。其觸發(fā)原理為氣動(dòng)控制觸發(fā)管路，無需供電，滅火系統(tǒng)不需要借助任何外力啟動(dòng)滅火過程，百分之百機(jī)械自動(dòng)啟動(dòng)，在備用（就緒）狀態(tài)下管道內(nèi)無壓力。根據(jù)使用方式可選單線、雙線2種系統(tǒng)，單線系統(tǒng)中探測(cè)和滅火管線采用1條管路的系統(tǒng)，雙線系統(tǒng)中探測(cè)和滅火管線相互獨(dú)立，以達(dá)到最佳滅火效果。

該裝置火災(zāi)探測(cè)通過探測(cè)器內(nèi)的熱敏釋壓元件（玻璃泡）吸收熱量達(dá)到其預(yù)設(shè)的爆裂溫度來實(shí)現(xiàn)，預(yù)設(shè)溫度可根據(jù)試驗(yàn)確定選擇不同的溫度參數(shù)。一旦觸發(fā)，熱敏釋壓元件爆裂，內(nèi)部的高壓氬氣罐被內(nèi)部預(yù)置彈簧機(jī)組打開，管道氣體壓力立即上升，并通過detexline到達(dá)滅火罐控制單元，從而迅速啟動(dòng)滅火過程。由于其無需供電，安全可靠，更適用于含爆炸性氣體的煤礦環(huán)境。礦用車輛工作條件惡劣，車輛與煤壁發(fā)生碰撞頻繁，因此在安裝時(shí)需要做好防護(hù)，以防車輛碰撞或檢修時(shí)意外觸發(fā)系統(tǒng)。

4 結(jié)語

防爆無軌膠輪車消防安全是一項(xiàng)較為復(fù)雜的技術(shù)課題和設(shè)備安全管理使用工作。車輛表面的油污煤泥積聚、布置混亂的膠管電纜是火災(zāi)的主要可燃物，發(fā)動(dòng)機(jī)艙意外高溫、電纜磨損短路是主要引火源。其涉及到車輛設(shè)計(jì)制造、車輛檢修與保養(yǎng)、車輛駕駛?cè)藛T的素質(zhì)、車輛管理規(guī)章制度的完善與執(zhí)行、礦井安全生產(chǎn)建設(shè)等眾多方面。

1）車輛制造商應(yīng)從設(shè)計(jì)制造方面避免車輛表面油污煤泥的積聚，避免膠管、電纜、可燃液體等可燃物與可能的高溫源接觸。并優(yōu)先安裝車載自動(dòng)滅火系統(tǒng)，車載自動(dòng)滅火系統(tǒng)推薦選擇無需供電、機(jī)械式觸發(fā)、管路無壓的成套相關(guān)產(chǎn)品，并同時(shí)具備自動(dòng)、手動(dòng)觸發(fā)功能；若封閉式發(fā)動(dòng)機(jī)艙采用便攜式滅火器作為主要消防裝置時(shí)，應(yīng)在發(fā)動(dòng)機(jī)艙配置預(yù)置管路，以便于使用便攜式滅火器快速將滅火劑送達(dá)機(jī)艙內(nèi)部；車輛電氣系統(tǒng)應(yīng)配置短路、斷路保護(hù)裝置。

2）煤礦生產(chǎn)企業(yè)對(duì)防爆無軌膠輪車應(yīng)定時(shí)檢修，每班檢查，確保柴油機(jī)保護(hù)系統(tǒng)有效，不得擅自拆除或更改原廠配置，及時(shí)更換磨損的電纜、失爆元件，確保車輛油、水充足。增強(qiáng)隱患排查制度，按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范修理設(shè)備，提高設(shè)備技術(shù)狀況，提高檢修及使用人員的專業(yè)素質(zhì)，強(qiáng)化消防安全意識(shí)和知識(shí)，強(qiáng)化搶險(xiǎn)預(yù)案及消防演練，定期檢查更換車輛配備的消防裝置。只要各級(jí)管理人員重視防爆無軌膠輪車的消防工作，落實(shí)各級(jí)管理人員的責(zé)任制度，既可實(shí)現(xiàn)防爆車輛消防安全事故為零的目的。