一、引言

近年來，防爆鋰電池單軌吊、無軌膠輪車等新能源動力裝備在煤礦井下的應用規(guī)模持續(xù)擴大，充電硐室作為配套基礎設施，其數(shù)量不斷增加。然而，鋰電池在充電過程中存在熱失控風險，加之井下空間密閉、通風條件受限、設備密集布置，一旦發(fā)生火災，蔓延速度快、撲救難度大、危害后果嚴重。

2024年，國家礦山安全監(jiān)察局山東局與山東省能源局聯(lián)合印發(fā)的《關于加強煤礦井下防爆鋰電池單軌吊安全管理的規(guī)定》明確提出，充電硐室必須配置消防管路、滅火器等消防設施，并實現(xiàn)溫度、煙霧等參數(shù)的在線監(jiān)測。

2025版《煤礦安全規(guī)程》進一步規(guī)定，井下鋰電池動力裝置充電硐室應當“配置自動滅火裝置”“實行視頻監(jiān)視和甲烷、一氧化碳、氫氣、煙霧、溫度等參數(shù)自動監(jiān)測”。政策法規(guī)的持續(xù)完善，為自動滅火系統(tǒng)的推廣應用提供了明確依據(jù)。

二、煤礦充電硐室火災風險分析

2.1 風險源特征

充電硐室的火災風險具有顯著的復合性特征。首先，鋰電池在過充、內(nèi)部短路、機械損傷等異常工況下，可能引發(fā)熱失控，釋放大量可燃氣體（如氫氣）并迅速升溫。其次，充電設備、電纜線路長期運行可能出現(xiàn)絕緣老化、接觸不良，形成電氣火險隱患。再者，鉛酸電池電解液具有腐蝕性，泄漏后可能引發(fā)電氣短路或化學反應。

2.2 火災蔓延特性

井下充電硐室空間相對封閉，通風條件有限?；馂陌l(fā)生后，一方面會快速消耗氧氣，產(chǎn)生大量有毒有害氣體（一氧化碳、硫化氫等），嚴重威脅人員逃生；另一方面，若未能及時撲救，高溫火焰可能沿電纜橋架、通風管道迅速蔓延，引燃周邊設備。對于鋰電池火災，還存在復燃和爆炸風險，對滅火介質(zhì)的選型提出了特殊要求。

三、自動滅火系統(tǒng)技術架構

3.1 系統(tǒng)總體構成

煤礦充電硐室自動滅火系統(tǒng)通常由探測模塊、控制模塊、執(zhí)行模塊和聯(lián)動模塊四部分組成。

探測模塊包括溫度傳感器、煙霧探測器、氣體傳感器（氫氣、一氧化碳、甲烷）、火焰探測器、熱成像攝像儀等，實現(xiàn)對火災初期特征參數(shù)的全方位感知。部分先進系統(tǒng)還引入了視覺識別技術，可智能判別電池溫度異常、電解液溢出、明火產(chǎn)生等狀況。

控制模塊采用礦用防爆型控制器，接收探測信號后進行邏輯判斷，按預設策略發(fā)出滅火啟動指令，同時記錄報警信息并上傳至地面監(jiān)控中心。

執(zhí)行模塊即滅火裝置，包括儲氣儲罐、閥門、噴頭等，根據(jù)硐室規(guī)模和布局可選擇懸掛式干粉滅火裝置、超細干粉自動滅火系統(tǒng)、惰性氣體滅火系統(tǒng)等形式。

聯(lián)動模塊實現(xiàn)與充電電源、通風系統(tǒng)、應急門禁的聯(lián)動控制，火災確認后自動切斷充電電源、關閉風機（防止火勢蔓延）、開啟逃生指示燈。

3.2 關鍵技術與性能要求

探測響應時間是衡量系統(tǒng)性能的核心指標。煤礦井下環(huán)境要求系統(tǒng)能在火災初期（通常30秒內(nèi)）準確識別異常信號，避免因響應延遲導致火勢擴大。

滅火介質(zhì)選型需兼顧滅火效率與安全性。超細干粉滅火劑顆粒細、流動性好、具備電絕緣性能，噴射后通過物理覆蓋隔絕氧氣、化學抑制燃燒，10秒內(nèi)即可有效壓制初期火勢，且不會對電氣設備造成二次損傷。對于鋰電池專用充電硐室，需選用與電解液不發(fā)生反應的專用滅火介質(zhì)。

防爆與可靠性是所有井下設備的基本要求。系統(tǒng)各部件必須通過礦用產(chǎn)品安全標志認證（MA認證），具備防爆（ExdⅠMb）、防潮、耐腐蝕性能，適應井下惡劣環(huán)境。

