Кабели контрольные шахтные

Кабели контрольные шахтные: конструкция, классификация и применение

Кабели контрольные шахтные представляют собой специализированный класс кабельной продукции, предназначенный для стационарной прокладки в подземных выработках угольных и сланцевых шахт, рудников, а также на поверхности обогатительных и брикетных фабрик, в условиях повышенной взрывоопасности. Их основная функция – передача сигналов управления, контроля и измерения к электрическим аппаратам, приборам и устройствам, включая системы сигнализации, блокировки, телемеханики и автоматики. Работа в таких экстремальных условиях предъявляет к кабелям ряд жестких требований, касающихся пожарной безопасности, механической прочности, устойчивости к внешним воздействиям и, что критически важно, взрывозащиты.

Условия эксплуатации и предъявляемые требования

Эксплуатация кабелей в горнодобывающей промышленности происходит в одной из самых агрессивных сред. Ключевые факторы воздействия:

• Взрывоопасная атмосфера: Присутствие метана, угольной пыли и их смесей с воздухом. Кабель должен исключать возможность воспламенения этой атмосферы как при нормальной работе, так и в аварийных режимах (короткое замыкание, перегрузка).
• Пожароопасность: Конструкция кабеля должна препятствовать распространению горения как при групповой прокладке, так и при вертикальном расположении. Предъявляются строгие требования к дымо- и газовыделению, образованию токсичных продуктов горения.
• Механические воздействия: Возможные обрушения породы, вибрации, растяжения, удары, давление. Требуется высокая прочность на разрыв и устойчивость к истиранию.
• Повышенная влажность и химически агрессивная среда: Шахтные воды часто содержат кислоты, щелочи, соли. Кабель должен обладать высокой влагостойкостью и стойкостью к таким воздействиям.
• Сложный температурный режим: Работа в условиях как низких (на поверхности), так и повышенных (в глубине) температур.

Конструктивные особенности шахтных контрольных кабелей

Конструкция кабеля является комплексным ответом на перечисленные условия эксплуатации. Она многослойна и включает в себя следующие ключевые элементы:

• Токопроводящая жила: Изготавливается из медной проволоки, обычно мягкой (класс гибкости 1 или 2 по ГОСТ 22483). Сечение жил, как правило, лежит в диапазоне от 0.75 до 10 мм², наиболее распространены 1.5, 2.5, 4 мм². Жилы могут быть как однопроволочными (для стационарной прокладки), так и многопроволочными (для подключения к подвижным механизмам).
• Изоляция жил: Выполняется из поливинилхлоридного (ПВХ) пластиката пониженной горючести или, для кабелей с улучшенными противопожарными характеристиками, из композиций на основе сшитого полиэтилена (ПЭ) или безгалогенных полимеров. Изоляция имеет расцветку согласно нормативным документам для идентификации жил.
• Экран (при наличии): Для защиты передаваемых сигналов от электромагнитных помех используется экран в виде оплетки из медных луженых проволок, медной фольги или их комбинации. Присутствует в кабелях для систем автоматики и телемеханики.
• Поясная изоляция: Обмотка из полимерной пленки или слоя ПВХ, скрепляющая изолированные жилы в единый сердечник.
• Оболочка: Внешний защитный слой, определяющий многие эксплуатационные свойства кабеля. Для шахтных условий применяются специализированные материалы:
  • Резина типа РШ-2 или РШ-2М: Маслостойкая, не распространяющая горение резина. Обеспечивает высокую гибкость, влагостойкость и устойчивость к механическим повреждениям. Классический материал для тяжелых условий.
  • Поливинилхлоридный пластикат пониженной горючести: Более современный и технологичный материал. Современные ПВХ-компаунды для шахтных кабелей обладают высокой стойкостью к распространению горения, механической прочностью и маслобензостойкостью.
  • Безгалогенные полимеры (LSZH — Low Smoke Zero Halogen): При горении такие материалы выделяют минимальное количество дыма и коррозионно-активных газообразных продуктов (хлористого водорода и др.). Это критически важно для эвакуации людей и сохранности электронного оборудования.
• Броня (для кабелей повышенной прочности): Выполняется в виде оплетки из оцинкованных стальных проволок, обеспечивающей защиту от раздавливания, растяжения и грызунов. Поверх брони накладывается защитный покров (например, из битума и пропитанной кабельной пряжи или полимерного шланга).

