煤炭作为我国能源安全保障的基础，在国内能源消费结构中占68.9%，以煤为主的能源资源条件决定了我国在今后较长时期内以煤为主的能源结构难以改变。然而，在煤炭开采过程中，煤矿安全问题一直困扰着行业发展，其中瓦斯与煤尘爆炸事故尤为突出，每年造成的死亡人数仅次于交通事故，位居第二，瓦斯爆炸更是一直是中国煤矿安全生产的"第一杀手"。由于瓦斯点火能量较低，煤矿事故中瓦斯燃烧爆炸事故所占比例极重，是造成巨大经济损失和严重人员伤亡的主要原因。

煤矿抑爆器作为控制爆炸事故的关键技术装备，能够在爆炸初期快速探测并抑制爆炸传播，有效防止局部爆炸发展为系统性灾难。近年来，随着化工及石油化工生产规模的扩大，易燃易爆物质被频繁大量使用，在石油化工、天然气和塑料橡胶合成工业中，原料、辅料、半成品和产品大多涉及可燃气体，这使得煤矿与石化行业火灾爆炸事故层出不穷。因此，抑爆技术的研究与应用对于提高易燃易爆危险品的生产、储存和销售中的本质安全可靠性至为重要。

本文系统梳理了煤矿井下巷道抑爆器的技术原理、设计要点、应用场景及发展趋势，通过对现有抑爆器技术的分析和比较，为煤矿抑爆技术的优化和选择提供参考，以期提升煤矿井下作业的安全水平。

抑爆器，全称爆炸抑制装置，是一种能快速扑灭爆燃火焰的防爆技术装备。其基本工作原理是：当可燃气体或可燃粉尘与助燃气体的混合物着火并即将发展为爆炸时，在爆炸发展的初期自动探测并扑灭火焰，从而遏制恶性爆炸事故的发生。在煤矿巷道中，爆炸的发展尤为迅速，如不及时控制，局部爆炸就可能转为系统爆炸，因此抑爆技术对于煤矿安全至关重要。

根据触发方式的不同，抑爆器主要分为监控式抑爆系统和爆炸波从动式抑爆装置两大类。

监控式抑爆系统由传感器、控制单元和抑爆装置构成。传感器负责实时监测环境参数，常见的传感器类型包括测压型、测温型和光敏元件型，其中测压和光敏测火焰的传感器因响应快和抗干扰能力强而应用较多。控制单元根据传感器采集的数据（如压力超过设定阈值、压力上升速度的二阶导数变化或光敏元件测得的火焰速度）确认爆燃发生，随即指令抑爆装置在火焰到达前喷出抑爆剂，形成消焰带以扑灭火焰。这类系统通常将抑爆装置设置在距传感器5-10米的位置，以确保在火焰到达前形成有效的抑爆屏障。

爆炸波从动式抑爆装置则依靠爆炸波本身的力量将消焰剂容器打破或掀翻，从而形成消焰带扑灭爆燃火焰。由于爆炸发生初期的压力波较弱，不足以破坏消焰剂容器，故从动式装置必须安装在距判定的爆源较远的位置，如在煤矿井巷中的最有效距离为60-100米。尽管这类装置的抑爆效能不如监控式装置，但其具有成本低和便于实施的优点，在特定场景下仍有应用价值。

无论是监控式还是从动式抑爆器，其核心工作机制都是通过快速释放抑爆介质来扑灭火焰，阻断爆炸链式反应。这一过程涉及以下几个关键环节：

爆炸探测：利用传感器实时监测环境中的火焰信号或压力变化。现代抑爆装置多采用紫外线探测器，此类探测器对矿灯灯光、白炽灯光、日光灯光不敏感，仅对火焰信号敏感，从而有效降低误报率。

信号处理与控制：控制单元接收传感器信号后，进行快速分析和判断，确认爆炸发生后立即触发抑爆装置。先进的抑爆装置具备自检功能，可实时监控系统状态，确保在需要时可靠启动。

抑爆剂释放：接收到触发信号后，抑爆器在极短时间内释放抑爆剂，形成覆盖保护区域的抑爆介质屏障。高性能抑爆器的整机响应时间极短，抑爆效率高，能在几十毫秒内完成从探测到抑爆剂释放的全过程。

