煤矿井下中央变电所自动防灭火装置：结构、原理与安全价值
煤矿井下中央变电所作为矿井动力供应的核心枢纽，内部密集排布着高压配电装置、动力变压器、低压馈电开关等关键设备，承担着全矿井的电力分配重任。然而，井下潮湿多尘的特殊环境、设备长期高负荷运行的工况，使得线路老化、绝缘破损、接触电阻过大等问题极易引发电气火灾。据统计，电气火灾占煤矿火灾事故的40%以上，且井下空间封闭狭窄、热量烟雾易积聚，传统人工灭火方式响应延迟、风险高，一旦火情失控不仅会造成超千万元的设备损失，更可能引发瓦斯爆炸、供电中断等次生灾害，威胁矿井安全与人员生命。为此，安装由多部件协同运作的自动防灭火装置，成为落实煤矿安全规程、构建智能防控体系的核心举措。
一、装置核心构成及技术特性
自动防灭火装置以“监测-控制-执行-报警”为核心逻辑，由矿用本安型控制箱、矿用区域喷粉抑爆器、矿用火焰探测器、矿用温度控制器、矿用烟雾探测器及矿用声光报警器六大核心部件组成，各组件均具备矿用本质安全或隔爆性能，适配井下特殊环境要求。
（一）矿用本安型控制箱
作为装置的“中枢大脑”，矿用本安型控制箱采用防爆设计，防爆标志通常为“Exia I Ma”，可在瓦斯、煤尘爆炸危险环境中安全运行。其核心功能包括信号接收与处理、逻辑判断、指令发送及状态监控，能同时接入温度、烟雾、火焰等多类传感器信号，通过内置算法对数据进行交叉验证，有效降低高粉尘环境下的误报率（通常可控制在0.1%以下）。此外，控制箱具备定时自检、故障诊断与指示功能，可实时监测各组件运行状态，当出现传感器断线、抑爆器故障等问题时即时提示，同时支持自动与手动模式切换，便于井下人员就地干预。
（二）矿用区域喷粉抑爆器
该部件是灭火执行的核心单元，采用超细干粉作为灭火介质，通过管网全淹没或开放空间局部喷洒的方式作用于火情区域。其突出特性是响应速度极快，喷撒滞后时间≤15ms，喷洒完成时间≤150ms，能在火焰蔓延初期形成高浓度粉剂云雾，通过吸收火焰能量、终止燃烧链式反应实现灭火抑爆，且雾面持续时间≥5000ms，可有效防止复燃。抑爆器通常按保护区域分区布置，单台控制器可同时触发4个抑爆器，确保对变压器、电缆沟等重点部位的全面覆盖。
（三）矿用火焰探测器
作为火情早期识别的“前哨”，矿用火焰探测器采用本质安全型设计，响应时间≤5ms，可探测5m远处1烛光强度的火焰，能精准捕捉电气故障引发的微弱火花或初期火焰。其安装需避开设备散热口等干扰源，通常在变电所顶部及设备密集区多点布置，通过监测火焰特有的光谱信号实现快速报警，为灭火行动争取关键时间。
（四）矿用温度控制器
该部件负责实时监测环境及设备温度变化，可精准捕捉电缆过热、变压器异常升温等火灾隐患。其测量范围适配井下工况，输出4~20mA标准信号至控制箱，当监测温度超过预设阈值（如电缆温度达到80℃）时，立即触发预警。部分温度控制器采用分布式布置，可对电缆沟、设备接线端子等重点发热部位进行连续测温与定位。
（五）矿用烟雾探测器
针对井下电气火灾产生的大量有毒烟雾，矿用烟雾探测器能通过光学或离子感应原理实现精准监测，尤其对电缆燃烧产生的焦糊烟雾灵敏度极高。其采用防尘设计，可有效抵御井下高粉尘环境的干扰，当烟雾浓度达到报警阈值时，快速将信号传输至控制箱，与温度、火焰信号形成多重验证，提升火情判断的可靠性。
（六）矿用声光报警器
