綜采工作面集中供電技術研究應用

于進軍　劉法存　王占

摘 要 通過對長城三礦綜采工區面采用遠距離集中供電技術應用，解決設備列車拉移困難的問題，有效解決通風斷面小、行人道狹窄等難題，大大降低工人的勞動強度，降低安全事故發生概率，實現了礦井生產安全高效。

關鍵詞 供電；電纜；設備列車；變頻器

中圖分類號 TM7 文獻標識碼 A 文章編號 2095-6363（2017）11-0054-02

煤炭開采是極其復雜系統工程。國內外長壁工作面普遍采用在順槽內靠近工作面布置移動變電站，對綜采工作面集中供電。此中布置方式，在煤層埋藏深、礦壓大、地溫高的礦區，及近年來為提高資源回收率，沿空采用小煤柱或無煤柱布置巷道和回收開采邊角煤的許多礦井，問題更加突出。嚴重影響了工作面通風、運輸、超前支護等工作的正常展開，并導致工作面變電站無法拉移。不但制約煤礦正常生產，而且嚴重威脅煤礦安全形勢。

鑒于以上原因，有必要針對礦井綜采工作面供電系統進行研究，采用遠距離集中供電技術，以滿足綜采工作面正常生產需求。

1 概述

長城三礦1905S工作面采用遠距離集中供電技術，將工作面配電設備放置到運輸巷中段配電硐室內，不需要在順槽內敷設地軌，取消了傳統設備列車的使用，在工作面綜采過程中無需頻繁挪移配電裝置，保證了供電安全，并減輕了工人勞動強度。

2 技術方案論證

傳統供電方式易誘發安全事故。受地質條件的影響，巷道內的壓力一般較大，在拉動移動設備時，需要對設備列車前方的巷道進行擴修，否則設備列車無法通過狹窄的巷道。在狹窄的巷道里，設備置放在回風槽中，占據了一定的空間，使得槽內空氣的流通速度緩慢，并且空氣的質量不好，含氧量降低，在實際操作過程中工作面煤層厚度變化幅度不一，瓦斯涌出量呈階段性，時多時少，若工作面煤層厚度較大時，設備列車前的瓦斯傳感器處于臨界狀態，時刻有產生危險的可能，加上空氣不流通、巷道變形，極易發生安全事故。工人勞動強度較大。由于變電站列車是跟隨綜采設備的，綜采設備在哪，一定變電站就在哪，隨著移動變電站的移動，很多物資也需要移動，這些物資的運輸都是由工人來完成的，使得工人的勞動強度增大。

采用綜采工作遠距離集中供電系統，原有的設備全數移出工作面，為了實現供電系統的自動化。為方便工作面電纜撤除工作，順槽布置了電纜自移裝置，大大降低了工作勞動強度。

3 項目實施方案

3.1 技術方案

在順槽中間位置設置機電硐室，將1905S工作面供電設備布置在機電硐室。包括高壓設備兩臺PGJ-200/10Y進線高防，兩臺KBSGZY-3150/10移變，一臺KBSGZY-2×2000/10變頻器專用變壓器；低壓設備一臺BPJV-3×1250/3.3變頻器，一臺KJZ6-600/3.3六組合開關，一臺KJZ4-600/3.3四組合開關，其中KJZ4-600/3.3四組合開關給采煤機供電，KJZ6-600/3.3六組合開關給破碎機、轉載機供電。組合開關采用模塊化設計，模塊可互相替換，能保證設備的一用一備。

3.2 工藝路線、實施過程

第一，公司組織相關技術專家共同分析確定系統技術指標和要求，確定供電系統設備、電纜配備情況；第二，根據技術要求訂購相關供電設備、電纜；第三，進行前期的產品加載測試；第四，進行設備的現場安裝調試和工業性試驗。

