系缆式电动铲运机（LHDs）通过缠绕在机载卷筒上的卷筒电缆获取动力。凿岩台车和锚杆钻机则通过来自供电点的拖曳电缆受电。这些电缆在井下承受反复卷绕、拖拽、碾压与拼接，因此其结构设计与现场收放操作直接决定了使用寿命。
2003年的一项审查由美国国家职业安全卫生研究所（NIOSH）开展，涵盖了 1990 年至 1999 年间美国矿山的 1,926 起电气事故。其设备类型表显示，涉及 LHDs、铲运机及类似设备的伤亡事故达 28 起（含死亡事故）。岩石或锚杆钻机涉及 34 起，电动或液压钻机涉及 18 起。
美国地下金属与非金属矿山遵循Part 57（联邦法规法典第 30 编 CFR）。智利、秘鲁、澳大利亚、加拿大和南非则制定了各自的法规。
核心要点
- 在距机身 25 feet（约 7.6 m）范围内，美国法规 57.12088仅允许使用热硫化或同等接头，除非设备配有电缆卷筒或其他收放缆系统。允许制作临时接头以便将设备移出检修。
- 美国 Part 57 要求在安装、检修和改造后以及每年进行接地连续性与接地电阻测试（57.12028），但并未强制要求接地监测装置。
- 智利矿山安全规程禁止在工作面或其邻近区域使用的便携式设备上采用高于 600 V 的电压（Art 221），但未对便携式设备作出明确定义。
- 南非的 第 3.26 条规程要求雇主采取合理可行措施，确保自行式设备上的卷筒在卷筒上至少保留一整圈电缆时切断供电，除非设备行程已通过其他方式受到限制。
- 美国矿务局（USBM）1994 年建立的煤矿梭车电缆卷筒模型计算得出单层电缆在静态工况下的降额系数仅为 0.34，而公开表格中的数值为 0.85。
电动 LHDs 与钻车如何获取电力
两类设备均为系缆式：LHD 将电缆卷绕在机载卷筒上，而钻车则从供电点拖曳或卷绕拖曳电缆。我们的LHD 视频页面展示了装载机驶离供电点时卷筒放缆、返回时收缆的过程。每个往返循环中，电缆都在拉伸与扭转复合应力作用下在卷筒上反复弯曲收放。
在我们的委内瑞拉钻车案例中，随着钻机重新定位，凿岩台车的液压钻臂灵活摆动。每一次移动都会拖动并弯曲拖曳电缆，并将其卷入或放出卷筒。电缆还必须经受岩粉、湿气和粗糙地面的严苛考验。
在美国金属与非金属矿山中，57.12006要求配电箱内的每个分支回路均须配备隔离开关装置。每个装置在断开时必须有明显的断开点，配电箱上须标明各自控制的回路。禁止在带负荷状态下连接或断开拖曳电缆与接线盒的接头（57.12007).
新南威尔士州于 2013 年 4 月 30 日发布的安全警报描述了一台掘进钻车在地下金属矿驶入避车洞的情况。转弯时，卷筒与平巷中电缆之间的锐角导致电缆停止放缆。电缆在固定锚点与钻车之间被拉紧，拉弯了四爪吊钩挂钩并滑脱，猛烈甩向平巷另一侧，击中一名矿工的腿部，造成严重的膝关节损伤。
该警报建议：
- 在电缆收放期间，禁止人员进入移动设备及拖曳电缆周边的危险禁立区域。
- 在驶入可能阻碍放缆的狭窄区域前，预先放出足够长度的电缆。
- 考虑在司机室内设置报警装置，在卷筒停转且电缆停止放出时发出警报。
矿灯照明下的地下电液凿岩台车及其推进梁和管路。照片：Matthias Becker 拍摄的“Bohrwagen Bülten 001”，CC BY-SA 3.0，来源：Wikimedia Commons，经调整尺寸。
造成 LHD 或钻车电缆磨损老化的原因
卷筒积热、张力冲击峰值、车辆碾压、接头缺陷以及不当收放操作都会导致这些电缆损耗失效。
卷筒上的热量积累