作为现场警示装置，矿用声光报警器具备强穿透力的声光信号输出功能，在井下嘈杂环境中，报警声强可达85dB以上，同时伴随高频闪烁灯光，能即时提醒现场人员火情位置，引导快速疏散。其触发信号直接由控制箱同步输出，确保报警与灭火动作的协同性。
二、系统工作流程与防控优势
（一）全流程自动响应机制
装置的运行遵循“预警-确认-灭火-报警”的闭环逻辑：首先，矿用温度控制器实时监测设备及环境温度，矿用烟雾探测器捕捉异常烟雾，矿用火焰探测器识别初期火焰，三类传感器将监测数据持续传输至矿用本安型控制箱；控制箱通过多信号融合算法进行逻辑判断，排除单一传感器误报干扰，确认火情后立即启动双重响应——一方面向矿用声光报警器发送指令，触发现场警示；另一方面向矿用区域喷粉抑爆器下达动作指令，快速喷射超细干粉扑灭火源。整个过程从火情探测到灭火完成仅需数百毫秒，远快于人工响应速度。
在特殊情况下，如控制箱检测到传感器故障，系统会自动切换至故障报警模式，同时保留手动控制功能，可通过现场操作面板启动抑爆器，形成双重保障。
（二）核心防控优势
1. 早期介入，遏制隐患：通过温度、烟雾、火焰多维度监测，实现“隐患预警-初期灭火”的全链条防控，能在火灾初起阶段（火势≤0.5m²）将其扑灭，避免火势扩大引发次生灾害。
2. 无人值守，安全高效：全程无需人工干预，既解决了井下变电所位置偏远、人员巡检滞后的问题，又避免了灭火人员直面高温、毒气与触电风险。
3. 精准定位，靶向灭火：通过分区布置的探测器与抑爆器，可精准定位火情位置，实现局部区域定向喷粉，在保障灭火效果的同时减少对未受损设备的影响。
4. 合规适配，稳定可靠：所有组件均通过煤安性能测试，符合《煤矿防灭火细则》及AQ系列标准要求，能适应井下潮湿、多尘、有爆炸风险的恶劣环境，设备平均无故障运行时间超过10000小时。
三、安装与维护的关键要求
（一）科学规划安装布局
装置安装需结合变电所设备分布特点，遵循“全面覆盖、重点强化”原则：矿用火焰探测器应在变压器、高压开关柜等关键设备上方1.5~2m处布置，间距不超过8m；温度控制器需紧贴电缆束及设备发热点安装，电缆沟内沿管线敷设感温线缆；喷粉抑爆器喷头应朝向设备密集区，确保粉剂覆盖无盲区；声光报警器安装在人员通道及操作岗位附近，保证警示可达性。
（二）常态化维护保障
日常维护需建立“日巡检、月校准、年检测”制度：每日检查控制箱运行指示灯、传感器防尘罩清洁度及抑爆器压力状态；每月通过标准信号源校准传感器灵敏度，测试声光报警器响度与亮度；每年开展全系统联动试验，模拟火情触发装置响应，检查各组件协同性，同时更换过期的灭火粉剂与备用电源。
四、安全价值与应用意义
在智能化矿山建设背景下，煤矿井下中央变电所自动防灭火装置的应用具有多重核心价值：从安全层面，其彻底改变了传统人工灭火的被动模式，将火灾防控响应时间从“分钟级”压缩至“毫秒级”，有效降低了电气火灾引发瓦斯爆炸、供电中断等重大事故的风险；从经济层面，可避免设备损毁、生产停滞造成的巨额损失，某矿实践表明，装置投入后成功遏制电缆短路火灾，直接减少损失800万元；从合规层面，完全满足《煤矿防灭火细则》对井下关键场所自动灭火设施的强制要求，为矿井安全验收提供核心支撑。
随着传感技术与联动控制技术的升级，自动防灭火装置正逐步实现与地面监控平台的联网对接，通过光纤环网将井下火情数据、设备状态实时传输至调度中心，实现“远程监测-智能预判-异地控制”的全流程管控，为煤矿井下供电系统筑牢消防安全防线。...
