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矿用光纤电缆布线,哪些细节能防故障?

2025-11-25 09:25:18
作者:翊成网络g

在矿山智能化建设中,矿用光纤电缆作为数据传输的“神经网络”,承担着监控系统、自动化设备、通信终端等核心设备的信号传输任务。然而,矿山环境的特殊性——井下高湿高尘、顶板垮落风险、机械冲击,露天矿的极端温差、风雨侵蚀、车辆碾压,使得光纤电缆布线成为故障高发环节。统计数据显示,矿山光纤通信故障中,60%以上源于布线环节的细节疏漏,如弯曲半径不足导致的信号衰减、固定不牢引发的机械损伤、防护缺失造成的腐蚀老化等。因此,掌握布线过程中的关键细节,是降低故障发生率、保障通信稳定的核心。本文将从布线前的环境勘察、路由规划,到布线中的材质适配、安装规范,再到布线后的检测维护,全面梳理矿用光纤电缆布线的防故障细节,为矿山通信系统建设提供技术支撑。


布线前的精准筹备是防故障的基础,核心在于“摸清环境、选对方案”,避免因前期规划不足导致后期频繁返工。矿山环境差异极大,井下掘进面与回采面的工况不同,露天矿采场与排土场的风险点各异,必须通过全面勘察明确布线环境的核心风险,才能针对性制定布线方案。


环境勘察需重点关注三个维度:一是空间与力学环境,井下需测量巷道断面尺寸、顶板稳定性、支架间距,明确是否存在顶板淋水、底鼓、片帮风险;露天矿需标注车辆通行路线、重型设备作业区域、边坡稳定性情况,避免布线区域遭受机械碾压或边坡垮塌冲击。二是介质环境,检测井下空气中的瓦斯浓度、湿度(通常达90%以上)、粉尘成分,判断是否存在酸性水侵蚀;露天矿需收集当地极端温度(-30℃至40℃)、降雨雪量、紫外线强度等数据,为防护措施选择提供依据。三是电磁与干扰环境,排查布线路径附近的高压电缆、变频器、破碎机等强干扰设备,确定安全间距,避免电磁干扰影响信号传输。某煤矿在掘进巷道布线前,因未勘察到顶板存在局部淋水点,导致电缆接头长期受水侵蚀,运行3个月后出现信号中断,返工成本增加近万元。


路由规划需遵循“安全优先、便捷维护、避开风险”的原则。井下布线应优先选择顶板稳定、无淋水的巷道腰线以上区域,与动力电缆保持0.3米以上的安全间距,且不得与风管、水管等管线共用支架,防止管线泄漏或坠落损伤电缆;掘进面的临时布线需避开掘进机作业半径,采用随掘进进度分段延伸的方式,避免电缆被机械拉扯。露天矿布线应沿道路两侧或围栏边缘敷设,远离爆破区域与重型设备作业区,若需穿越采场道路,需采用穿管埋地方式,埋深不低于0.8米,并设置明显警示标识。同时,路由规划中需预留“检修通道”,每隔50米设置一个电缆预留段(长度1-2米),便于后期设备移动或电缆修复时使用,避免因长度不足导致接头过多,增加故障风险。


材质与配件的适配是布线防故障的核心环节,不同工况需选用具备对应防护性能的电缆与配件,从源头提升布线系统的可靠性。矿用光纤电缆的选型需严格遵循《煤矿安全规程》,优先选用取得MA矿用产品安全标志的产品,其外护套材质、加强件结构、光纤类型需与工况匹配。


井下高湿高尘、有瓦斯爆炸风险的区域,应选用“阻燃聚氯乙烯(PVC)外护套+芳纶加强件”的矿用阻燃光纤电缆,这类电缆具备良好的阻燃性能,遇火不产生有毒气体,且芳纶加强件的抗拉强度可达1500N,能抵御轻微的机械拉扯;对于淋水严重或有酸性水侵蚀的巷道(如回采工作面),需选用“聚乙烯(PE)内护套+聚氨酯(PU)外护套”的双重防护电缆,PU材质的耐腐蚀性是PVC的3倍以上,可有效抵御酸性水侵蚀。露天矿布线则需选用“耐候性PE外护套+钢丝加强件”的电缆,耐候性PE能抵抗紫外线照射与极端温差,避免外护套老化开裂,钢丝加强件则能提升电缆的抗碾压性能,防止车辆意外碾压导致光纤断裂。


配件的选择同样不可忽视,接头、端子、支架等配件的质量直接影响布线可靠性。井下电缆接头需选用矿用隔爆型光纤连接器,其防护等级不低于IP68,能有效隔绝瓦斯与粉尘,避免接头处因电弧引发安全事故;露天矿接头需采用防水密封接头,配合热缩管进行双重密封,防止雨水渗入导致信号衰减。电缆支架应根据安装位置选择——井下巷道选用角钢支架,间距不超过1.5米,支架需固定在顶板锚杆上,避免随巷道变形移位;露天矿选用混凝土支架或镀锌钢支架,支架底部需固定在混凝土基础上,防止风雨导致支架倾斜。此外,穿越巷道拐角或设备区域时,需选用弧形电缆护管,避免电缆直接接触尖锐物体导致外护套破损。


