矿井通风机供电系统设计探究.pdf

2020 年第 8 期2020 年 8 月 在煤矿井下回采作业中，瓦斯超限问题一直是最 为常见的安全隐患之一。为了最大程度降低巷道中瓦 斯浓度，确保作业安全有效，必须保证矿井通风机持 续作业，实现矿井内外空气的有效交换。而通风机供 电系统作为通风机有效运行的关键前提之一，只有确 保其持续、稳定运行，方能为矿井安全提供最大的支 持。有鉴于此，针对矿井通风机供电系统设计开展分 析探究，优化整体设计，对提升矿井作业综合效益意 义重大。 1工程概述 A 矿为典型的高瓦斯矿井，井下掘进作业面停风时 间一旦超过 5 min，作业面便会出现瓦斯超限问题，因 此，井下作业过程中一旦出现风机停止运行的情况， 作业面工作人员的安全便会受到威胁。该矿二采区回 采期间，2 个月内先后出现 3 次作业面停风事件。 a 井下 2601 作业面移动变电站中变压装置发生短 路，井下采区变电所和中央变电所均监测到短路电流， 井下所有 35 kV 变电所内开关柜均进行了速断操作， 整个矿井几乎全部断电； b 井下 2603 作业面材料巷中的 1 140 V 电缆接线 盒因三相短路而被烧毁，井下采区变电所和中央变电 所同样全部监测到短路电流，各 35 kV 变电所内开关 柜都发生了速断操作，整个矿井几乎全部断电； c 井下 2607 作业面低压电缆出现受潮现象而发生 过流，造成三采区一变电所发生跳闸现象，整个采区全 部停电[1]。 上述 3 次事件中最严重的一次聚集瓦斯量，耗费一 个工作班时间才得以充分排出，这不仅降低了正常回采 作业效率，还对整个作业面的生产安全造成严重威胁。 2事故分析 经由对上述 3 起事故的分析汇总可知，这些事故的 发生都是供电系统中出现过流而造成上级变电所发生 高压开关跳闸事故，导致采区出现断电、风机停转、瓦 斯聚集、引起超限的情况。分析其原因主要是矿井所 用高压开关型号为 BGP9L-6 型，此类型号的开关不具 备短路保护时间整定，一旦发生短路故障时产生的电 流较大，便会引起上下级电路短路保护功能的同步开 启，从而发生越级跳闸事故。 3通风机供电系统优化改良分析 针对 A 矿井下通风机供电系统运行中存在的问题， 提出安装双风机双电源、增设自动切换装置和延长“三 专”供电的措施，来提升矿井风机供电系统运行的稳定 性和有效性，从而规避作业面停风或瓦斯超限问题的 发生。 3.1增设双风机双电源和自动切换装置 将原来使用“三专”供电的通风机风扇作为主风 机，并在井下作业面增配 1 台局部风机，新增的局部风 机使用掘进面电源作为供电电源。同时，在风机供电系 统中增加自动切换装置，型号为 QBZ-80/660，用于实 现主副风机的自动切换。此外，还需在局部风机电路上 增设 2 个馈电开关。作业时，对馈电开关漏电动作进行 收稿日期2020-04-21 作者简介李正山，1971年生，男，山西高平人，2015年毕业于山 西大同大学采矿工程专业，工程师。 矿井通风机供电系统设计探究 李正山 （ 山西兰花科技创业股份有限公司伯方煤矿分公司，山西 高平 048499 ） 摘要 矿井生产中通风机运行的持续有效对矿井生产综合效益的获得意义重大。以此为着手点，针对矿井通风机供 电系统设计开展分析探究，结合具体工程实际，在分析现有通风机供电系统运行故障的基础上，对通风机供电系统优化 改良做出分析探究，并采取相关措施，希望能够为其他矿井相似工程的开展提供借鉴与参考。 关键词 煤矿；通风机；事故分析；供电系统 中图分类号 TD635文献标识码 A文章编号 2095-0802-202008-0093-02 Research on the Power Supply System Design of Mine Ventilators LI Zhengshan Baifang Coal Mine Branch Company, Shanxi Lanhua Sci-tech Venture Co., Ltd., Gaoping 048499, Shanxi, China Abstract The continuous and effective operation of the ventilator in the mine production is of great significance to the acquire of the comprehensive benefits of the mine production. As a starting point, this paper analyzed and explored the design of the power supply system of the mine ventilator. Combined with the actual project, based on the analysis of the operation failure of the existing ventilator power supply system, it analyzed and explored the optimization and improvement of the ventilator power supply system, and took relevant measures, hoping to provide reference for other similar projects. Key words coal mine; ventilator; accident analysis; power supply system （总第 179 期） 技术研究 93 2020 年第 8 期2020 年 8 月 提前预设，以确保馈电开关的灵敏性。