大型現代化煤礦井生產系統供電特性分析

饒偉

（神華寧夏煤業集團清水營煤礦 寧夏 靈武 751410）

大型現代化煤礦井生產系統供電特性分析

饒偉

（神華寧夏煤業集團清水營煤礦 寧夏 靈武 751410）

隨著國民經濟的快速發展，煤礦采煤系統機械化程度不斷提高，原煤產量不斷增加，煤礦企業的用電設備及用電量也急劇增加，導致我國煤礦供電網絡的規模也迅速增長，其結構和運行方式也日趨復雜。現代煤礦生產系統對安全性的要求極高，一旦發生事故，不僅造成巨大的財產損失，而且直接威脅到煤礦工人的生命安全。

煤礦機電；供電可靠性；供電網絡；供電特性；電力負荷；節能減排

0 引言

1 井下各生產系統的特殊工作條件

1.1 煤礦井下的空氣中含有瓦斯及煤塵，在其含量達到一定量時，如遇到電氣設備或線路產生電弧、電火花和局部高溫時，就會燃燒和爆炸。

1.2 井下采掘工藝需要用電雷管，電氣設備對地的漏泄電流可能會將電雷管引爆。

1.3 井下硐室、巷道、采掘工作面等需要安裝電氣設備的空間都比較狹窄，電氣設備的體積受到一定限制，且使人體接觸電氣設備的機會較多，容易發生觸電事故。

1.4 井下由于巖石和煤層的壓力，常會發生冒頂和片幫事故，使電氣設備（特別對地電纜）很容易受到這些外力的砸、碰、擠、壓。

1.5 井下空氣比較潮濕，濕度一般在90%以上，并且機電硐室和巷道經常有滴水及淋水，使電氣設備很容易受潮。

1.6 井下有些機電硐室和巷道的溫度較高，因而使井下電氣設備的散熱條件較差。

1.7 采掘工作面的電氣設備移動頻繁，且經常啟動。生產中由于受自然條件變化的影響，使用電設備的負荷變化較大，有時會產生短時過載。

1.8 由于井下地質條件發生變化，及雨季期間，井下有發生突水事故的可能，其出水量往往為正常涌水量的幾倍甚至幾十倍。一旦突然出水，要求排水設備迅速開動，以保證礦井安全。此時應有足夠大的供電系統，以保證全部排水設備正常工作。

只有科學設計績效目標管理考核方案才能夠使考核各環節的工作能夠得到具體的指導，為了能夠在最大程度上實現績效目標管理考核方案制定的科學合理，可以從以下兩個方面來著手。

1.9 井下如發生全部停電事故，超過一定的時間后，可能發生采區或全井被淹的重大事故。同時井下停電停風后，還會造成瓦斯積聚，引起瓦斯和煤塵爆炸危險。

2 決定煤礦安全生產供電的主要因素

決定井下高壓供電系統的因素很多，一般應考慮如下條件：

2.1 礦井主要電氣設備的容量（如提升機、通風機、水泵及空壓機等設備）與井上下電力負荷的分配情況。

2.2 井田范圍、煤層開采方式以及采區距井底車場距離。

2.3 礦井瓦斯等級及通風方式。

2.4 礦井的開拓方式以及生產水平數。

2.5 采掘工作面機械化程度。炮采或一般機采工作面，采用660V電壓供電，綜合采煤工作面，如機組單機容量較大，應采用1140V供電。

2.6 礦井附近電力系統的高壓供電電壓等級，如礦區已形成10kV供電系統，經煤炭工業部批準，也可采用10kV下井供電。

2.7 礦井生產能力及采區分布情況。

3 煤礦各生產系統特點

3.1 運輸系統

運輸是礦山生產過程的重要組成部分，井下運輸的任務是將礦石、廢石從回采礦運往井底車場，將材料、設備從井底車場運往回采的工作面，有時也將設備從工作面運往機修峒室進行維修。在大型礦山，人員還需從井底車場運往回采、掘進的工作面。由于礦山運輸環境的特殊性，要求運輸設備牢固可靠。隨著我國高采高效礦井建設的蓬勃發展，“一礦兩面”成為發展趨勢，作為礦井生產的一個重要環節，對輔助運輸也提出了更高的要求。

