露天矿用电动轮汽车典型火灾事故发生原因和处理措施

张伟旗

(江西铜业集团铜材有限公司，江西 贵溪 335424)

露天矿用电动轮汽车典型火灾事故发生原因和处理措施

张伟旗

(江西铜业集团铜材有限公司，江西 贵溪 335424)

列举了德铜多年来大型露天矿用电动轮汽车典型火灾发生原因和处理措施，介绍了防火预警系统、车用自动及紧急灭火系统。

典型火灾事故； 露天矿用电动轮汽车； 发生原因和处理措施； 防火系统研发

0 前言

江西德兴铜矿(简称德铜)采用七十多台大型电动轮汽车进行采矿作业[1]。电动轮汽车技术先进、机动性强，但使用工况恶劣，火灾事故率高，经济损失巨大，一直是大型矿用电动轮汽车安全性研究的关键。

1 矿用电动轮汽车火灾特点

构成火灾事故的三大要素是必须同时具备高温、可燃物及足够的空气三个燃烧条件。

电动轮卡车柴油发动机功率及耗油量大，涡轮增压器温度高达550～600 ℃，排气歧管、消音器、排气管及厢斗排烟箱等均为高温零部件；轮马达、半液压制动状态下或活塞卡滞的摩擦制动盘、电制动状态下的电阻栅、“热剥离”轮胎、后悬挂上部球头螺栓、后悬挂拉绳或平衡器与轮胎摩擦均易起火；电缆头接触不良、线束或板件短路、电器柜及主整流器等产生过热；高压设备、接触器触头分离、主电缆及线束磨破会产生电火花。以上这些构成了点火源。液压油、柴油、发动机油、齿轮油、黄油等油料；液压油箱、油泵、蓄能器、各种阀、举升油缸、各部管路及接头等；动力电缆、液压胶管、轮胎、通风管、橡胶管、连接皮套、线束、密封圈等橡胶件；驾驶室内饰等构成易燃物。

易引起火灾的季节特点是以高温酷暑的6～8月和天干物燥的11月居多。火灾的作业时段特点是以中晚班居多。易着火点和主要部位的发动机(含涡轮增压器、排烟管、油管及包布)、后轮(含轮马达和轮胎)及前轮(含前轮毂和轮胎)等高温区，分别占32.5%、26.5%和13.3%，合计占总数的72.3%[2]。火灾事故主要特点是面积大，速度快，突发性和偶然性大，危害性极大。

近年来，国内外大型露天矿山和水电工程电动轮汽车引发火灾以液压系统着火次数最多，火势凶猛，扑救难，轻者烧毁液压油管、通风软管、橡胶管、电气元件、高低压电缆，造成停机检修；重者烧毁励磁机、交流发电机或发动机等，甚至危及车辆终极寿命，其破坏力、财产损失及危害性则远远大于其它车辆，动辄给企业造成少则数千，多则数百万元以上的经济损失。

2 典型火灾原因及处理

2.1 发动机部位起火事故

某车在爬坡时发动机部位起火，由于启用自动灭火装置无效，火势迅速蔓延，且将车体楼梯封住，另一台靠近的电动轮汽车司机将该司机接出。火灾事故原因是由涡轮增压器和排气歧管高温引起的。

发动机部位起火时，司机应迅速启动自动灭火系统灭火；可采用红外测温仪，到作业现场定期或不定期测定电动轮发动机在重负荷连续工作工况下的最高温度，特别是针对运转接近寿命终期的发动机，一旦超过规定数值，必须严格按有关技术要求排除故障，恢复技术状态；必要时，更换发动机总成，杜绝超高温发动机继续运转作业；宜将电动轮风管改为不锈钢管制作，定期更换已报废油管；接班点检时，司机要排查自动灭火系统的压力、小氮气瓶、管路、接头、销子、开关等是否正常，必须保持发动机部位清洁，不得有油污或破布，运行中若听到涡轮增压器噪音要及时停车，夜间注意观察涡轮增压器是否烧红；维修人员必须排查排气歧管、涡轮增压器正常与否，及时更换已损坏的涡轮增压器轴承和排气歧管。

2.2 轮马达起火事故

2.2.1 轮马达冒火

某车重车下坡时轮马达突然冒火，且时而无电制动、无牵引现象。引起该故障的主因是碳刷磨损严重；碳刷架松动摩擦到转子；绝缘带烧坏，或转子拉弧；频繁使用工作制动，导致制动盘摩擦发红；温度过高，引起油管爆裂而漏油，造成轮马达冒火，烧坏转子和定子等。由于受轮马达罩遮挡的影响，扑救困难、时间长，极易烧损制动油管和制动器油封而加剧火势，若扑救不及时，会引起轮胎起火，事故损失大。

