淺談礦井工作面長(zhǎng)距離供電與應(yīng)用

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摘要：隨著煤礦巷道深度加大，井下電氣設(shè)備所處環(huán)境也越來(lái)越復(fù)雜，為了使井下綜采工作面供電系統(tǒng)滿足生產(chǎn)需求，必須加大井下供電系統(tǒng)的研究。由于煤礦電氣設(shè)備常年處在井下，而井下環(huán)境非常惡劣，設(shè)備容易受潮、輸電線路的絕緣性退化嚴(yán)重以及設(shè)備缺相或短路現(xiàn)象頻發(fā)，因此，必須加以重視。為解決礦井采掘工作面長(zhǎng)距離供電問(wèn)題，本文結(jié)合多年工作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，重點(diǎn)分析了煤礦井下長(zhǎng)距離供電系統(tǒng)的研究，希望通過(guò)本研究能使煤礦采掘工作順利開展，保障電氣設(shè)備的運(yùn)行安全及施工人員的人身安全。

關(guān)鍵詞：工作面；長(zhǎng)距離供電；供電系統(tǒng)

1.長(zhǎng)距離供電系統(tǒng)推廣必要性

(1)傳統(tǒng)工作面的優(yōu)劣分析在煤礦生產(chǎn)過(guò)程中，傳統(tǒng)的供電模式是通過(guò)近距離設(shè)備列車進(jìn)行移動(dòng)式供電，而隨著采掘深度的加大，這種移動(dòng)式供電設(shè)備因自身長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)，導(dǎo)致在綜采工作面上移動(dòng)難度加大，必須加大勞動(dòng)資源投入力度，進(jìn)而使企業(yè)成本大大增加。此外，傳統(tǒng)的供電模式還存在一定的安全隱患，必須安排專業(yè)人員定時(shí)檢驗(yàn)并維護(hù)，產(chǎn)生大量人力、財(cái)力的浪費(fèi)。況且在維修過(guò)程中，有些故障問(wèn)題因?yàn)榫S修難度大，維修時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，嚴(yán)重影響施工工期。除此之外，通過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)工作面綜采對(duì)復(fù)雜巷道的適應(yīng)能力較差，當(dāng)工作面出現(xiàn)大的起伏時(shí)，變形嚴(yán)重的巷幫順槽就會(huì)影響設(shè)備通過(guò)能力，進(jìn)而物料運(yùn)輸工作受阻。然而，它也有非常突出的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，主要體現(xiàn)在管理與維護(hù)工作之中。通常情況下，設(shè)備都集中在綜采工作面上，使高度增加了許多，便于維修人員對(duì)采煤設(shè)備的檢查維修工作，更方便相關(guān)人員的管理工作。該供電模式下，所有設(shè)備僅需要660V/1140V的電壓就可以工作，況且供電距離非常短，損耗也就不大，其次，由于工作面距離較短，對(duì)于管路連接件的要求也就相對(duì)減小[1]。(2)長(zhǎng)距離供電系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)采用遠(yuǎn)距離供電系統(tǒng)，主要有以下幾大應(yīng)用優(yōu)勢(shì)：①由于泵站擁有較高的穩(wěn)定性，設(shè)備安裝、管理和維護(hù)工作就減小了許多。②能夠有效降低設(shè)備串車的供電總負(fù)荷，確保供電始終處于標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)。③相較于傳統(tǒng)供電模式，采用長(zhǎng)距離供電系統(tǒng)能夠使供電設(shè)備數(shù)量大大減小，而設(shè)備串車的長(zhǎng)度也會(huì)有所減小，不僅降低受損率，更是對(duì)綜采工作效率的一種提升[2]。這主要是因?yàn)樵O(shè)備串車長(zhǎng)度減小，發(fā)生碰撞的幾率就會(huì)減少許多，也就節(jié)省了大量檢修時(shí)間。其次，由于泵站的安裝拆卸工作變得非常便捷，維修空間較大的特性使得維護(hù)工作更為容易，有效保證了施工安全。④泵站工作人員不再需要隨著串車移動(dòng)而變換工作地點(diǎn)，只需要在規(guī)定工作區(qū)間進(jìn)行常規(guī)檢查就可以了，如此一來(lái)，能夠減少人力資源的浪費(fèi)。(3)長(zhǎng)距離供電技術(shù)應(yīng)用要求雖然礦井工作面長(zhǎng)距離供電技術(shù)的應(yīng)用存在著諸多優(yōu)勢(shì)，但在工作實(shí)踐當(dāng)中不可避免地碰到一些問(wèn)題，為保證礦物質(zhì)安全開采，就必須保證綜采工作面電壓穩(wěn)定、電流正確合理。在綜采工作面工作實(shí)踐當(dāng)中，一些電氣設(shè)備的運(yùn)行需要穩(wěn)定的電壓，且電壓損失要符合標(biāo)準(zhǔn)，始終保持在允許電壓損失之內(nèi)，因此，保障長(zhǎng)距離供電系統(tǒng)的正常運(yùn)行存在以下幾點(diǎn)要求：其一，保證設(shè)備運(yùn)行正常。長(zhǎng)距離供電模式使得礦井綜采工作面的啟動(dòng)器、控制主機(jī)與變壓器、泵站分離，同時(shí)導(dǎo)致供電距離加大，所以，需要及時(shí)對(duì)新型啟停設(shè)備及控制器進(jìn)行更新?lián)Q代[3]。所換的新型控制器必須滿足移動(dòng)便利、保護(hù)功能完善及實(shí)現(xiàn)控制自動(dòng)化等要求。其二，確保電壓損耗在控制范圍之內(nèi)。為保障采掘工作順利進(jìn)行，就必須定期檢查長(zhǎng)距離供電模式綜采工作面的線路電壓損失情況，但是，采煤機(jī)與刮板輸送機(jī)的電機(jī)功率比較大，供電距離較遠(yuǎn)，所以，在開展檢查工作時(shí)僅僅需要檢驗(yàn)電壓是否滿足標(biāo)準(zhǔn)就可以了?！睹旱V電工手冊(cè)》明確規(guī)定，設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)，電機(jī)電壓應(yīng)不低于額定電壓的7%-10%，即當(dāng)負(fù)載工作與額定負(fù)載相差不大時(shí)，電壓就會(huì)小于額定電壓的7%；而當(dāng)負(fù)載不是很大時(shí)，電壓就會(huì)小于額定電壓的10%。