1994 年通行的载流量评定方法是将单根电缆在空气中的自由空气载流量乘以层数降额系数。这些系数来自绝缘电缆工程师协会与美国电气制造商协会（ICEA/NEMA），且仅涵盖 1 至 4 层。一建立于 1994年 USBM 模型（针对煤矿梭车电缆卷筒）发现这些系数会导致卷绕电缆出现“严重过热”。该模型计算得出的 1 至 4 层降额系数分别为 0.34、0.30、0.27 和 0.24，而 ICEA/NEMA 规定的数值则为 0.85、0.65、0.45 和 0.35。
该论文强调了过热风险，“特别是对于那些电缆少于三层的卷筒”。其系数仅针对静态工况进行计算。由于该研究针对的是煤矿梭车电缆卷筒模型，因此它为通用卷筒电缆提供了参考，而非专门针对 LHDs。图表对两组系数进行了对比。
电缆卷筒上 1 至 4 层电缆的降额系数（以单根电缆在空气中的额定值为基准）：ICEA/NEMA 系数（0.85、0.65、0.45 和 0.35）对比 1994 年美国矿务局梭车电缆卷筒模型在静态工况下计算所得系数（0.34、0.30、0.27 和 0.24）。数据来源：《梭车电缆卷筒的热特性》，1994 年。获取于 2026 年 10 月。
室外展示的历史电动装载机后部电缆卷筒，滚筒上缠绕着拖曳电缆。照片：Markscheider 拍摄的“Universallader ULE2 1”，CC BY-SA 4.0，来源：Wikimedia Commons，经调整尺寸。
张力、接头与收放操作
一份1983年报告（为 USBM 编写，针对煤矿梭车卷筒而非 LHDs）将 No. 4 三芯电缆的实际张力极限设定为 390 pounds（约 177 kgf）。该数值基于接头强度测定，然而 1,000 至 1,500 pounds（约 450 至 680 kgf）的张力峰值“屡见不鲜”。当梭车经过固定系缆点且卷筒从收缆切换为放缆时，会出现急剧的张力峰值。
在 USBM 第 9540 号调查报告（1995 年）进行的实验室测试中，接头在额定电流下的运行温度比完好电缆高出 5 至 20 °C。接头试样抗拉强度平均“仅为原电缆抗拉强度的 30%”，报告指出这将对拼接电缆的使用寿命产生关键影响，“尤其是在卷绕应用中”。
在 2003年 NIOSH 审查中，有 86 起事故涉及作业人员搬运存在未察觉割伤和磨损的电缆，这些破损暴露出带电导体。仅有 12 起提及工人接触了不良电缆接头。
美国矿山安全与健康管理局（MSHA）的1998年死亡事故报告涵盖了怀俄明州的一座地下天然碱矿。该矿自配电中心至梭车卷筒之间约 240 feet（约 73 m）长的 480 V 梭车电缆“包含 15 处接头与补丁”。电缆曾遭碾压，外护套刺破处触及动力导体。MSHA 认定的直接原因为“拖曳电缆状况恶劣，且在带电前未能修复受损部位”。
美国法规：30 CFR Part 57 第 K 分部
Part 57 第 K 分部规定了美国地下金属与非金属矿山的电气安全规则。地下煤矿属于 Part 75 范畴，其不同规则请参见我们的采煤机与连续采煤机指南。根据 57.2，“高电位是指超过 650 伏”，因此 1,000 V 设备属于高电位设备。
移动设备的拖曳电缆必须配备独立的过载或短路保护（57.12003）。导体截面积的选择必须确保正常运行发热不会损坏绝缘（57.12004）。严禁机械设备碾压动力导体，除非已采取适当的跨越桥或保护措施（57.12005).
拖曳电缆与设备的固定方式必须能保护电缆并防止连接端子受拉（57.12038）。电铲、起重机及类似设备上的富余拖曳电缆必须置于电缆槽车内、安装在设备上的卷筒上，或采取其他防护措施以防损坏（57.12039).
