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煤炭工程 第 52 卷第 6期 COAL ENGINEERING Vo l. 52, No . 6 do i 10. 11799/c e202006010 煤矿井下综采工作面远距离供电技术讨论 徐凯 中煤能源研究院有限责任公司，陕西西安710054 摘要随着煤矿开采向深部推进，受矿井矿压的影响，巷道变形严重，井下综采工作面传统 的供电方式在运行中遇到的问题逐渐凸显。为解决该问题，目前很多矿井采用远距离供电方式。但 远距离供电方式在使用中也存在一些问题，文章通过对目前采用的远距离供电方式的优缺点进行分 析，总结了远距离供电方式的适用条件，提出各煤矿在选择时应根据自身的开采条件和生产需求进 行合理的选择。并进一步提出了为更好的推进远距离供电方式的应用需解决的几个问题。 关键词井下供电；远距离供电；设备列车；集中布置 中图分类号TD611 文献标识码A 文章编号1671-0959202006-0048-03 Discussion on long distance power supply in fully mechanized coal face XU Kai Ch ina Coal Ener gy Resear c h Institute Co. , Ltd . , Xian 710054, Ch ina Abstract With th e d evelopment of c oal mining to th e d eep, affec ted by th e mine pr essur e, th e r oad way d efor mation is ser ious, and th e pr oblems enc ounter ed in th e oper ation of th e tr ad itional power supply mod e ar e bec oming pr ominent. In or d er to solve th e pr oblems br ough t by th e tr ad itional power supply mod e in oper ation of fully mec h anized mining fac es, many mines ar e tur ning to th e r emote power supply mod e. However, th er e ar e some pr oblems in th e applic ation of long-d istanc e power supply mod e. Th e auth or analyzes th e ad vantages and d isad vantages of th e c ur r ent long - d istanc e power supply mod e, summar izes th e applic able c ond itions of th e long-d istanc e power supply mod e, and puts for war d th at eac h c oal mine sh ould make a r easonable c h oic e ac c or d ing to its own mining c ond itions and pr od uc tion r equir ements. And sever al pr oblems th at need to be solved ar e pr oposed, so as to pr omote th e applic ation of long-d istanc e power supply. Keywords und er gr ound power supply ； r emote power suppl 随着煤矿开采机械化、自动化技术的高速发展， 矿井井下供电系统的重要性越来越明显，合理的供 电系统设计不仅能保障矿井的安全高效开采，维持 矿井的安全生产，而且能降低运行成本，节能减排， 带来良好的经济效益。