处理时必须尽快停车，并尽可能将车辆停放在平路上，由于停车后不可使用轮制动锁和手制动，必须给上停车制动；使用人工的手提灭火器灭火，立即求救消防车；若车辆当时在坡道上，必须做好防止溜车的措施。

2.2.2 左右轮马达起火

某车空车途中，发现有抱闸现象，停车制动灯亮，急踩工作制动，车辆行驶至坡底时，电气故障报警，立即停车检查，发现左右轮马达起火，立即采用手提灭火器灭火。引起该事故的主因是车速过快，而司机经验不足，踩工作制动产生过流电压导致左右轮马达起火。

必须正确使用工作制动，在采用动力制动将车速降至5 km/h以下后，方可使用工作制动，以避免制动盘摩擦过热产生高温而引发火灾。

2.2.3 轮马达着火

某车在下至堆场坡底时，司机发现左边轮马达处冒火、电制动失效，疑是油管破裂后液压油喷至轮马达上而引起的火灾，立即点踩工作制动停车，将车熄火，向值班段长报告后，先自行用干粉灭火器灭火，并与随后赶到的消防车共同将火扑灭。引起该事故的主因是轮马达长期高负荷作业，电机内部的温度过高，绝缘层已破坏。

维修工段必须排查并恢复所有轮马达的过热、过流等保护装置，加强轮马达的维护工作。

2.3 排气管右侧起火事故

某晚班车突然听到发动机异响较大，立即停车，但发动机熄火未果。因当时未配对讲机，司机在卡调操作屏上启动“发动机故障”按钮后，下车用手电检查发动机底部，未发现异常，此时排气管右侧起火，相隔发动机故障时间仅4分钟，火势迅速蔓延，3分钟后整车陷入火海，其发动机着火后又自动熄火，而消防车于凌晨才将火熄灭，损坏部件有：驾驶室总成、控制柜总成、全车线路及电缆等。

本次火灾由于左后涡轮增压器泵轮端轴断裂，导致机油进入发动机左后4个缸，机油在缸内燃烧使发动机熄不了火，燃烧不完全柴油或机油进入排气管道进行二次燃烧，使排气管温度在短时间内骤升，高温油液从排气管道的接缝处起火和滴落至设备的其它部位，继而烧破柴油管、液压油管或通风管，使柴油或液压油喷出，加剧了火势，并向整车蔓延，造成底特律149发动机可能发生“飞车”而无法熄火，扑救火灾难，甚至导致整车起火。

整改措施：司机在运行中若听到涡轮增压器异音要及时停车，夜间还要观察涡轮增压器是否烧红；提高左排气管位置，尽量增大其与电缆的间隙，采用进口石棉包裹靠近排气管的电缆等；在柴油箱出口附近的适宜位置加装截止阀；加强岗位技能培训，使司机掌握紧急状态下的应急技能；做好防火专项检查，确保灭火系统的可靠性；完善通讯工具配备，且规范使用。

2.4 右前轮胎起明火事故

某司机晚班突然闻到驾驶室内有皮臭味，疑是对讲机电线接触不良，打开驾驶室玻璃后臭味消失，下车检查无异常。重车行驶时右前轮冒浓烟燃烧。其主因是轮毂轴承已碎裂，破坏了轮毂的滚动轨迹，制动盘与制动器之间产生机械摩擦和高温，损坏制动器油封，使液压油外泄至高温制动盘上而引起火灾；该司机责任心不强，得知125转盘处有一轮毂轴承调整垫片掉出后，未认真排查车辆，班检不到位；车辆异常且难以自行判断时，该司机未及时向工段和调度汇报。

轮胎着火的施救程序是不允许使用灭火器靠近扑救，救援人员只能远距离用水炮和消防水枪喷射灭火，利用消防车长时间喷水降温；司机发现车况不好时，必须及时向工段报告；加强班前点检，排查悬挂螺栓、拉绳、平衡器销子、锁片、固定螺栓及润滑状况，检查轮胎是否热剥离或鼓包；司机作业中要随时注意车辆的异常状况，感觉悬挂异常或闻到轮胎异味，必须及时停车排查。