相对地电压超过 150 V 时，57.12014要求使用绝缘雪橇或吊带随设备移动带电电缆。手动移动电缆须使用绝缘钩、绝缘钳、绝缘绳或绝缘吊带，除非人员已获得其他方式的防护。该规则豁免了设备自身牵引或拖拽且机械固定并与机身绝缘的自有电缆。
接头、接地与阻燃性能
根据 57.12013，电力电缆中的每处永久接头与修复（含接地导体）必须具备足够的机械强度并接近原有导电性。其绝缘等级至少须达到原电缆水平，具有防潮密封与相当的防护性能，且与外护套紧密粘合。
另一项专门的地下矿法规 57.12088规定，在距机身 25 feet 范围内的拖曳电缆中仅允许采用热硫化接头或同等接头。若设备配有电缆卷筒或其他收放缆系统，则不受此限制；且允许制作临时接头以便将设备移出检修。
由拖曳电缆供电的移动设备必须采取机架接地或等效保护（57.12027）。接地系统在安装、维修和改造后必须立即进行连续性与电阻测试，并每年复测一次，最新测试读数须备查供 MSHA 查阅（57.12028）。MSHA 的政策手册将这些测试要求应用于拖曳电缆接地导体，测试结果以欧姆为单位记录。
Part 57 中没有任何条款强制要求安装接地监测装置。1981 年 5 月的一篇MSHA 论文指出，“金属/非金属法规并不强制要求地线监测器”，但可用于满足 57.12028 测试要求。
Part 57 中仅针对第 T 分部的某些瓦斯矿井类别提出了电缆 MSHA 阻燃认可要求。在第 II-A 亚类存在可报告突出的穹顶状盐矿中，57.22311要求在采矿工作面与台阶区域使用具备此类护套的电缆。对于第 I-C 亚类，57.22310要求潜水排污泵电缆具备同样的认可，除非敷设在连续的金属导管或管路中。
智利与秘鲁
智利规定工作面附近的便携式设备电压上限为 600 V 并要求设备取得官方批准，而秘鲁则对超过 300 V 的耦合器制定了规则。根据 最高法令（DS）132第 216 条，智利将其通用电气法规章节适用于地下矿井。第 217 条要求入井的所有电气设备必须获得电力与燃料监督局（SEC）的批准。
在工作面及其邻近区域或人员通行的巷道中使用的便携式设备严禁使用超过 600 V 的电压（Art 221）。更高的电压仅限用于入井输电、变压器、固定式电动机以及固定绕组电气设备。DS 132 未对“便携式机械（máquina portátil）”作出定义，因此采购方应与 SEC 或智利国家地质矿产局（Sernageomin）确认 LHD 或钻车归属的具体类别。
高于 600 V 的馈线需要接地铠装，柔性馈线则需在每相上配置接地的同心金属屏蔽层（Art 222）。具有防火规格的非铠装电缆需要获得 Sernageomin 的授权。对便携式电缆（如钻机、电铲和起重设备上的电缆）进行任何作业均须切断电源并上锁挂牌（第 448 条）。修复必须恢复导电性、绝缘性能与保护层（第 423 条），且接头必须至少达到导体的导电性和抗拉强度（第 466 条）。
在秘鲁，DS 024-2016-EM第 362 条涵盖了地下作业面的电气安装。根据 362 c) 款，电压高于 300 V 的便携式电力电缆上的耦合器需要配备受拉强度高于电缆本身的机械线夹、消除应力机构与防潮密封。接地销必须先闭后断，接地监控销必须后闭先断（相对于相线销）。适用露天矿规则的第 362 b) 款仅点名了反井钻机、凿井设备和潜水泵。
澳大利亚、加拿大与南非
西澳大利亚州和昆士兰州要求接地连续性保护，安大略省要求相对地电压超过 300 V 时配备故障安全型接地回路，南非则要求雇主限制接头数量与卷筒放缆量。
澳大利亚
AS/NZS 2802:2000涵盖用于露天矿、非煤地下矿和通用用途的两个级别弹性体卷筒电缆与拖曳电缆，电压等级涵盖 1.1/1.1 kV 至 33/33 kV。我们的AS/NZS 2802 页面列出了适用于露天矿与金属矿的 Class 1 与 Class 2 设计。