3 抑爆器设计关键技术

煤矿井下巷道抑爆器的设计关乎其抑爆性能与可靠性，涉及探测系统、抑爆介质、结构设计等多方面因素。优秀的抑爆器设计需要在响应速度、抑爆效率和环境适应性之间取得平衡。

探测系统是抑爆器的"感知器官"，其性能直接决定抑爆器能否及时准确地识别爆炸风险并采取行动。现代抑爆器主要采用火焰传感器和压力传感器两类探测系统。

火焰传感器多采用紫外线探测技术，能够有效区分爆炸火焰与矿灯灯光、日光灯等环境光源，避免误触发。这类传感器对火焰信号敏感，响应速度快，能在爆炸发生初期即可识别。

压力传感器则通过监测压力变化来判断爆炸是否发生。当压力超过设定阈值且压力上升速度满足特定条件时，控制系统即判定发生了爆燃。压力传感器不受光照条件影响，在黑暗或强光环境下均能稳定工作，但与火焰传感器相比，其响应可能稍慢。

在实际应用中，一些高端抑爆系统会同时采用多种传感器，通过多参数融合判断提高探测的准确性和可靠性，降低误报和漏报风险。

抑爆介质是直接参与抑制爆炸的物质，其性能对抑爆效果有决定性影响。常用的抑爆介质包括干粉灭火剂、惰性气体、细水雾等，其中干粉灭火剂因应用范围广、易于存储运输、抑爆效果显著且经济性好而广泛应用。

干粉灭火剂中，ABC粉末含有NH₄H₂PO₄作为主要成分，对甲烷爆炸超压和火焰传播速度展现出显著的抑制效果。在加热条件下，NH₄H₂PO₄的热分解产物NH₃和P₂O₅能够削弱甲烷爆炸过程：P₂O₂具有多孔网状结构，可有效吸收甲烷爆炸链式反应中涉及的自由基，从而减缓链式反应进程；而4.8%体积分数的NH₃即可完全抑制11%体积分数的甲烷爆炸。

近年来，新型抑爆粉剂不断涌现，如平均粒径仅为10微米的超细粉剂，这种粉剂具有扩散速度快、灭火效能高（较普通ABC灭火干粉提高3倍以上）、吸湿性差、不易结块等特点。粉剂中的磷酸盐成分能夺取自由基并阻断燃烧化学反应链，在干燥条件下存放理论上可达十年以上。

抑爆器在煤矿井下有多种应用场景，根据不同环境的特点和防护需求，抑爆器的设计和配置也各有侧重。

煤矿巷道是煤矿生产的核心区域，也是瓦斯煤尘爆炸的高发区域。针对这一场景的抑爆系统需要具备大范围覆盖和高效抑爆的特点。例如，超快速全自动抑爆装置专为煤矿巷道设计，拥有高稳定性的全天候动态探测仪，能及时发现不安全因素和险情，灭火抑爆设备能及时处置和消除隐患，避免事故发生。

这类装置用火焰传感器只对火焰信号敏感，对矿灯灯光、白炽灯光、日光灯光不敏感，具有自检等功能，整机具有响应时间短、性能安全可靠、抑爆效率高等特点。此类技术已较为成熟，并取得了安标国家矿用产品安全标志中心颁发的矿用产品安全标志证书。

在大规模采矿隧道中进行的实验研究表明，主动抑爆系统对甲烷/煤尘爆炸具有显著的抑制效果。在896米的大型矿山隧道中进行的试验显示，主动抑爆系统能有效干预和阻碍爆炸过程，防止爆炸传播和减轻危害。这种主动抑爆器相比传统被动措施，展现出更优的响应速度和效果，显著提高了现场人员和设备的安全性。

煤矿井下巷道抑爆器作为控制爆炸事故的关键技术装备，对于保障煤矿安全生产具有不可替代的作用。通过对现有抑爆器技术的分析可以看出，现代抑爆器正朝着快速响应、高效抑爆、智能可靠的方向不断发展。