这种设置能够 最大程度规避越级跳闸现象的发生，防止大面积停电。 主风机控制开关与动力电控开关间还需增设风电闭锁 装置，一旦主风机因故障停止运行，动力电控开关会 立即进入断开状态，这时虽然副风机仍会向作业面供 风，但作业面还无法正常运行，只有当主风机完成检 修后，动力控制开关才会闭合。采用这种作业方式能 够提醒作业人员及时检修风机故障，从而提升通风系 统运行的可靠性[2-3]。图 1 即为增设双风机双电源和自 动切换装置后的通风系统供电示意图，图中BKD20-400 和 BKD20-200 为馈电开关型号。 图 1增设双风机双电源和自动切换装置后的通风系统供电示意图 该系统作业原理为常规作业状态下，主风机持 续运行，副风机关闭但保持随时可启动状态。运行中 一旦主风机发生故障，则自动切换装置会立即作业， 停止主风机运行的同时接通副风机电源，开始副风机 送风作业，在确保作业面供风有效性的同时避免主风 机发生损伤。也就是说，在作业过程中一旦主风机发 生故障，则主风机作业电流会马上增加，接下来双风 机双电源自动切换装置会马上监测到电流的变化，进 而对主风机实际运行状况予以判定。当主风机电源供 电存在问题时，则系统会立即切断主风机电源并启动 副风机电压环，从而确保整个作业供电的安全性和稳 定性。当主风机故障被排除后，系统无法自动恢复运 行，需通过人工操作的方式确保主风机安全运行[4]。 3.2延长三专供电线路 一般来说，通过在供电系统中增设双风机双电源 和自动切换装置，可以有效规避风机自身故障造成的 作业面停风现象，从而在一定程度上确保风机作业的 有效性和连续性。但这个方案无法实现对采掘设备故 障引起的井下开关跳闸问题的防治。有鉴于此，需要 进一步针对井下通风机供电系统进行优化改良。在此， 基于对现有系统的分析，决定采用延长“三专”供电线 路的方案。 图 2 为优化后井下局部风机供电线路示意图，自 地面变电所引出一条线路直至井下中央变电所，并将 其作为井下风机的专用供电线路。 延长井下“三专”供电线路的实施步骤为在井上 变电站增设 6 kV 通风机专用开关柜，并借助专用电联 与井下中央变电所相连。同时，在采区变电所增设风 机专用高压进线开关和分录高压开关，借助采区变电 所实现变电所与通风机高压电缆的连接，最后借助通 风机专用变压装置，实现井下低压电缆与主风机的相 连，进而最大程度确保井下通风机供电系统运行的安 全性和有效性[5-6]。 4结语 井下通风机作为煤矿安全生产有效开展的关键前 提，对于矿井生产的持续安全开展意义重大。矿井管 理者必须高度重视相关问题，在生产中，结合实际需 求，对井下通风机供电系统的实际运行效果做出针对 性分析探究，总结行之有效的通风机供电系统运行方 案，确保其运行的安全、有效，为矿井生产持续开展和 综合效益的有效获得提供坚实保障。 参考文献 ［1］ 袁静泊， 琚云鹏， 杨龙月， 等.井下局部通风机储能型变流器控 制策略研究 ［J］ .工矿自动化， 2020， 462 65-72. ［2］ 乔峰.煤矿局部通风机供电系统改进 ［J］ .山东工业技术， 20192 80. ［3］ 刘腾.井下局部通风机供电系统改造优化 ［J］ .内蒙古煤炭经 济， 201913 48. ［4］ 林丰应.煤矿局部通风机供电和闭锁控制方案 ［J］ .江西煤炭 科技， 20194 189-192. ［5］ 宋志亮.微机无扰动稳定控制装置在玉溪煤矿主通风机供电 系统中的应用 ［J］ .机械管理开发， 2019， 3410 184-185. ［6］ 黄友鹤.高瓦斯矿井局部通风机智能控制系统研究 ［D］ .徐州 中国矿业大学， 2019. （ 责任编辑白洁 ） 图 2优化后井下局部风机供电线路示意图 井下变电所 专用 专 用 掘进 BKD20-400 BKD20-200 自动切换连接线 风电闭锁连接线 副局扇主局扇去掘进工作面 自动切换连接线 去采区变电所3号开关 风电闭锁连接线 井下中央变电所 专用 专 用 BKD20-400BKD20-200 自动切换连接线 风电闭锁连接线 副局扇2203 主局扇2201 去掘进工 作面2201 副局扇2201 去掘进工 作面2203 主局扇2203 采区变电所 地面6 kV开关柜 地面6 kV开关柜 地面6 kV开关柜 2号进线 1 号 进 线 94