在西澳大利亚州，r 641E要求非地下煤矿的拖曳与卷筒电缆符合 AS/NZS 2802:2000。电缆还需要配备一根在接地回路断开时切断供电的导引芯，且维修与测试须符合 AS/NZS 1747:2003（现为2022年版）。第 641F 条规程增加了接地连续性监测要求，在接地导体断开时自动切断对移动设备的供电。
西澳劳安局（WorkSafe WA）指南（于 2025 年 5 月 6 日更新）要求在 AS/NZS 1802 Type 241.1 拖曳电缆进入金属地下矿前由具备资质的人员进行风险评估。该指南指出地下矿山必须每月对接地连续性保护进行测试。
昆士兰州的《2017年矿山与采石场安全与健康规程》要求为拖曳电缆供电的超低压以上回路配备漏电保护（第 26 条）。第 28 条为采用拖曳或卷筒电缆的设备增加了接地连续性保护。低压电缆若无连接插头或插座、具备分相屏蔽动力导体且漏电保护脱扣电流在 30 mA 或以下，可获豁免。
加拿大与南非
安大略省第 854 号规程（矿山与采矿厂）第 164 条涵盖相对地电压高于 300 V 的移动电气设备，此术语“包括连接至电源的钻机”。其电源中性点需要通过限流装置接地，将接地故障相对地电位限制在 100 V，并配备接地故障保护。当接地回路不连续时，故障安全电路还必须切断供电。
CSA M421:23规定了矿山电气作业与设备的最低要求。本版标准增加了关于保护电缆与导体（4.3.1.5）以及电缆固定约束（4.3.1.6）的条款。
南非的2015年电气规程要求雇主对拖曳电缆采取合理可行措施。此类电缆仅可为自行式移动设备以及可移动或便携式电气设备供电（第 3.23 条）。电缆必须具备分相接地屏蔽或统包接地屏蔽，且在危险区域必须采用分相屏蔽（第 3.24 条）。
这些措施还必须确保在 200 米长度内，电缆接头修复（含护套修补）不得超过十五处（3.25）。各修复处间距至少为 5 米，且距离插头或设备接线端子至少 3 米。根据第 3.26 条，相关措施必须确保自行式设备的卷筒在滚筒上至少保留一整圈电缆时自动切断供电，除非行程受到其他方式的限制。
SANS 1520-1:2022规定了矿用低压柔性拖曳电缆的结构、材料、尺寸及电气性能。我们的SANS 1520 指南详细解释了其电缆型号。
我们的 LHD 与钻车电缆设计
我们对应的设计涵盖 0.6/1 kV、640/1100 V 和 2 kV 等级的 LHDs、电动装载机及钻车。产品页面仅作为设计参考，并非官方认证证书，各司法管辖区所要求的具体认证须针对每笔订单单独确认。
- NSHTÖU LHD 卷筒电缆:：一款 0.6/1 kV 橡胶卷筒电缆，标准形式为非屏蔽结构。其 LHD 数据表列出了单螺旋与圆柱形卷筒、中心芳纶抗拉加强芯、粘结聚酯防扭编织层以及黄色或橙色 5GM5 外护套。
- NTSWÖU 电动装载机电缆:：其电动装载机数据表介绍了一款用于重负荷地下采矿设备（含卷筒卷绕工况）的 0.6/1 kV 电缆。它列出了抗拉铜钢同心编织接地线、可选导引芯以及黄色 5GM5 护套。
- Type G-GC:：圆形三导体 2 kV 便携式矿用软电缆，配备乙丙橡胶（EPR）绝缘、两根接地导体及一根绝缘接地监测导体。我们的钻车案例介绍了一款 3 × 2 American Wire Gauge (AWG) 规格、带橙色氯化聚乙烯（CPE）护套与芳纶编织层的定制版本，生产周期仅用 15 天，而非通常的 20 天。
- SANS Type 41:：一款适用于卷筒与非卷筒工况的 640/1100 V 拖曳电缆，配备分相屏蔽动力线芯、一根导引芯以及增强型氯丁橡胶护套。其产品页面列出了装载机、LHDs 和钻机等用途；其数据表引用了 SANS 1520-1。
如何选型 LHD 或钻车电缆
选型电缆时，首先确定设备类型与当地法规门槛，随后明确卷筒参数、工作制、工作电流、接地方式、接头方案、护套材料及技术文件。相关设计请参见我们的矿山与隧道系列.