Классификация и маркировка

Шахтные контрольные кабели классифицируются по нескольким ключевым признакам, что отражено в их буквенно-цифровой маркировке согласно ГОСТ, ТУ или отраслевым стандартам.

Таблица 1: Расшифровка маркировки шахтных контрольных кабелей

Элемент маркировки	Значение	Пример
Первая буква (материал жилы)	Не указывается для меди. «А» – алюминий (в шахтных применяется редко).	К
Вторая буква (назначение)	К – контрольный.	К
Третья буква (особенности конструкции/материал изоляции)	В – изоляция из ПВХ пластиката. Р – изоляция из резины. Э – экранированный. П – броня из плоской стальной проволоки. Ш – шахтное исполнение.	ШВ
Четвертая буква (материал оболочки)	В – оболочка из ПВХ. Р – оболочка из резины. П – полимерная безгалогенная.	(входит в ШВ)
Цифры после букв	Первая цифра – количество жил. Вторая цифра – номинальное сечение жилы в мм².	10х2.5

Примеры марок:

• КШВГ: Контрольный, Шахтный, с изоляцией и оболочкой из ПВХ пониженной горючести, Гибкий (многопроволочная жила).
• КШРЭ: Контрольный, Шахтный, с изоляцией из резины, в Резиновой оболочке, Экранированный.
• КШВГЭ: Контрольный, Шахтный, с изоляцией и оболочкой из ПВХ, Гибкий, Экранированный.
• КШПЭнг(A)-HF: Контрольный, Шахтный, с изоляцией и оболочкой из Полимерных безгалогенных материалов, Экранированный, не распространяющий горение по категории А, с пониженным дымовыделением и газовыделением (Halogen Free).

Таблица 2: Сравнительные характеристики кабелей по типу оболочки

Параметр	Резиновая оболочка (РШ)	ПВХ оболочка (ШВ)	Безгалогенная полимерная оболочка (LSZH)
Гибкость	Очень высокая	Хорошая	Удовлетворительная/Хорошая
Стойкость к маслу	Высокая	Хорошая (спец. составы)	Зависит от состава, обычно хорошая
Стойкость к горению	Не распространяет горение	Не распространяет горение	Не распространяет горение
Дымовыделение при горении	Значительное, черный дым	Высокое, с выделением HCl	Крайне низкое
Токсичность продуктов горения	Высокая	Очень высокая (галогены)	Низкая
Механическая прочность	Высокая	Высокая	Высокая
Стойкость к УФ-излучению (для поверхностной прокладки)	Низкая	Хорошая	Хорошая

Области применения и правила прокладки

Кабели контрольные шахтные применяются для:

• Соединения аппаратуры управления с электроприводами механизмов (конвейеры, лебедки, насосы, вентиляторы).
• Монтажа систем сигнализации и связи.
• Подключения датчиков систем контроля уровня метана, давления, температуры, запыленности.
• Создания сетей шахтной автоматики и телемеханики.
• Питания и управления низковольтной аппаратурой до 660 В.

Правила прокладки и монтажа:

• Прокладка осуществляется стационарно, с креплением на конструкциях, по стенам и потолкам выработок. Допускается прокладка в лотках, коробах, трубах.
• При подземной прокладке кабели должны быть защищены от возможных обрушений, падения оборудования, повреждения транспортом.
• Запрещается прокладка кабелей с ПВХ изоляцией при температуре окружающей среды ниже -15°C без предварительного прогрева.
• Радиус изгиба при прокладке должен быть не менее допустимого (обычно не менее 10 наружных диаметров кабеля для непроводниковых и 7.5 – для проводниковых).
• При вводе кабеля во взрывозащищенную аппаратуру необходимо использовать специальные уплотнительные сальники, обеспечивающие взрывонепроницаемость оболочки.
• Обязательна регулярная проверка состояния изоляции (измерение сопротивления изоляции мегаомметром на 1000 В).

Нормативная база и сертификация

Производство и применение шахтных контрольных кабелей строго регламентируется. Основные документы:

• Федеральные нормы и правила в области промышленной безопасности (ФНП). Устанавливают требования к оборудованию, в том числе кабелям, для взрывоопасных производств.
• ГОСТ Р 53769-2010 (МЭК 60079-0:2007). «Изделия электротехнические для взрывоопасных газовых сред. Часть 0. Общие требования».
• ГОСТ 31565-2012 (МЭК 60332-1-2:2004). «Кабельные изделия. Требования пожарной безопасности». Определяет категории нераспространения горения (нг), огнестойкости.
• ГОСТ Р МЭК 60754-2-99. «Испытания материалов, выделяемых при горении кабелей. Определение кислотности выделяющихся газов путем измерения pH и проводимости».
• Отраслевые стандарты и Технические условия (ТУ) на конкретные марки кабелей.