2.5 驾驶室平台着火及侧翻事故

某车辆自动熄火，后充气启动作业，车辆行驶约200 m，又自动熄火，充完气后又继续作业装载了第14车岩石拉往排土场，行至卡调楼边斜坡时汽车断牵，司机立即上轮制动锁、停车制动后，发现驾驶室平台冒出一股浓烟且夹杂着火苗，司机赶紧用对讲机向值班段长汇报，三分钟后车辆后溜约30 m，撞到山边产生侧翻。引起该事故的主因是发动机曲轴箱压力高使摇臂罩垫子冲坏，冲出的机油迅速流至发动机排气歧管的高温表面，引起机油燃烧而发生火灾；发动机未熄火，致使机油和液压油等喷射得较多，火势较猛；发动机着火燃烧，烧断了轮制动锁控制线，致使轮制动锁失效，而陡坡重车则难以制停车辆。

为防止喷油引燃，宜选用耐高温达800 ℃的高密度抗燃石棉布，将排气烟道特别是靠近液压泵组的中部全部包扎起来，再用喉箍固定好，使整个烟道不露金属表面，即使有油液喷至烟道上也无妨，其只会冒烟、不起火；维修工段应改进停车制动装置，防止车辆溜车，改进底特律149发动机，消除事故隐患；定期采用高温、高压冲洗发动机表面，保持发动机排污管和曲轴箱通风软管的完好；车辆大修时，更换汽车排气总管；汽运工段要加强司机的责任心教育及事故应急演练；加强点检，彻底杜绝跑、冒、滴、漏等现象；确保安全设施的完好，生产现场应增设1台泡沫消防车。

2.6 电气跳火烧毁电气柜事故

某司机晚班驾驶作业，突然一股难闻的焦臭味扑鼻而来，立即停车检查，发现发动机后端的电气柜已起火，由于电动轮自动灭火系统及手提灭火器均已失效，直至消防车赶到后，方将大火扑灭。引起该事故的主因是电瓶至充电发电机导线长期使用或未按规程更换，造成线路老化损坏，绝缘强度降低，引起瞬间漏电短路，产生跳火引燃因油路渗漏形成的油雾，导致电气柜烧毁。

必须加装充电发电机至电瓶之间线路的保护装置；改进电动轮汽车的灭火装置；改进风筒布；利用水箱的水，加装一个泵，以备紧急灭火时用；各机电班组加强日常检查；车辆灭火装置、通讯设施尽快完善；定期更换车辆所用的油管等。加强设备日检，做好机台文明卫生及“无泄漏”工作等，且将具体责任落实到人。

2.7 电阻栅和电控柜冒火事故

某司机中班驾驶刚做完100小时保养的大车发现车辆电阻栅与电控柜处冒火，将车辆熄火后，立即向值班调度及工段值班段长报告，且利用卡调报警系统报警。因该司机事发后始终未启动自动灭火装置，火势迅速蔓延至整个电控柜及驾驶室后部。后经4辆矿消防车合力扑灭了车内余火且进行了喷水降温处理，整个灭火时间约10分钟。其主因是该司机采取应急措施不当，未启动自动灭火装置；柴油泵出口燃油泄漏，由周围部件产生的火花或高温点燃油引起火灾。

维修工段必须常排查电阻栅是否有断格；规范车内电线电缆和管路布置，用进口石棉包扎好排气管，保证油管不漏油；应改进部分油管的走向，尽量采用硬管，且使其尽可能绕开高温区；高温区油管也应加装防护装置，以防止油液喷至高温区；维修工段应改进自动灭火系统操作开关，将其统一安装于驾驶室内的最适宜位置，且在易起火的相应位置加装自动感应系统；汽运工段要加强对司机的应急教育，电动轮着火后的正确应急救援措施是：报警→车子熄火→启动自动灭火系统→掩车→救火；为确保车辆的完好，维修工段必须加强对车辆的巡检、维护及保养。

2.8 驾驶室保险着火事故

某司机中班驾驶途中闻到皮臭味，立即将车子靠边熄火，但电源用钥匙和大灯关不了、雨刮器自动工作、座椅后面保险处冒烟，该司机立即向值班段长报告，1分钟后车辆突然自行启动，该司机赶紧下车关总电源未果，按下紧急熄火开关，使发动机熄火，上车后发现刚才冒烟的保险处有明火，该司机与同事立即用手提灭火器灭火，但火灭了又起，该司机再次向值班段长报告火情。引起该事故的原因是当时缺备件，而改装了大功率的灯泡，致使印刷电路板过热短路。由于该事故位置较隐蔽，过火速度快，扑救难度大，造成的事故损失大。