- 设备与工作电压。 指明设备名称与供电电压，并核查当地法规界限，例如智利 600 V 上限、安大略省相对地 300 V 以及 Part 57 规定的 650 V 高电位分界线。
- 卷筒结构参数。 说明卷筒类型，单螺旋或圆柱形（两者均见于我们的 LHD 数据表），以及滚筒筒体、法兰侧板、导向托辊和进缆口细节。
- 运行行程与张力。 提供设备行驶距离、滚筒保留电缆圈数、运行速度及往返换向频率，并考量类似 1983年所测得的.
- 实际层数下的工作电流。 根据滚筒上的实际缠绕层数核定载流量，而非采用自由空气数值，正如 1994年模型 所证实的那样。
- 接地与回路监控。 明确接地导体规格、是否需要导引芯或接地监测线芯，以及当地适用的接地连续性或回路监控规则。
- 接头与修补。 规划电缆长度与接头修复方案，确保符合 57.12013, 57.12088、智利的 Art 466 或南非的 第 3.25 条规程.
- 护套材料与颜色。 选择合适的护套配方胶料以及黄色或橙色等高可见度颜色。
- 技术文件与官方认证。 索取型式试验报告与技术文件，以及智利 Art 217.
常见问题解答
电动 LHD 使用什么电缆？
系缆式电动 LHD 通过柔性卷筒电缆受电，随着设备行驶由机载电缆卷筒进行收放。当地法规决定了具体设计：西澳大利亚州的 r 641E要求非地下煤矿使用符合 AS/NZS 2802:2000 的电缆。
拖曳电缆可以在 LHD 附近进行拼接吗？
在美国地下金属与非金属矿山中，57.12088规定在距 LHD 25 feet 范围内仅允许使用热硫化接头或同等接头，除非设备配备电缆卷筒或收放缆系统。允许制作临时接头以便将设备移出检修。每处永久接头仍须符合 57.12013.
金属矿需要安装接地监测装置吗？
美国 Part 57 未强制要求安装接地监测装置，但安大略省、西澳大利亚州和昆士兰州均强制要求接地连续性保护或监控。1981 年 5 月的一篇 MSHA 论文指出此类监测器“虽非金属/非金属矿山法规强制要求”，但有助于满足 57.12028 规定的接地测试要求。
为什么卷绕电缆会过热？
卷绕电缆过热是因为层叠缠绕的线圈散热远比单根悬空电缆困难。一建立于 1994年 USBM 模型（针对煤矿梭车电缆卷筒）发现大部分热量通过卷绕电缆的外表面散发。其单层电缆在静态工况下的降额系数仅为 0.34，而 ICEA/NEMA 规定的数值为 0.85。
钻车电缆需要获得 MSHA 阻燃认可吗？
在美国地下金属或非金属矿山中，钻车电缆仅在特定瓦斯矿井中需要 MSHA 阻燃认可。Part 57 仅在第 T 分部的部分类别中提出此要求，例如根据 57.22311在第 II-A 亚类的工作面与台阶区域。在其他场所，Part 57 则对接地、保护和接头作出了替代规定。
在智利便携式采矿设备可以使用什么电压？
在智利，根据 Art 221 of DS 132，在工作面及其邻近区域或人员通行的巷道中使用的便携式设备不得超过 600 V。该法令未对便携式设备作出定义，因此买方应向 Sernageomin 或 SEC 确认 LHD 或钻车的属性认定。
咨询 LHD 与钻车电缆
请通过联系页面向我们的工程团队发送设备型号与供电电压，并附上展示滚筒、法兰、导辊和进缆口的卷筒图纸。请注明行驶距离与速度、接地与监控配置、导体尺寸与电缆长度，以及您所在司法管辖区的具体法规要求。
关于作者
Jyen 是 TEBAOFLEX 的技术与运营工程师，负责公司的在线平台。本指南参考了美国联邦矿山安全法规、MSHA 政策文件、技术论文与事故报告、NIOSH 及美国矿务局的研究成果、智利、秘鲁、澳大利亚、加拿大与南非的矿业法规、标准目录记录，以及 TEBAOFLEX 产品数据表和工程项目记录。所引用的产品页面为 TEBAOFLEX 自有产品；引用的监管机构与标准组织要求仅用以说明其适用范围，并不代表对我司产品的认证或批准。
封面照片：Markscheider 拍摄的“Schwefelkiesgrube Einheit21 ULE”，CC BY 3.0，来源：Wikimedia Commons，经裁剪。