3.3 項目實施效果說明及驗證

1905S工作面運輸巷走向長度2 250m，切眼長度342m，工作面配電點設置運輸巷1 400m處，工作面設備采用3 300V電壓等級。運輸巷轉載機裝機容量710kW，供電電纜為95mm2，額定載流量260A（25℃）；工作面刮板機裝機容量2×1 200kW，供電電纜為120mm2，額定載流量305A（25℃）；采煤機總裝機容量1 705kW，供電電纜為120mm2，額定載流量305A（25℃）。供電電纜最長供電距離1.3km。

1）按長時允許負荷電流校驗電纜能力

（1）轉載機，滿足要求。

（2）采煤機，滿足要求。

（3）刮板機，滿足要求。

2）按允許電壓損失校驗導體截面

（1）轉載機電纜電壓損失，占額定電壓百分數為：，滿足要求。

（2）刮板機電纜電壓損失，

占額定電壓百分數為：，滿足要求。

（3）采煤機電纜電壓損失，占額定電壓百分數為：，滿足

要求。

3）按三相短路電流驗算導線熱穩定性，三相短路電流穩態值：

式中：Sd—母線短路容量，100MVA。Up—允許最高電壓，取+5%。

由于煤礦供電為無限大系統，假想時間與斷路器的動作時間相同，故計算出電纜最小穩定截面為：

，所選電纜滿足要求。式中：C—熱穩定常數，查該電纜最高允許溫度為230°時的數值，C=171；tj—斷路器動作時間，取0.25S。

目前長城三礦1905S工作面配套設備經過近一年的試生產，各設備運轉良好，使用正常。

4 技術特征及創新點

首先，解決了設備列車拉移困難的問題，在遠距離供電過程中，設備列車是放置在皮帶運輸順槽停采線外大斷面處，傳統的方式是拉移列車，增大量巷道壓力，現有的設計徹底減小了巷道的壓力，有效解決了通風斷面小、行人道狹窄等難題，在工作期間，確保人行通道能夠暢通。其次，降低了安全事故發生概率。遠距離供電技術的所有設備均不在回風槽當中，沒有占用槽內空間，大大增加了槽內空氣流通速度，將通風阻力減小，在很大程度上降低了瓦斯事故，從源頭上杜絕了發生安全問題的概率。此外，大大降低了工人的勞動強度。同時還解決了設備列車拉移頻繁，有利于安全生產。

傳統的供電方式主要依靠人力搬運物資，搬運物資的距離較長，勞動強度大，增加了很多不必要的工作，在遠距離供電技術中，將所需要的物資放置于設備列車上，大大縮減工人的運輸距離，降低工人勞動強度，提高了生產率。

5 效益分析

5.1 經濟效益分析

消滅了設備列車，避免了設備列車拉移困難的問題，大大降低了工人的勞動強度，有利于安全生產。同時減少了列車運行過程對供電設備、電纜的損壞，降低了設備故障率，贏得了寶貴的生產時間，提高了生產

效率。

5.2 社會效益分析

采用遠距離集中供電技術，解決了設備列車拉移困難的問題，在遠距離供電過程中，設備列車是放置在皮帶運輸順槽停采線外大斷面處，傳統的方式是拉移列車，增大量巷道壓力，現有的設計徹底的減小了巷道的壓力，有效解決了通風斷面小、行人道狹窄等難題，在工作期間，確保人行通道能夠暢通。其次，降低了安全事故發生概率。遠距離供電技術的所有設備均不在回風槽當中，沒有占用槽內空間，大大增加了槽內空氣流通速度，將通風阻力減小，在很大程度上降低了瓦斯事故，從源頭上杜絕了發生安全問題的概率。此外，大大降低了工人的勞動強度。傳統的供電方式主要依靠人力搬運物資，搬運物資的距離較長，勞動強度大，增加了很多不必要的工作，在遠距離供電技術中，將所需要的物資放置于設備列車上，大大縮減工人的運輸距離，降低工人勞動強度，提高了生產率。同時還解決了設備列車拉移頻繁，有利于安全生產。

參考文獻

[1]王彥文，高彥.煤礦供電技術[M].徐州：中國礦業大學出版社，2012.

[2]顧永輝.煤礦電工手冊[M].北京：煤炭工業出版社，1992.