一、矿山环境风险与防爆核心要求

1. 核心风险场景

• 爆炸性气体 / 粉尘：煤矿瓦斯（甲烷）、金属矿粉尘达到爆炸限，遇电火花或高温易爆炸。

• 机械损伤：开采设备移动、巷道坍塌可能挤压电缆终端头，导致绝缘破损或短路。

• 腐蚀与潮湿：矿井水含电解质、硫化物，易腐蚀金属部件；高湿度环境可能引发沿面放电。

• 电气隐患：局部放电、接触不良产生的火花是主要点火源。

2. 防爆标准与认证

• 必须符合：GB 3836.1（爆炸性环境通用要求）、GB 3836.2（隔爆型 “d”）、GB 3836.4（本质安全型 “i”）。

• 关键指标：

• 终端头外壳需承受内部爆炸压力（隔爆外壳耐压≥1.5 倍设计压力），且火焰经间隙传播后不点燃外部气体。

• 表面温度组别需低于气体 / 粉尘燃点（如 T4 组≤135℃）。

二、防爆型热缩终端头的技术设计

1. 材料体系防爆优化

2. 结构设计关键点

• 多层密封系统：

1. 内层密封：热缩管与电缆绝缘层间填充硅橡胶密封胶，形成道防潮屏障。

2. 外层密封：热缩管末端包裹金属铠装层，并用喉箍固定，配合防爆外壳的橡胶密封圈，实现 “双密封”。

• 电场控制：

• 应力锥采用渐变介电常数设计（如内层介电常数 8~10，外层 2~3），使电缆绝缘层与屏蔽层断口处的电场强度≤20kV/mm。

• 半导电层与电缆屏蔽层搭接长度≥50mm，电场均匀过渡。

• 抗振动设计：

• 终端头与设备连接处采用弹性软连接（如铜编织带），吸收机械振动能量。

• 防爆外壳内部填充防震胶，减少热缩部件与外壳的刚性碰撞。

三、安装工艺与防爆验收

1. 安装前环境控制

• 气体检测：使用便携式瓦斯检测仪，安装区域甲烷浓度＜0.5%（煤矿）或粉尘浓度低于爆炸下限的 1/4。

• 电缆预处理：

• 剥切尺寸严格按厂家说明书执行，绝缘层表面用无水酒精清洁，避免残留导电颗粒。

• 铠装层断口打磨光滑，并用密封胶包裹，防止尖端放电。

2. 关键安装步骤

1. 热缩操作：

• 加热温度控制在 110~130℃，从应力锥部位向两端均匀加热，热缩管与电缆贴合无气泡。

• 应力管需覆盖半导电层断口，收缩后厚度≥2mm。

2. 接地工艺：

• 采用双接地回路：电缆铠装层、屏蔽层分别通过独立接地线连接至接地母线，接地线截面积≥50mm² 铜缆。

• 接地端子与外壳采用防爆螺栓连接，接触面涂导电膏降低接触电阻。

3. 防爆外壳安装：

• 外壳与电缆间的密封圈需按电缆外径定制，压缩量控制在 15%~20%，气密性。

• 外壳螺栓需均匀紧固，力矩达到 40~60N・m，并加装防松垫圈。

3. 防爆验收测试

四、运维策略与故障处理

1. 预防性维护计划

• 月度巡检：

• 目视检查外壳密封胶条是否老化、螺栓是否松动，热缩层有无裂纹或变色。

• 使用红外测温仪检测端子温度，温差＞15K 时需排查接触不良。

• 年度检测：

• 局放检测（灵敏度≤10pC）：定位内部放电点，如应力锥附近放电需重新安装。

• 密封性能复测：对防爆外壳进行气压测试，无泄漏。

2. 典型故障处理流程

• 故障现象：外壳内部爆炸
  可能原因：密封失效导致瓦斯渗入，内部放电引燃。
  处理措施：

1. 立即切断电源，疏散人员；

2. 更换整个终端头，检查电缆绝缘是否受损；

3. 分析爆炸原因，优化密封工艺或升级为更高防爆等级产品（如隔爆型改为本质安全型）。

• 故障现象：接地电阻超标
  可能原因：接地线锈蚀、端子松动或接地体腐蚀。
  处理措施：

1. 更换锈蚀的接地线，使用不锈钢端子；

2. 测试接地体周围土壤电阻率，必要时添加降阻剂。

五、矿山防爆应用案例

• 原问题：传统热缩终端头密封不良，多次因潮湿导致相间短路，且无防爆外壳。

• 改造方案：

• 选用隔爆型热缩终端头（Ex d I Mb），外壳为铸铝材质，防护等级 IP67；

• 热缩管采用耐油硅橡胶，内部填充疏水型密封胶；

• 增加独立的本安型温度传感器，实时监测终端头温度（阈值设定为 90℃）。

• 效果：改造后运行两年未发生故障，通过煤矿安全监察局专项验收。

六、总结