保护矿用光缆免受机械损伤需从设计选型、敷设工艺、防护措施及日常维护等多维度入手,结合煤矿井下高振动、易碰撞、设备移动频繁等特点,采取针对性防护策略。以下是具体方法:
一、优选抗机械损伤的光缆结构1. 加强铠装层设计钢带 / 钢丝铠装:
选择 **MGTSV(钢丝铠装)或MGTS33(双层细钢丝铠装)** 型光缆,其金属铠装层可承受≥1000N 的侧压力,防止巷道片帮、设备挤压导致光缆变形。
钢带铠装适用于水平巷道,钢丝铠装更适合竖井或易受垂直冲击的区域。
非金属加强芯:
采用玻璃纤维增强塑料(FRP)替代传统金属加强芯,避免金属锈蚀影响结构强度,同时提升抗电磁干扰能力。
使用阻燃聚氯乙烯(PVC)或低烟无卤(LSZH)护套,硬度≥邵氏 65D,耐磨性能比普通护套提升 30%,可抵抗矿车轨道摩擦、工具碰撞等轻击。
特殊区域(如掘进工作面附近)可选用橡胶外护套,弹性好、抗撕裂,适应动态振动环境。
悬挂固定优化:
巷道内采用 **“U 型卡 + 橡胶垫”** 固定方式,间距≤0.8 米,橡胶垫可缓冲设备运行振动(如皮带运输机);
禁止将光缆与电缆、风管捆扎在一起,避免其他管线移动时拉扯光缆。
穿越障碍物处理:
光缆穿越巷道门、电缆沟时,需加装镀锌钢管保护套,管口打磨光滑并加橡胶密封圈,防止锐角划伤;
跨越轨道或运输皮带时,需从上方桥架通过,桥架高度≥2.5 米,或在轨道下方预埋钢管(内径≥光缆外径 2 倍)。
预留伸缩余量:
水平巷道每 100 米预留 5-10 米 “Ω 型” 伸缩弯,曲率半径≥1 米,适应巷道沉降或温度变化引起的拉伸;
竖井光缆底部设置弹簧缓冲装置,当井筒发生轻微沉降时,弹簧可吸收光缆纵向应力,避免直接拉断。
牵引与弯曲控制:
敷设时牵引力≤光缆额定值的 80%(如 MGTSV-12B1 牵引力≤2400N),使用张力计实时监测;
转弯处设置导向滑轮(直径≥光缆外径 20 倍),避免光缆与巷道壁硬性摩擦。
分层固定:
每隔 5 米用不锈钢钢带夹将光缆固定在井壁支架上,钢带与光缆间垫橡胶衬垫,防止金属直接挤压护套;
井底水仓上方 1 米处设置防坠落网,防止杂物坠落砸伤光缆。
防冲击设计:
斜井内光缆沿巷道顶部敷设,避开矿车运行区域;若必须沿侧壁敷设,需加装10mm 厚钢板防护罩(高度≥1.5 米),防止矿车掉道撞击。
临时加固:
掘进工作面后方 50 米范围内,光缆采用可移动支架悬挂,支架高度≥1.8 米,随工作面推进逐步前移;
靠近综掘机等移动设备的光缆,套重型橡胶波纹管(壁厚≥5mm),并在设备连接处预留活动余量(≥3 米)。
警示标识:
在易被机械碰撞的区域(如巷道交叉口、设备转弯处)设置反光警示条和警示牌,标明 “光缆区域 禁止碰撞”。
抗冲击外壳:
接头盒选用铸铝材质 + 防震胶垫,能承受≥5J 的冲击能量(相当于 5kg 物体从 10cm 高度坠落冲击);
终端盒安装在金属防爆箱内,箱体固定于巷道壁,周围用沙袋或防撞护栏隔离。
每周检查光缆悬挂是否松动、外护套有无磨损痕迹(如铠装层外露、护套发白),重点关注转弯处、接头点、设备附近;
使用红外热像仪检测光缆温度,异常升温(如局部温度高于环境 5℃以上)可能预示内部应力集中或接触热源。
每季度用光缆普查仪检测全程微弯损耗,发现损耗突变点(如≥0.5dB)立即排查是否存在机械损伤;
对竖井光缆每年进行一次张力测试,使用拉力计测量固定点间的应力变化,超过额定值 20% 时需重新调整固定装置。
储备应急抢修套件(包括抢修接头盒、快速熔接机、防爆电源),发生断裂时 4 小时内完成临时修复;
对重要通信干线(如主运输巷道光缆)设置冗余路由,主线路受损时可切换至备用线路,避免全矿通信中断。
智能监测系统:部署分布式光纤传感(DTS/DAS),实时监测光缆沿线的振动、温度变化,当检测到异常冲击(如矿车碰撞)时立即报警;
人员培训:对井下作业人员(如运输司机、掘进工人)进行光缆保护专项培训,禁止用工具敲击光缆、在光缆附近堆放重物。
机械损伤是矿用光缆故障的主要原因之一,需通过 **“结构强化 + 工艺优化 + 主动防护 + 智能监测”** 的立体化方案,将光缆从 “被动防护” 转为 “主动防御”。重点针对高风险区域(竖井、采掘面、运输巷道)实施分级防护,同时利用技术手段提升损伤预警能力,确保光缆在复杂机械环境中长期可靠运行。