摘要:随着煤矿巷道深度加大,井下电气设备所处环境也越来越复杂,为了使井下综采工作面供电系统满足生产需求,必须加大井下供电系统的研究。由于煤矿电气设备常年处在井下,而井下环境非常恶劣,设备容易受潮、输电线路的绝缘性退化严重以及设备缺相或短路现象频发,因此,必须加以重视。为解决矿井采掘工作面长距离供电问题,本文结合多年工作实践经验,重点分析了煤矿井下长距离供电系统的研究,希望通过本研究能使煤矿采掘工作顺利开展,保障电气设备的运行安全及施工人员的人身安全。

关键词:工作面;长距离供电;供电系统

1.长距离供电系统推广必要性

(1)传统工作面的优劣分析在煤矿生产过程中,传统的供电模式是通过近距离设备列车进行移动式供电,而随着采掘深度的加大,这种移动式供电设备因自身长度过长,导致在综采工作面上移动难度加大,必须加大劳动资源投入力度,进而使企业成本大大增加。此外,传统的供电模式还存在一定的安全隐患,必须安排专业人员定时检验并维护,产生大量人力、财力的浪费。况且在维修过程中,有些故障问题因为维修难度大,维修时间相对较长,严重影响施工工期。除此之外,通过调查发现,传统工作面综采对复杂巷道的适应能力较差,当工作面出现大的起伏时,变形严重的巷帮顺槽就会影响设备通过能力,进而物料运输工作受阻。然而,它也有非常突出的应用优势,主要体现在管理与维护工作之中。通常情况下,设备都集中在综采工作面上,使高度增加了许多,便于维修人员对采煤设备的检查维修工作,更方便相关人员的管理工作。该供电模式下,所有设备仅需要660V/1140V的电压就可以工作,况且供电距离非常短,损耗也就不大,其次,由于工作面距离较短,对于管路连接件的要求也就相对减小[1]。

(2)长距离供电系统的优缺点采用远距离供电系统,主要有以下几大应用优势:①由于泵站拥有较高的稳定性,设备安装、管理和维护工作就减小了许多。②能够有效降低设备串车的供电总负荷,确保供电始终处于标准之内。③相较于传统供电模式,采用长距离供电系统能够使供电设备数量大大减小,而设备串车的长度也会有所减小,不仅降低受损率,更是对综采工作效率的一种提升[2]。这主要是因为设备串车长度减小,发生碰撞的几率就会减少许多,也就节省了大量检修时间。其次,由于泵站的安装拆卸工作变得非常便捷,维修空间较大的特性使得维护工作更为容易,有效保证了施工安全。④泵站工作人员不再需要随着串车移动而变换工作地点,只需要在规定工作区间进行常规检查就可以了,如此一来,能够减少人力资源的浪费。

(3)长距离供电技术应用要求虽然矿井工作面长距离供电技术的应用存在着诸多优势,但在工作实践当中不可避免地碰到一些问题,为保证矿物质安全开采,就必须保证综采工作面电压稳定、电流正确合理。在综采工作面工作实践当中,一些电气设备的运行需要稳定的电压,且电压损失要符合标准,始终保持在允许电压损失之内,因此,保障长距离供电系统的正常运行存在以下几点要求:其一,保证设备运行正常。长距离供电模式使得矿井综采工作面的启动器、控制主机与变压器、泵站分离,同时导致供电距离加大,所以,需要及时对新型启停设备及控制器进行更新换代[3]。所换的新型控制器必须满足移动便利、保护功能完善及实现控制自动化等要求。其二,确保电压损耗在控制范围之内。为保障采掘工作顺利进行,就必须定期检查长距离供电模式综采工作面的线路电压损失情况,但是,采煤机与刮板输送机的电机功率比较大,供电距离较远,所以,在开展检查工作时仅仅需要检验电压是否满足标准就可以了。《煤矿电工手册》明确规定,设备正常运行时,电机电压应不低于额定电压的7%-10%,即当负载工作与额定负载相差不大时,电压就会小于额定电压的7%;而当负载不是很大时,电压就会小于额定电压的10%。

2.长距离供电系统背景分析

相较于传统矿井工作面供电方式,长距离供电模式的应用有着非常突出的应用优势,因此,这一模式已在国内矿井综采工作面得到推广运用,并取得了不错的应用效果。文章以云冈矿81043综采工作面为例,目前该工作面走向长度为346.5m,采高2.4m,煤层倾角在6°-7°之间,全工作面平均煤层倾角为6.5°。为保证该工作面作业用电的安全性及稳定性,矿井管理层研究决定,打破传统综采模式,将电站与泵站施行分离布置,采用综采工作面长距离供电模式,经过几个月的不断实践和改进,极大提高了采煤工作效率,保障了矿井作业面的安全施工。

3.综采工作面供电方式具体应用

云冈矿综采工作面机电设备负荷情况如表1所示。受矿井自身实际情况的影响,传统的综采工作面供电遵循的是就近供电原则,随着综采工作的进一步深入,供电设备及变电站也会随之向前移动。在近距离供电模式下,工作面中的各个机电设备都能获得更加稳定的电压,同时,过流保护装置也具有较高的灵敏性[4]。但是,由于变电站体积较大,且机电设备较多,若采用移动供电方式,便对巷道结构的质量有着更高的要求,同时,也就需要更长的高压电缆。我们常见的特高压电缆是铠装电缆,这种材质的电缆自身重量较大,柔韧性不够优良,致使在其实际应用过程中的检修工作量较大[5]。基于这种情况,矿领导部门力求创新,引进了长距离供电模式,其实就是把移动变电站当作井下固定变电站使用,将其固定在运料巷道口。在变电站设备之中,高压进线电压设定值为1140V,低压输电线电压设定值为660V,并利用低压电缆将综采工作面之中的采煤机、运输机、转载机、液压泵站等设备相互连接。在开展作业面作业当中,需在馈电开关附近安装中间接线盒,如果随着巷道深度不断加大,只需在接线盒之上另接一条更长电缆即可。自从引进了长距离供电模式后,巷道布设工作得到进一步简化,设备布设数量也大大减少,同时,所需检修工作量也大幅度下降。针对供电距离过长导致的线路压降问题,必须及时采取相应的防治措施,以保障工作面长距离供电过程中的各种问题及时得到解决。综上所述,随着矿井巷道采掘深度的推进,巷道所承担的各种压力也会不断增加,巷道布设也随之复杂。因此,采用长距离供电方式可以有效规避巷道错综复杂的局面,减少电力设备的迁移而引发的安全问题,还利于矿井巷道的通风及行人通行,在减少劳动力的同时还提高了生产效益,为矿企获得丰厚的利润提供了空间。

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