矿用区域无轨胶轮车充电硐室自动灭火系统

一、 充电硐室火灾风险的特殊性与核心挑战

无轨胶轮车充电硐室的火灾隐患具有显著的特殊性，其复杂性远超过普通井下充电硐室。核心风险源于以下三个方面：

风险源集中且致灾机理复杂：硐室内密集布置高压充电桩、大容量电池组（包括锂电池和铅酸电池）、高低压电缆等。电池在过充、短路或机械滥用下极易发生“热失控”，链式反应释放大量热量和可燃气体（如氢气），火势发展迅猛。同时，高压系统容性负载产生的浪涌电流、线路老化、接触不良等问题，均是隐蔽而危险的引火源。

火灾发展迅猛，次生危害巨大：井下硐室空间相对封闭，通风受限。一旦起火，不仅燃烧速度快，更会迅速耗尽氧气并产生高浓度一氧化碳、硫化氢、氟化氢等有毒有害气体。高温和浓烟将迅速封锁逃生通道，严重威胁人员生命；燃烧产生的有毒烟气和腐蚀性物质也会对邻近设备造成毁灭性二次损害。

二、 智能防灭火系统整体架构设计

针对上述挑战，一套行之有效的自动灭火系统必须遵循“探测早、定位准、响应快、抑制强、联动智”的原则，构建多层次、全耦合的立体防护体系。

三、 关键技术模块与选型分析

1. 多维度融合探测技术

早期、可靠的探测是成功灭火的前提。系统应采用多传感器融合技术，克服单一探测方式的局限：

温度探测：在电池舱、充电机柜内部及上方布设点式感温探测器或分布式光纤测温系统，实时监测温升速率，捕捉热失控初期特征。

气体与烟雾探测：安装本安型氢气传感器和烟雾传感器。氢气是锂电池热失控的早期标志性产物，其探测比感烟更为超前。

视觉与火焰探测：加装矿用防爆热成像摄像仪，直观显示热源分布与温度场变化，并与自动喷淋装置联动，实现可视化精准灭火。

2. 灭火介质与装置选型

灭火介质的选择是系统效能的关键，需兼顾灭火效率、安全性与设备兼容性。井下环境对装置的防爆性（要求具备ExdⅠMb等级）和MA认证有强制性要求。

对于井下环境，推荐采用“分区防护、介质适配”的策略：在电池充电区、储能区等核心部位采用全氟己酮或高压细水雾系统；在电缆通道等区域可采用超细干粉系统。考虑到井下电气安全的重要性，机械式无电无压自动灭火装置作为一种本质安全型选择也得到应用，它不依赖外部电源，通过感温管物理启动，可靠性极高。

3. 智能联动与集中控制

系统不应是孤立的，必须深度集成到矿井整体安全监控网络中。

自动联动：确认火情后，系统应在秒级内自动启动灭火装置，并同步切断充电电源、启动声光报警、关闭防火门，必要时可联动调节通风系统风向，防止有毒烟气扩散。

集中控制：所有探测数据、视频画面和灭火状态应上传至地面集中控制中心。如安徽钱营孜煤矿的项目所示，通过在地面安装控制软件，可实现充电硐室的“远程监控、远程对话、远程控制”，极大提升了应急响应效率和管理水平。这标志着充电硐室安全管理从本地分散控制向地面远程集控的智能化飞跃。

四、 系统应用实践与效能分析

国内先进矿山已在此领域开展了卓有成效的实践。例如，运河煤矿在单轨吊充电硐室项目中，成功集成了甲烷、温度、烟雾、氢气在线监测与热成像自动喷淋联动系统，并将所有数据并入现有监控平台，实现了安全管理的数据融合与闭环。钱营孜煤矿则通过公开招标，系统地建设井下充电房集中控制系统，其技术规格明确要求包含氢气、火焰、烟雾、温度传感器及自动灭火装置，并强调远程控制功能，为行业提供了标准化、可复制的建设蓝本。

实践表明，一套设计科学的自动灭火系统能将火灾控制在萌芽阶段，其价值远超设备本身：

安全效益最大化：为人员逃生和外部救援赢得宝贵的“黄金时间”，从根本上杜绝重大伤亡事故。

经济效益显著：避免昂贵的充电设备、车辆电池组及硐室基础设施因火灾而损毁，减少因生产中断造成的巨大损失。

管理效能提升：推动矿井安全管理从“被动响应”向“主动预警、智能处置”的数字化转型，是建设“智慧矿山”、“透明矿山”不可或缺的安全基石。

五、 结论与展望

煤矿井下无轨胶轮车充电硐室的自动灭火系统，是一个涉及火灾科学、电气工程、自动控制与矿山安全等多学科交叉的复杂安全工程。其成功设计与应用的关键在于：深刻理解电池及电气火灾的特殊性；构建多维度、冗余可靠的早期探测网络；选择与保护对象及井下环境高度适配的灭火技术与介质；最终通过智能联动与集中控制，将灭火系统无缝嵌入矿井整体的智能化安全生态。

未来，随着物联网、大数据和人工智能技术的进一步渗透，充电硐室防灭火系统将向着“预测性维护”的方向发展。系统不仅能灭火，更能通过对充电过程数据、电池健康状态、环境参数的持续分析，预测潜在风险，实现真正的“防消结合，预防为先”，为煤矿的极致安全与高效运营构筑坚不可摧的“数字防火墙”。