3.2 提升系統

提升工作是礦井生產過程中的一個關鍵環節，而礦井提升設備是礦井重要的固定機電設備之一，它是聯系礦井井下與地面的主要生產環節。礦井提升設備的任務是提升煤炭和矸石，升降人員和設備，下放材料等。礦井提升設備的工作特點是在一定的距離內，按一定的周期往復循環動作完成提升任務，因此它須具有良好的控制系統和完善的保護裝置，以保證安全可靠地運轉。

3.3 采掘系統

采掘供電是煤礦生產中的重要環節，隨著礦井機械化程度的提高，礦井生產、開拓的不斷變化，大功率采掘設備越來越多，不但采掘迎頭的供電也變得日益復雜，致使供電負荷也越來越高，現行供電系統難以滿足生產需要，造成采面高壓電纜多次重復敷設現象，而且隨著開采的延伸，采掘迎頭供電距離較長，容易造成短路容量、靈敏度系數不能滿足《煤礦供電細則》的要求。

3.4 綜采系統

綜合機械化采煤簡稱綜采，是指采煤工作面的破煤、轉載、運輸、支護等生產環節全部實現機械化生產。簡單的工作過程是：采煤機在刮板輸送機上，液壓支架下，通過牽引運行中的采煤機旋轉的滾筒破煤，采落的煤炭經刮板輸送機、破碎機、轉載機、皮帶輸送機等設備運送到地面裝車。液壓支架和刮板輸送機互為支點隨工作面的開采向前推進。綜采工作面機電設備多,電動機容量大,工作面采用移動變電站供電方式。由采區變電所經高壓雙屏蔽電纜將6kV(或10kV)三相高壓電源，送到工作面的移動變電站。移動變電站將6kV(或10kV)電壓變換為1.2kV（大容量工作面電壓為3.3kV乃至更高）電壓，供工作面機電設備用電。隨著工作面機電設備容量的增大，對供電的要求也就越來越高。

3.5 礦井通風系統

礦井通風設備由扇風機、局扇、風筒構成。礦井通風是礦井安全工作的基礎，是稀釋和排除礦井瓦斯與粉塵最有效、最可靠的方法，也是創造良好勞動環境的基本途徑，而合理的通風又是抑制煤炭自燃和火災發展的重要手段。

3.6 排水系統

在煤礦井下采掘過程中，由于含水層中含水的涌出和地面水的滲漏，采用水砂充填和水力采煤的消耗用水等，這些水晝夜不停地匯集于井下，如果不能及時地將這些積水排到地面，井下的安全生產就得不到保障。礦井排水系統主要由水泵（多為離心式）、電動機、電控設備、儀表、管路及管路附件等部分組成。礦井排水設備較多，這些設備的正常運轉離不開安全、可靠的電力供應。

4 煤礦各生產系統之間的相互影響

采煤、掘進的生產過程貫穿著運輸、提升系統，也離不開通風、排水系統的正常工作。各生產系統相互交叉，同時存在，只是根據煤田范圍、礦井瓦斯等級、開采方式等不同，各系統所占的比重稍有不同。

在煤礦這六大生產系統中，提升系統的供電電源主要來自地面變電所；運輸系統的電源則有些在地面，有的分布在各采區；通風和排水系統的電源則根據礦井瓦斯、涌水量的不同，通風和排水設備設置位置不同，取自的電源也各不同，如主風機電源設置在地面，局扇則分布在各采區；掘進和綜采的供電線路最長，電源基本上都分布在各采區。無論哪一生產系統的供電中斷，都可能會影響其它生產系統的正常運轉。

5 結束語

由前述可知，各生產系統的正常運轉都離不開電力供應，所以供電對井下生產至關重要。尤其是通風、排水供電一旦中斷，不僅不能生產，而且短時的停電，極易造成瓦斯積聚，淹井等重大事故，對井下設備和人員帶來極大的損害。因此，要搞好掘進、運輸、提升、通風、排水、動力供應及生產技術管理。對礦石合理集中開采的主要途徑和重要措施是，對礦井主要生產環節進行技術改造，使其達到系統簡單，布局合理，生產集中，尤其是要對其動力供應——供電網絡進行優化改造，保證供電安全、可靠、經濟。

［1］陳國強.提高煤礦供電系統可靠性的措施與對策[J].能源技術與管理,2007(1)：89.

［2］劉健,畢鵬翔,董海鵬.復雜配電網簡化分析與優化[M].北京：中國電力出版社,2002.

饒偉（1980—），男，漢族，寧夏鹽池人，大學本科學歷，機電專業，助理工程師，現主要從事機電管理方面的工作。

王洪澤］