现代化矿井中综采工作面供电技术的应用

现代化矿井中综采工作面供电技术的应用

黄庆柱

黑龙江龙煤鹤岗矿业有限责任公司兴安煤矿机电科154100

摘要：随着科学技术的快速发展，我国煤矿综采工作面在供电系统上，已经取得了很大的成就和进步。对于煤矿井下综采工作面的供电系统的研究，以及发展方向及现状的探讨，对于设计和发展供电系统都非常有意义，对于煤矿工作的进行及开展也非常有利。

关键词：现代化矿井；综采工作面；供电技术；应用

现代化矿井的建设意味着将需要大功率的综采工作面，综采工作面的设备与人工之间将去除人工部分，取而代之的是利用现代电子信息技术。用数字信号与模拟信号来使得综合工作面一整个系统“串联”起来，自动化与智能化是以后的发展趋势，那么安全高效的供电技术是实现这一目的的基石，供电技术不仅仅是提供电力输送稳定，还需要针对每个设备工作情况的不同进行自我调整。供电技术也成为了一个相对独立的体系结构，它的经济价值相对稳定，不易出故障，出故障自我发现，维修方便，这样其高效连续性就能得以体现，设备的大功率也意味着电压的承载量，供电技术既要在正常时保证机器设备运转，又要保证出现突发故障时能够及时保护工作人员的安全。这就是安全高效的供电技术在现代化矿井综采工作面的应用。

1现代化综采工作面供电系统现状分析

（1）近几年来煤炭开采技术得到了突破性的发展，采煤深度很多已达400m以上，工作面最长距离也接近600m，大型采煤机械设备被广泛应用于井下生产，同时造成综采工作面供电负荷增大，部分工作面安装功率已超5000kw，给工作面供电系统的设计增加了难度。（2）随着矿井开采工作面不断地延伸以及工作面用电负荷的增大，在进行供电系统设计时面临一个最大的问题便是电缆压降增大。据《煤矿井下供配电设计规范》规定：正常运行时电动机的端电压允许偏移额定电压的±5%，个别特别远的电动机允许偏移-8%~-10%。在实际生产过程中，普遍存在最远工作面压降达到-10%的现象。为解决这类问题，只能采取增加电缆截面的方式，增加了企业的投资。（3）在过去的采煤工作面，通常采用负荷较小的采煤设备，与之相配套的皮带机、破碎机等设备功率也较小，一般一个电机就可以完成驱动任务，而现在随着运输距离的延长和运输能力的增加，综采工作面顺槽带式输送机必须配备多个电机同时驱动才能完成任务。随着设备数量的不断增多，故障点也会增加，给日常维护工作加大了难度。

2供电系统出现的问题逐渐增多

2.1线路末端压降大

综采工作面在不断地向前推进，供电线路也随之增长，井下的大功率采煤设备，通常选择直接启动方式，在全压直接进行启动时，对矿井中的电网冲击会非常大，线路会有很大的电压降产生，对于设备的正常启动造成一定的影响，并且会将设备正常的性能进行损害，对企业造成一定的经济损失。

2.2系统中设备增多，系统的可靠性降低

采煤工作面的产量以前比较低，设备的功率也小，例如，小功率带式输送机，电机驱动用一台就可以满足，但是，采煤工作面的产量在不断地提高，当前功率带式输送机，电动机都必须要2-3台才能够驱动。增多电动机，致使供电系统更加复杂，系统中增多了故障点，供电系统可靠性降低了。

2.3日常管理的维护困难

煤矿井下设备的电压，改变比较难，增大设备功率以后，线路中电流也相应地增加了，如此这样，供电电缆的数量和截面，还有高低压防爆开关数量，都会相应地增加了，这就给日常供电系统的管理，造成了很大的困难，致使工作人员的工作量及劳动强度都增加了。

3综采工作面供电系统的发展情况

3.1供电电压高等级化

供电电压与供电损失程度和供电的距离等都有一定的关系。供电电压与供电距离的关系：阻抗线路在不变的情况下，电压电网会增大，电容量也会增大；电网输送容量及线路阻抗都不变时，电压电网会增大，输送的距离也会增长。所以，增加供电电压的等级，对于增大电容量及增长输送距离，都比较有利，对于煤矿的井下贯穿采面工作也非常有利。供电电压与电压的损失关系：电压电缆损失与电压输电成反比，增大供电电压，电压电缆的损失程度会降低。从当前来看，综采工作面使用3.3kV的电压供电，能够使供电可靠性及供电能力得以有效地提升，因为电缆的截面比较小，能够使电力的损失减小，增加供电的距离。所以，高等级化的供电电压，是综采工作面供电系统发展的方向，电压等级发展的趋势为6kV。