3.3 系統(tǒng)類型與適用場景

根據(jù)充電硐室規(guī)模，自動滅火系統(tǒng)可分為兩類。對于小型硐室（≤50㎡），可采用懸掛式干粉自動滅火裝置，單體安裝、靈活布局，當環(huán)境溫度達到設定閾值（如68℃）時自動啟動。對于大型硐室或多車位場景，需采用集中式自動防滅火系統(tǒng)，分區(qū)控制閥門，實現(xiàn)多區(qū)域同步或選擇性滅火。

四、典型應用案例分析

4.1 運河煤礦單軌吊充電硐室綜合防滅火系統(tǒng)

濟寧能源運河煤礦創(chuàng)客中心于2024年完成了單軌吊充電硐室綜合防滅火系統(tǒng)建設。該系統(tǒng)依據(jù)山東省相關文件要求，實現(xiàn)了甲烷、溫度、煙霧、氫氣的在線監(jiān)測，并安裝了熱成像監(jiān)控裝置。關鍵技術突破在于實現(xiàn)了熱成像攝像儀與噴淋裝置的自動聯(lián)動——當監(jiān)測區(qū)域溫度達到設定值時，系統(tǒng)自動啟動噴淋滅火。同時，環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)和熱成像畫面被同步接入原有的單軌吊充電數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)，形成了更加全面的監(jiān)測監(jiān)控體系。

4.2 車集煤礦懸掛式干粉滅火裝置應用

河南能源永煤集團車集煤礦在26采區(qū)、南翼里段兩個充電硐室安裝了27套懸掛式干粉自動滅火裝置。裝置安裝在每個充電插銷正上方1至3米處，一個充電位配置一臺，68℃自動啟動。該裝置采用超細干粉滅火劑，具備電絕緣性能，可在10秒內(nèi)有效壓制初期火勢。為保障系統(tǒng)可靠運行，礦井專門制定了管理制度，明確充電硐室巡檢工為日常維護責任人，每日檢查裝置懸掛牢固性、壓力表指示、噴口通暢性等關鍵項目。

4.3 經(jīng)驗總結

從上述案例可以看出，成功的自動滅火系統(tǒng)應用具備以下共同特點：一是堅持“一硐一策”，根據(jù)硐室布局、設備類型、風險等級進行定制化設計；二是注重多參數(shù)融合探測，避免單一信號誤報或漏報；三是強化聯(lián)動控制，實現(xiàn)滅火與斷電、通風控制的協(xié)同；四是配套管理制度，確保系統(tǒng)持續(xù)可靠運行。

五、應用成效與發(fā)展趨勢

5.1 應用成效

自動滅火系統(tǒng)的推廣應用，顯著提升了煤礦充電硐室的火災防控能力。一是實現(xiàn)24小時全天候監(jiān)測，彌補了人工巡檢的空檔期；二是將滅火響應時間從分鐘級縮短至秒級，有效控制了初期火災；三是通過聯(lián)動控制，避免了火災蔓延和次生事故。部分礦井還將環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)接入原有監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)融合和集中管理。

5.2 發(fā)展趨勢

展望未來，煤礦充電硐室自動滅火系統(tǒng)將呈現(xiàn)以下發(fā)展趨勢。

智能化程度持續(xù)提升。人工智能視覺識別技術的應用，將實現(xiàn)對電池狀態(tài)、充電過程、環(huán)境異常的智能判別，分級推送預警信息，實現(xiàn)“預防為主、防滅結合”。

多系統(tǒng)融合不斷深化。自動滅火系統(tǒng)將與充電監(jiān)控系統(tǒng)、人員定位系統(tǒng)、通風控制系統(tǒng)深度融合，形成充電硐室安全管理的“一張網(wǎng)”。

專用滅火技術持續(xù)優(yōu)化。針對鋰電池火災特性的專用滅火介質(zhì)和噴射技術將不斷成熟，進一步提升滅火效率并降低二次損害。

標準體系日趨完善。隨著《煤礦安全規(guī)程》和相關政策的落地實施，自動滅火系統(tǒng)的設計、安裝、驗收、維護將有更明確的技術規(guī)范可循。

六、結論

煤礦充電硐室自動滅火系統(tǒng)是防范井下鋰電池充電火災事故的關鍵技術裝備。本文從火災風險分析、技術架構、典型案例等角度系統(tǒng)研究了該技術的應用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢。研究表明，集多參數(shù)探測、智能聯(lián)動控制、高效滅火于一體的自動滅火系統(tǒng)，能夠有效提升充電硐室的本質(zhì)安全水平。建議煤礦企業(yè)在系統(tǒng)選型時，充分考慮硐室規(guī)模、設備布局、風險特征等因素，選擇具備MA認證、技術成熟的產(chǎn)品，并配套完善管理制度，確保系統(tǒng)長期可靠運行，為礦井安全生產(chǎn)提供堅實保障。