井下综采工作面传统的供电 方式为在运输巷内距综采工作面不远处设置设备列 车，在设备列车上配置移动变电站、组合开关等电 气设备，为整个综采工作面设备提供电源。设备列 车随工作面的推进向前移动，设备列车至工作面电 缆采用单轨吊的方式进行敷设W 1传统供电方式弊端 1随着技术的进步，特别是煤炭开采装备的技 ；equipment tr ain ； c entr alized layout 术更新，综采工作面单面的产量越来越高，同时设 备功率也越来越大，综采工作面配电所需要的设备 数量大幅度增多，造成设备列车的规模增大，有些 矿井设备列车长度达到100m以上。大量的供电设备 布置在综采工作面巷道内，维护和检修的工作量较 大，特别是备品备件的运输距离较长，造成检修时 间的拉长。 2 受矿压的影响，综采工作面巷道变形较大, 特别是底鼓现象，造成巷道内水平面起伏较大。设 备列车在开采过程中移动难度增加，需要进行大量 的工作对巷道进行扩帮、挖底，移动效率较低，也 增加了井下工人的劳动强度。 3 巷道变形引起的巷道截面变小，不能满足矿 收稿日期2020-03-04 作者简介徐凯1984-,男，山东兖州人，高级工程师，主要从事矿井自动化、肝石回填系统研究工作，E-mail x ukai0521 qq. c om0 引用格式徐凯.煤矿井下综采工作面远距离供电技术讨论[J],煤炭工程，2020, 526 48-50. 48 2020年第6期煤炭工程 设计技术 井设计通风能力，在综采工作面内布置设备列车占 用了大量空间，进一步缩小了巷道的有效通风截面, 对工作面通风系统影响较大。 4大量的移动变电站布置在综采工作面巷道设 备列车上，当巷道空间狭小时，移动变电站运行过 程中产生的热量不能及时扩散，使周围环境温度升 高。设备列车一般布置在工作面进风巷道内，当移 动变电站周围环境温度升高时，高温气体会随着风 流进入工作面，造成综采工作面环境温度的升高， 进一步恶化了丁作面工人的工作环境。 2远距离供电方式 为解决传统的综采工作面供电方式在运行过程 中带来的问题，煤炭行业技术T.作者做了大量的研 究，提出了多种不同的新的供电方式。新的供电方 式与传统的供电方式最大的特点是把综采工作面的 移动变电站由设备列车布置改为在综采工作面巷道 口处布置，因移动变电站布置位置较传统供电方式 远离综采T-作面，这一类供电方式统称为远距离供 电方式。在实际应用中，远距离供电往往与远距离 供液系统联合考虑，大大减少了工作面巷道内的设 备列车数量[5-71o 赵固一矿16001大采高综米工作面、清嫄煤矿 42101综采「作面、华亭砚北煤矿2502综采工作面 均在运输巷顺槽布置集中供电及供液碉室，集中供 电及供液碉室布置高压配电装置及移动变电站，采 用电压等级3300V或1140V电源为综采工作面内组 合开关提供电源，实现了远距离供电；组合开关布 置在工作面附近巷道内，直接为采煤机、刮板机、 破碎机、转载机等大功率设备供电。龙王沟煤矿 61601工作面，将乳化液泵站、喷雾泵站及工作面 供电设备布置在停采线外的碉室内，刮板机、转载 机的供电设备及变频器也布置在停采线外的硯室内， 但受供电压降影响，采煤机、破碎机的供配电设备 无法布置在停采线外碉室内，故将采煤机、破碎机 的供电设备布置在距离工作面750m的嗣室内，随工 作面每推进500m移动一次；8-,5]o以上各煤矿综采工 作面供电方式的选择均是结合矿井自身的供电条件、 工作面布置、采煤设备参数等，在满足供电系统安 全运行要求的前提下，尽可能的集中布置供电设备， 减少供电设备的移动次数⑷。 葫芦素煤矿CT21201肝石充填工作面采用三巷 制，分别为T.作面运煤巷、T.作面辅运巷和工作面 冋风巷、受运肝系统的布置限制，工作面巷道内空 间紧张，无法布置设备列车，设计采用远距离供电 供液方式，在充填工作面停采线以内设集中供电及 供液碉室，距离工作面1181m。将工作面集中供电 供液碉室布置于工作面终采线外，需远距离供电设 备见表1 o供电总长度约为1300m。 表1工作面设备负荷统计 名称 功率 /kW 供电 电压/V 供电 距离/ m 备注 双滚筒釆煤机73033001300 可弯曲刮板输送机32011401300配变频 多孔底卸式输送机25011401300 转载机13211401200 肝石转载机3011401400 破碎机11011401200 选取不同电压等级，功率最大的设备进行电压 损失计算，即以双滚筒采煤机为例计算33OOV供电 线路电压损失，以可弯曲刮板输送机为例计算 1140V供电线路电压损失。 