布线过程中的规范操作是防故障的关键,每一个细节的疏漏都可能成为后期故障的隐患,核心需把控“弯曲半径、固定方式、接头处理”三大要点。光纤的核心是玻璃纤芯,直径仅几十微米,过度弯曲会导致纤芯断裂或信号衰减,因此布线过程中必须严格控制弯曲半径——矿用光纤电缆的静态弯曲半径不得小于电缆直径的15倍,动态弯曲半径不得小于20倍。例如,直径10mm的电缆,静态弯曲时半径需大于150mm,动态(如设备移动导致的弯曲)时需大于200mm。在巷道拐角、电缆盘放区域,需采用专用的弧形导向件,避免电缆直接弯折,同时禁止将电缆缠绕在支架上或挤压在设备缝隙中。某金属矿在井下布线时,因施工人员将电缆直接弯折绕过设备,导致弯曲半径仅50mm,运行1个月后该段电缆的信号衰减量从0.2dB/km升至1.5dB/km,远超正常范围。


电缆固定需“牢固可靠、受力均匀”,避免因松动导致电缆晃动磨损。井下巷道内,电缆需采用不锈钢扎带固定在支架上,扎带间距不超过50cm,固定时需预留2-3mm的活动余量,避免温度变化导致电缆热胀冷缩时被拉断;在掘进面等振动较大的区域,需采用弹性扎带,吸收设备振动产生的冲击力。露天矿架空布线时,电缆需通过绝缘子固定在电杆上,间距不超过3米,且需在电杆两侧预留下垂弧度(每100米下垂0.5米),防止大风或温度变化导致电缆受力过大。对于埋地布线,除保证埋深外,需在电缆上方铺设警示带与30cm厚的黄沙,黄沙能减少石块对电缆的挤压,警示带则可防止后期施工误挖。


接头处理是布线过程中技术要求高的环节,接头处的损耗与防护直接决定通信质量。矿用光纤电缆的接头需采用“熔接+密封”的双重工艺,熔接前需用专用酒精棉清洁光纤端面,去除油污与粉尘,熔接时需确保纤芯对准精度在0.1μm以内,熔接损耗控制在0.1dB以下;熔接完成后,需将接头放入矿用隔爆接线盒内,盒内填充防水密封胶,接线盒的进出口需用密封套封堵,防止水尘进入。露天矿的接头除上述措施外,还需在接线盒外部加装防晒防雨罩,避免紫外线与雨水导致接线盒老化。同时,每个接头需做好标识,标注接头位置、熔接时间、熔接损耗等信息,便于后期故障排查。某煤矿因接头熔接时纤芯对准偏差较大(达0.5μm),导致该段线路频繁出现信号中断,经排查后重新熔接接头,故障彻底解决。


布线后的检测与维护是防故障的“一道防线”,通过全面检测及时发现隐患,通过定期维护延长电缆使用寿命。布线完成后需进行“三段式检测”:一是光功率检测,使用光功率计测量整条线路的光功率衰减,确保每公里衰减量符合设计要求(矿用光纤通常≤0.3dB/km);二是OTDR(光时域反射仪)检测,通过OTDR曲线排查线路中的隐性故障,如光纤微弯、接头松动等,定位精度需达到1米以内;三是环境适应性检测,井下线路需进行气密性测试,向接线盒内充入压缩空气,观察压力变化,确保无泄漏;露天线路需进行高低温循环测试,模拟极端温度环境,检查电缆外护套与接头的稳定性。


日常维护需建立“定期巡检+动态监测”机制。井下巡检每周至少1次,重点检查电缆外护套是否破损、支架是否松动、接线盒是否漏水,对于掘进面等动态区域,需随掘进进度同步巡检;露天矿巡检每两周1次,关注电缆是否被车辆碾压、外护套是否老化开裂、接头防雨罩是否完好。同时,利用矿山通信监控系统对光纤线路的光功率、衰减量等参数进行实时监测,设置阈值报警功能,当参数超出正常范围时,系统自动发出报警信号,运维人员可根据报警信息快速定位故障位置。此外,需建立电缆台账,记录电缆的布线位置、型号规格、安装时间、维护记录等信息,实现全生命周期管理。


针对特殊工况的故障预防需采取“针对性措施”。对于井下爆破区域的电缆,需采用穿管防护,管道选用高强度无缝钢管,钢管固定在远离爆破点的稳定岩体上,避免爆破冲击波导致电缆损伤;对于露天矿冬季严寒区域,需选用耐低温电缆(工作温度-40℃),布线时避免电缆被冰雪覆盖,必要时对电缆进行伴热保温,防止电缆外护套因低温变脆开裂;对于矿山智能化设备集中区域(如综采工作面),电缆需与设备的运动部件保持安全距离,采用伸缩式电缆拖链,避免设备移动时拉扯电缆。


综上所述,矿用光纤电缆布线的防故障核心在于“细节把控”,从布线前的环境勘察、路由规划,到布线中的材质适配、弯曲半径控制、接头处理,再到布线后的检测维护,每一个环节的细节都直接影响线路的可靠性。矿山企业需摒弃“重施工、轻细节”的误区,建立标准化的布线流程,加强施工人员的技术培训,确保每一项规范都落到实处。同时,结合矿山的具体工况,针对性制定防故障措施,才能有效降低光纤线路的故障发生率,保障矿山通信系统的稳定运行,为矿山智能化生产提供可靠的通信保障。


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