智慧矿山建设中，井下巷道行车承担着物料运输、设备吊装等核心任务，但其运行环境存在瓦斯（爆炸浓度 5%~16%）、煤尘（爆炸浓度 30~500g/m³）等高危因素，且空间狭窄（巷道宽度 3~5 米）、湿度高（相对湿度≥90%），传统行车需从电气本质安全化、机械防爆强化、智能监控升级、环境适应性优化四个维度进行系统性防爆改造，确保在 I 类爆炸性气体环境（煤矿瓦斯气体）中安全运行。
一、电气系统本质安全化改造
（一）防爆电机与驱动系统
电机选型与结构选用Ex d IMBT4 级隔爆型电机（适用于煤矿井下，温度组别 T4，表面温度≤135℃），外壳采用高强度铸铁（壁厚≥10mm），接合面宽度≥12.5mm，间隙≤0.05mm，杜绝内部火花外泄。针对巷道坡度（通常≤15°），电机功率提升 20% 以应对重载启动，同时内置 PTC 温度传感器，温度超过 120℃时自动切断电源。
电气元件防爆处理控制器、接触器等采用本质安全型（Ex ia IIC T6）或增安型（Ex e I），接线盒使用防爆格兰头密封（电缆外径公差 ±0.5mm），内部导线采用无卤低烟阻燃电缆（燃烧时烟雾透光率≥60%），绝缘层厚度增加 30% 以抵抗潮湿环境下的爬电风险。
（二）防爆供电与接地系统
电源隔离设计引入防爆隔离变压器（变比 1:1，容量 1.5 倍额定功率），初级侧与次级侧电气间隙≥8mm，配合浪涌保护器（响应时间≤20ns），防止电网波动引发电火花。控制电路电压降至 24V DC 本质安全等级，能量限制在火花无法点燃瓦斯的阈值以下（电感≤1mH，电容≤100μF）。
全系统接地保护行车金属框架设置 4 处独立接地端子，通过 40×4mm 镀锌扁钢与巷道接地网连接（接地电阻≤1Ω），车轮轴端安装导电碳刷（接触电阻≤50mΩ），实时导除运行中产生的静电（人体静电防护限值≤100V）。
二、机械结构防爆强化设计
（一）传动系统抗火花改造
摩擦部件处理齿轮箱采用铜基合金齿轮（含铜量≤60%，硬度 HB≤200），齿面喷涂二硫化钼涂层（摩擦系数≤0.15），降低啮合时的火花风险；链条传动加装聚甲醛导链板（阻燃等级 V-0），避免链条与导轨金属碰撞。
制动系统优化采用电磁失电制动器 + 液压缓冲器组合，制动盘表面粗糙度 Ra≤1.6μm，防止制动时摩擦生热（温升≤80K）；刹车片使用无石棉树脂基材料（摩擦系数 0.35~0.45），并在制动器外壳开设导流槽，加速热量扩散。
（二）防爆外壳与防护设计
整体密封结构驾驶室与控制箱采用双层防爆壳体（间隙 5mm，填充惰性气体），防护等级达 IP66，可承受 0.8MPa 的爆炸压力冲击；观察窗使用 3 层夹胶玻璃（内层钢化玻璃 + 中间 PVB 膜 + 外层防爆膜），抗冲击强度≥50J。
运动部件防尘防水车轮轴承采用双唇型丁腈橡胶密封圈（邵氏硬度 70A），配合迷宫式密封环（间隙 0.3mm），阻止煤尘（粒径≤50μm）与地下水（矿化度≥1000mg/L）侵入；钢丝绳表面涂抹锂基润滑脂（滴点≥180℃），形成 50μm 厚防护膜，减少锈蚀断丝风险。
三、智能监控与安全保护升级
（一）环境风险实时监测
多参数传感器集成行车前端安装瓦斯传感器（检测精度 0.1% LEL）与粉尘浓度传感器（量程 0~2000mg/m³），当瓦斯浓度≥0.5% 或粉尘浓度≥100mg/m³ 时，触发声光报警（声强≥85dB）并限制行车速度至 0.5m/s；顶部加装红外热像仪，实时扫描电机、电缆接头等热点（温度异常≥10℃时自动标记）。
防爆摄像头与远程控制配置 360° 防爆摄像头（防爆等级 Ex d IMB，分辨率 1080P），通过矿用光纤环网将视频信号传输至地面控制中心，操作人员可在 500 米外通过防爆遥控器（发射功率≤10mW）实现点动控制，紧急情况下一键触发安全制动距离≤1.5 米（时速 1m/s 时）。
（二）故障诊断与应急处理
智能防爆 PLC 系统采用本安型 PLC（输入输出点数≥32），内置故障树诊断算法，可识别 20 种以上异常状态（如钢丝绳断丝≥3 根 / 股、制动片磨损≥3mm），并通过 RS485 总线向巷道应急广播系统发送预警信息（响应时间≤2 秒）。
防爆应急电源配备独立锂电池组（容量 20Ah，本质安全型），断电后维持照明、传感器及通讯设备运行 30 分钟，确保故障排查期间的安全防护不中断。
四、环境适应性与材料选型
（一）耐腐蚀性设计
表面处理工艺钢结构件采用热浸镀锌 + 环氧树脂喷涂（总厚度≥150μm），盐雾试验寿命≥1000 小时；铝合金部件经阳极氧化处理（氧化膜厚度≥25μm），可抵抗井下硫化氢（浓度≤20ppm）的腐蚀。
密封材料优选所有密封垫采用氟橡胶（FKM）（耐温 - 20℃~200℃，耐油耐酸），压缩永久变形≤15%，替代普通橡胶垫（井下环境寿命仅 3 个月），确保长期潮湿环境下的密封性。
（二）空间紧凑化设计
针对巷道限高（通常≤3.5 米），行车采用低矮型桁架结构（高度较常规降低 25%），起升机构集成于车架内部，通过链条导向轮优化布局，实现 3 米巷道内的无干涉运行，同时满足最大起重量 20 吨的作业需求。
五、改造实施与验证要点
防爆认证合规性所有防爆部件需取得MA 矿用产品安全标志认证，整机通过国家防爆电气产品质量监督检验中心的防爆性能测试（包括外壳耐压试验、内部点燃不传爆试验），并在巷道模拟环境中进行 30 天试运行（累计运行 500 小时无故障）。
操作人员培训开展专项培训，重点掌握防爆设备操作禁忌（如带电开盖、使用非防爆工具）、传感器报警后的处置流程（先停机后汇报），并通过模拟瓦斯爆炸场景的应急演练，确保响应时间≤10 秒。
结语
智慧矿山井下巷道行车的防爆改造，并非单一部件的替换，而是涵盖电气、机械、控制、材料的系统性工程。通过本质安全型电气设计杜绝火花隐患，强化机械结构抵抗环境侵蚀，集成智能监控实现风险预判，最终构建 “预防 - 监控 - 应急” 三位一体的防爆体系。随着 5G+AI 技术在矿山的应用，未来改造将进一步融合无人机巡检、数字孪生监控，实现防爆行车的全生命周期管理，为井下安全生产提供更可靠的装备保障。选择具备矿用防爆资质、丰富井下设备改造经验的供应商，并在设计阶段充分考虑巷道曲率半径（最小 5 米）、轨道铺设精度（水平偏差≤3mm/m）等现场条件，是确保改造效果的关键前提。
公司网址：www.sllongmendiao.com
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