必须立即使用钳子剪断电瓶线，火会随之被扑灭；认真排查印刷电路板灯光、线路，采用35 W小灯泡取代所有大灯泡，并更换状况不好的印刷电路板；排查及更换电源开关、紧急熄火开关；将车辆用保险全部恢复为进口备件。

3 研发电动轮汽车用灭火技术

3.1 在线防火预警系统

电动轮汽车的起火部位通常较隐蔽，而新研发的在线防火预警系统运用当今世界最先进的通信技术、微处理器技术、数字化温度传感技术、离子感烟技术及独创设计的高温、强电场、恶劣环境运行技术，能完整安全地将数据传送至监视终端，可及早发现火情，及时扑救，大幅减少火灾损失。

3.2 新车用自动灭火系统

为克服原紧急灭火系统手动控制、因现场人员恐慌未开启灭火系统，特别是火灾现场无人启动灭火系统的设计缺陷，有效地预防早期火灾，新设计在原车紧急灭火系统的基础上，新增一套火灾自动探测、灭火系统自动启动装置，可手动控制。该系统由探测、控制和自动启动三大部分组成。布置于排气管、车辆发动机等高温部件上方的探测元件选用线型热敏元件，一旦有火灾，控制模块会自动发出火灾警报信号，整个灭火系统会短时间延时后自动启动。

3.3 新车用紧急灭火系统

为保护发动机及周围、涡轮增压器、柴油箱、液压系统(含油箱)等火灾危险部位，该矿与长沙矿山研究院共同研发成功一套国产车用紧急灭火新系统。该系统由控制部分、干式化学灭火器储存部分及灭火剂输送系统等组成。可采用手动方式，通过若干固定喷头对车辆所有的火灾危险区域提供安全保护。一旦起火，可立即启动装于驾驶室或楼梯口的手动控制阀，瞬间释放出高压氮气与灭火器充分混合，使灭火器储存器增压，通过输送管道及预设若干喷头喷射至车辆的着火区域，灭火速度快、效果好。

3.4 防火操作管理制度的创新

预防电动轮汽车火灾事故，必须坚持“以防为主，以消为辅，防消结合”的策略，在电动轮汽车的“用、管、修”及矿山建设等方面采取相应的措施，按照消防技术理论，从防漏、隔离、阻燃、灭火等措施入手，建立逐级防火责任制，层层有人抓，责任到人；实行岗位防火责任制，处处有人管；绘制网络图，将措施落到实处[4]，且将点检维修过程中的技术“瓶颈”问题、安全隐患及典型火灾案例等皆纳入《电动轮汽车安全操作规程》及《电动轮汽车火灾应急预案》，使之更加科学化、制度化和系统化，并通过不断的技能培训和考核来逐步完善。

4 结束语

德铜统计数据表明，设备事故是引起电动轮汽车火灾的主要原因。火灾事故中，机械原因>30%，电气原因>40%；疲劳驾驶事故约10%，人为违章事故约15%，设备不安全事故约3%，客观因素事故约2%。而在线防火预警系统及车用自动、紧急灭火技术的研发，能及时自动灭火，降低事故率和设备损失。

[1] 张伟旗.大型矿用电动轮巨型轮胎技术装备创新及损坏处理[J].中国矿山工程.2012，41(4):37-41.

[2] 王志文.露天矿山电动轮汽车火灾事故的原因与特点分析[J].采矿技术.2010，10(4):91-95.

[3] Bi Kun, Qiu Rong, Jiang Rong, et al. Reconstru of a bus fire based on numerical simulation[J].Journal of University of Science and Technology of China, 2010，40(4):387-394.

[4] 白彦芳.露天煤矿矿用汽车运输事故分析与预防[J].露天采煤技术，2000(1)：45-47.

Causes and Measures of Typical Fire Occurrence of Electric Wheel Truck in Open Pit Mining

ZHANG Wei-qi

Fire occurrence of electric wheel truck in large open pit mining is one of the technology fields which is the focus of the domestic and international. This paper lists the causes and measures of typical fire occurrence of electric wheel truck in Dexing Copper Corp. large open pit mining, which are accumulated for many years. And the paper also introduces fire alarm system, automatic fire extinguishing and emergency fire extinguishing system for trucks.

typical fire occurrence; electric wheel truck for open pit mining; causes and measures; fire protection system

2014-12-31

张伟旗(1965—)，男，江西余江人，大学本科，高级工程师，中国机械工程学会高级会员，主要研究方向：矿山机械、铜加工、有色冶金、机电设备工程。

TD561

A

1008-5122(2015)06-0032-04