以33OOV电压等级为双滚筒采煤机供电，根据电 缆载流量选择截面为95mm，的铜芯电缆.计算压降为 2.61 5,不满足要求；依次增大供电电缆截面进行压降 计算，直到截面为185mm2的铜芯电缆时计算压降为 4. 765,才可满足规范要求。 由以上计算结果可知，采煤机采用33OOV供电， 供电距离1.3km时，移动变电站至设备端的电压损 失为2.61小于规范要求的5；可弯曲刮板输送机 采用1140V供电，供电距离1.3km时，通过增大供 电电缆截面可使移动变电站至设备端的电压损失为 4. 76小于规范要求的5。在工作面终采线外设工 作面集中供电供液碉室，能够满足供电的要求，但 1140V的电缆截面由95mm2增大至185mm2,电缆截 面增加了一倍。 3远距离供电的问题 综采工作面远距离供电方式在新的开采条件下， 为解决传统供电方式的不足提供了新的解决方案， 为井下供电系统的安全可靠运行提供了新的选择, 但受当前煤矿行业供电设备技术能力的限制，在使 用中也存在一些问题。 49 设计技术煤炭工程 2020年第6期 1 远距离供电方式将井下移动变电站设置在远 离工作面设备的位置，低压供电距离增加，为解决 压降问题，往往要采用增大电缆截面或者敷设多根 电缆的方式，客观上增加了供电系统的成本。 2 采用远距离供电方式时，综采工作面巷道内 敷设的电缆数量增多，且电缆需要随工作面的推进 及时进行收放，巷道内电缆接头增多，隐患故障点 增多。同时，电缆数量的增多往往需要在巷道内设 置通长的单轨吊进行电缆的敷设，对顶板条件不好 的矿井，设置的难度较大。 3 采用较低电压进行远距离供电，电缆线路上 电流增大，功率损耗增大，供电系统的运行成本增 加，且与现行的节能政策相违背。 4 目前大部分采用远距离供电的矿井，实际仅 仅将移动变电站移出工作面巷道，考虑现场控制的 需求，直接控制工作面设备的组合开关等还需要就 地设置在设备列车或者转载机落地段上，巷道通风 有效面积实际上并没有增加。 5 在采用完全的远距离供电时，所有供电设备 设置在远离工作面的集中供电及供液碉室时，工作 面工人启停设备时需要通过远程控制手段或者沿线 喊话的方式来控制设备的起、停。对控制系统通讯 的可靠性有更高的要求，同时异地控制的延迟或者 控制网络的不稳定容易造成新的安全隐患。 4远距离供电的选择与前景 井下综采工作面远距离供电方式，在工作面受 矿压影响巷道变形较大，设备列车移动困难时，能 起到很好的作用，可有效的缩小设备列车的规模， 降低巷道维护的工作量。但同时作为一种新兴的供 电方式，其本身也存在上述的一些问题，各煤矿在 选择时应根据自身的开采条件、生产需求及管理制 度等进行合理的选择，不能一味的追求“先进”。 井下综采工作面远距离供电方式在改善设备布 置环境，降低维护难度，增加工作面巷道有效通风 及通行截面，增加供电设备的推移速度等方面具有 较大的优势，但还有以下几点技术问题需要解决 1尽量提升设备的电压等级，目前3300V供电 设备在煤矿井下已经成熟的运行了多年，大多数大 功率设备采用3300V电压等级。但功率稍小的设备 因成本的问题，采用更低电压等级的电机，在进行 远距离供电设计时，低电压等级的设备往往会需要 大截面的电缆进行供电，所以33OOV电压等级的小 功率电机的低成本、小尺寸应是未来需要解决的问 题之一 O 2 远距离供电系统需要对巷道内的电缆进行及 时的收放，目前采用的电缆接头拆装效率较低，开 发更安全更高效的电缆连接装置是远距离供电方式 的重要需求。 3 远距离供电系统设备布置远离工作面设备, 工作面工作人员在控制设备起、停或应急情况下的 紧急停车需要更安全可靠的联动控制方式，目前的 井下综采工作面控制系统一般采用总线制进行控制， 单总线结构在巷道的复杂条件下可靠性值得商榷。 开发一种可冗余、更可靠的联动控制系统是远距离 供电的迫切需求。 参考文献 [1] 陆幼鲁.复杂条件下综采放工作面远距离供电供液系统 研究[J].煤矿现代化，2012, 1116 75-78. 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