Каждая партия кабельной продукции для шахт должна иметь Сертификат соответствия требованиям Технического регламента Таможенного союза (ТР ТС 012/2011) «О безопасности оборудования для работы во взрывоопасных средах» и Разрешение Ростехнадзора на применение. В сертификате указывается группа взрывозащиты, уровень защиты (Ex), маркировка взрывозащиты (например, «Ex ia I Ma» для кабелей, входящих в искробезопасные цепи).

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем принципиальное отличие кабеля КШВГ от КШРЭ?

Основное отличие – в материале изоляции и оболочки. КШВГ имеет изоляцию и оболочку из поливинилхлорида, что обеспечивает хорошую стойкость к агрессивным средам, грибкам, более низкую стоимость и широкий температурный диапазон эксплуатации. КШРЭ имеет резиновую изоляцию и оболочку, что придает ему исключительную гибкость и стойкость к многократным изгибам, а также, как правило, более высокую влагостойкость. Выбор зависит от условий монтажа: для стационарной прокладки часто выбирают КШВГ, для подключения к подвижным или вибрирующим механизмам – КШРЭ.

Обязательно ли применение экранированных кабелей в шахтах?

Экранирование обязательно для цепей, передающих слаботочные аналоговые или цифровые сигналы (сигналы с датчиков, данные телемеханики, связи), чувствительные к электромагнитным помехам от силового оборудования (частотных преобразователей, мощных двигателей). Для цепей дискретного управления (включение/выключение реле, пускателей) часто достаточно неэкранированных кабелей, если это допускается проектной документацией и не противоречит требованиям к взрывозащите искробезопасных цепей.

Что означает маркировка «нг(A)-HF» и где она применяется?

Маркировка «нг(A)» означает, что кабель не распространяет горение при групповой прокладке по категории А (наиболее жесткое испытание). «HF» (Halogen Free) указывает на безгалогенную конструкцию материалов изоляции и оболочки. Такие кабели применяются в местах с массовым пребыванием людей, в сложных подземных выработках, где эвакуация затруднена, а также при прокладке в закрытых кабельных каналах и шахтах. Они минимизируют риск отравления людей продуктами горения и коррозионного повреждения оборудования.

Какой минимальный радиус изгиба у шахтного контрольного кабеля?

Минимально допустимый радиус изгиба является паспортной характеристикой и указывается в ТУ. Для большинства кабелей в резиновой оболочке (КШРЭ) он составляет не менее 6-8 наружных диаметров. Для кабелей в ПВХ оболочке (КШВГ) – не менее 10 наружных диаметров при температуре выше -5°C. При более низких температурах радиус необходимо увеличивать. Нарушение этого правила ведет к повреждению изоляции и оболочки, сокращению срока службы.

Требуется ли дополнительная защита для кабелей КШВГ при прокладке по поверхности?

Да, при открытой прокладке на поверхности, особенно под воздействием прямых солнечных лучей, кабели с ПВХ оболочкой требуют защиты от ультрафиолета. Это может быть прокладка в трубах, лотках с крышками, использование кабелей со специальным УФ-стабилизированным составом оболочки (что должно быть указано в документации) или применение наружных защитных покровов. Резиновая оболочка (РШ) менее устойчива к УФ и требует обязательной защиты.

Как часто и каким образом необходимо проводить измерения сопротивления изоляции шахтных кабелей?

Периодичность проверок регламентируется «Правилами безопасности в угольных шахтах» и внутренними инструкциями предприятия. Обычно измерения сопротивления изоляции мегаомметром на напряжение 1000 В проводят:
1. Перед вводом в эксплуатацию.
2. Планово, не реже одного раза в 6 месяцев для основных силовых и контрольных цепей.
3. После любого ремонта на линии.
4. После длительного простоя.
Нормируемое значение сопротивления изоляции для контрольных кабелей напряжением до 1000 В должно быть не менее 0.5 МОм. Результаты заносятся в журнал.