3.2供电系统优化

3.2.1供电设备保护配置优化

以往是供电设备由电子配置来进行保护，因为电路配置等相关因素的影响，保护设备还有许多需要改进的缺点。随着电子技术的快速发展，功能配置也在逐渐地完善。从总体上来看，保护综采工作面的供电设备配置改进了，例如，PIR系列的智能化配置，保护作用非常强，能够将故障很好地进行诊断，并且及时报告，还具有联络的作用，将监控得到的数据，交给调度的工作人员。因为特殊的开采工作环境，在进行使用的过程中，保护器很容易有操作失误的现象出现，所以，保护装置的智能化，对于供电系统顺利发展的促进非常有利。

3.2.2控制系统智能化

将供电系统与其他的系统集中一起进行控制，使输送机等设备与集中控制联络合作，得以有效地实现，就是集中控制，在设备进行正常运动时，进行检测，将问题能够更早地发现，同时，制定相应的对策，及时进行解决，非常有利，致使设备能够稳定、高效、安全的运行。因此，控制系统智能化是供电系统发展的趋势。

3.2.3供电设备集成化

因为矿井工作环境所具有的特殊性，地形和巷道都会影响供电系统，所以，应该将供电设备的占地面积减少，才能够将推移工作加快，但是，工作负荷在不断地增大，供电设备的数量也增加了很多。从当前来看，集约型先进组合开关，国外具有高超技术的国家已经研究出来了，先进组合开关，能够将设备的运行，更好地进行控制和保护，从而将开关自动化的程度得以提升。对于供电系统统设备的集成化，国内也在探索和研究，从当前来看，矿用隔爆兼本质安全型负荷中心，只有一部分地区的综采面使用了，故障的发生大大地减少了。在集中控制方面，国内的组合开关利用得比较好，保护能力比较强，很值得推广和使用。

3.2.4驱动方式简单化

驱动模式：电机+开关+黏液离合器+减速器，这是国内所使用的，能够使电机软件的驱动得以实现。当前又研制了一种新模式：变频一体化电机+开关+减速器。变频一体化电机将变频驱动与电机进行了有机地结合，体积小，而且调速性能比较好，多电机同时运行时，系统平衡性比较高。该模式操作既简单又方便，值得广泛推广和应用。

3.2.5供电模式多样化

供电模式将远距离与近距离进行有机地结合，将传统供电模式的局限性打破了，单一供电模式的不足及缺点进行规避，供电模式因距离造成的影响，得到了有效地改善，对于供电系统安全而有效运行得到了很好地维护。

3.3监测与保护综采工作面的供电系统

只有搞好供电系统的监测与保护工作，才可以提高矿井的生产能力。一是对电缆的绝缘性进行在线监测，避免出现单相接地的情况，准确地预测电网的绝缘能力，降低漏电出现率，并且能够准确地判断漏电位置;二是监测电机安全工作的情况，重点是对定子、转子、轴承等进行监测与保护，在开始出现故障的时候就能够检测出来，并且评价电机是否可以持续稳定地工作，进而制定出能够实施的检修规划，确保工作面稳定与安全地生产。

3.4智能化技术

通过多样化的手段或者是计算机对人们的思维进行模仿，从而实施决策，像是智能代理、遗传算法，以及专家系统等。在综采工作面中的供电系统，所应用的主要是控制生产设备过程和人工智能系统的智能系统；在数据库输入信息设备的工作情况、工作参数、工作形式、外部条件监测等数据，实施全面地探究，实现设备选型、系统设计，以及选择改进技术的策略，要么是给出合理化的建议或者是意见；事前实施维修设备的规划；对于供电系统所发生的故障给出解决策略或者是维修方法，尽量地缩短故障排除的时间；结合实际工作状态，对工作参数进行调整和设定。可以说，在智能化这个方面具有很好的研究前景。

4结论

随着科学技术的不断发展，我国煤矿企业综采工作面供电技术取得了很大的进步，但相对国外一些先进的供电技术还存在一定的差距，在日常生产工作中不断结合实际，研究新技术，制定出更切合矿井实际的综采工作面供电方案，对矿井的安全高效生产具有很重要的意义。

参考文献

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[4]刘海洋.综采工作面仿真系统的设计与实现[D].河南理工大学,2016.