2.長(zhǎng)距離供電系統(tǒng)背景分析

相較于傳統(tǒng)礦井工作面供電方式，長(zhǎng)距離供電模式的應(yīng)用有著非常突出的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，因此，這一模式已在國(guó)內(nèi)礦井綜采工作面得到推廣運(yùn)用，并取得了不錯(cuò)的應(yīng)用效果。文章以云岡礦81043綜采工作面為例，目前該工作面走向長(zhǎng)度為346.5m，采高2.4m，煤層傾角在6°-7°之間，全工作面平均煤層傾角為6.5°。為保證該工作面作業(yè)用電的安全性及穩(wěn)定性，礦井管理層研究決定，打破傳統(tǒng)綜采模式，將電站與泵站施行分離布置，采用綜采工作面長(zhǎng)距離供電模式，經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的不斷實(shí)踐和改進(jìn)，極大提高了采煤工作效率，保障了礦井作業(yè)面的安全施工。

3.綜采工作面供電方式具體應(yīng)用

云岡礦綜采工作面機(jī)電設(shè)備負(fù)荷情況如表1所示。受礦井自身實(shí)際情況的影響，傳統(tǒng)的綜采工作面供電遵循的是就近供電原則，隨著綜采工作的進(jìn)一步深入，供電設(shè)備及變電站也會(huì)隨之向前移動(dòng)。在近距離供電模式下，工作面中的各個(gè)機(jī)電設(shè)備都能獲得更加穩(wěn)定的電壓，同時(shí)，過(guò)流保護(hù)裝置也具有較高的靈敏性[4]。但是，由于變電站體積較大，且機(jī)電設(shè)備較多，若采用移動(dòng)供電方式，便對(duì)巷道結(jié)構(gòu)的質(zhì)量有著更高的要求，同時(shí)，也就需要更長(zhǎng)的高壓電纜。我們常見的特高壓電纜是鎧裝電纜，這種材質(zhì)的電纜自身重量較大，柔韌性不夠優(yōu)良，致使在其實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中的檢修工作量較大[5]?；谶@種情況，礦領(lǐng)導(dǎo)部門力求創(chuàng)新，引進(jìn)了長(zhǎng)距離供電模式，其實(shí)就是把移動(dòng)變電站當(dāng)作井下固定變電站使用，將其固定在運(yùn)料巷道口。在變電站設(shè)備之中，高壓進(jìn)線電壓設(shè)定值為1140V，低壓輸電線電壓設(shè)定值為660V，并利用低壓電纜將綜采工作面之中的采煤機(jī)、運(yùn)輸機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、液壓泵站等設(shè)備相互連接。在開展作業(yè)面作業(yè)當(dāng)中，需在饋電開關(guān)附近安裝中間接線盒，如果隨著巷道深度不斷加大，只需在接線盒之上另接一條更長(zhǎng)電纜即可。自從引進(jìn)了長(zhǎng)距離供電模式后，巷道布設(shè)工作得到進(jìn)一步簡(jiǎn)化，設(shè)備布設(shè)數(shù)量也大大減少，同時(shí)，所需檢修工作量也大幅度下降。針對(duì)供電距離過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致的線路壓降問(wèn)題，必須及時(shí)采取相應(yīng)的防治措施，以保障工作面長(zhǎng)距離供電過(guò)程中的各種問(wèn)題及時(shí)得到解決。綜上所述，隨著礦井巷道采掘深度的推進(jìn)，巷道所承擔(dān)的各種壓力也會(huì)不斷增加，巷道布設(shè)也隨之復(fù)雜。因此，采用長(zhǎng)距離供電方式可以有效規(guī)避巷道錯(cuò)綜復(fù)雜的局面，減少電力設(shè)備的遷移而引發(fā)的安全問(wèn)題，還利于礦井巷道的通風(fēng)及行人通行，在減少勞動(dòng)力的同時(shí)還提高了生產(chǎn)效益，為礦企獲得豐厚的利潤(rùn)提供了空間。

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作者：崔海軍 單位：同煤集團(tuán)云崗礦輔運(yùn)科