煤矿智能化工作面远程供电配套技术探究

吴广平 谢国正

摘要：对煤矿井下智能化工作面实施远程供电技术是保证智能化工作面高效稳定运行的基础条件。从工作面系统功能进行设计，对供电进行分析，给出煤矿智能化工作面远程供电配套技术方案，有效保障智能化开采有效运行。

关键词：煤矿、智能化工作面、远程供电、技术

引言

在煤矿企业的高质量发展中，智能化技术的应用越来越普遍。通过提高煤矿开采装备的自动化和智能化水平，实现少人化、安全化、高效化、经济化的生产运营目标。对智能化工作面远程供电供技术进行研究十分必要。

1自动化工作面供电系统现状

自动化工作面的设备数量多，设备列车长，人工作业率高，影响开采效率。随着煤矿生产能力提高，设备功率在增大，巷道底板的压力增大，容易引起巷道底板破坏和巷道变形，降低采煤工作面生产安全性。节能变频设备的应用中会产生变频谐波，对通信设备、控制设备造成信号干扰，设备密集的时候更加明显，存在安全隐患。功率大的设备体积较大，加上设备数量多，导致巷道通风阻力增大。设备体积大需要增加巷道截面，增加了施工成本。而且，在煤矿开采中，供电设备和工作面推进配合度弱，影响开采效率。

2智能化工作面远程供电配套原则

一是考虑重载运行工况，供电系统正常运行的实际电压损失应小于工作面设备电压偏差允许值。通过对远程供电电压进行合理设计，对移动变压器、电缆进行合理选型，满足电动机电压要求。

二是远程供电系统应考虑到成本经济性。尽量减少设备数量、电缆数量和电缆直径，电压采用变频供电方式，提高功率系数，降低运行成本。

三是选择合理的管路设备，对泵站的输出压力进行优化设计，满足支架大流量以及移架、拉架需求。对远程供液压力损失进行考量，满足液压支架最小供液压力要求。

3智能化工作面远程供电配套设计

工作面设备数量多，通过变频器和组合开关进行配电。就近供液时，采用就近供电方式，减少巷道电缆数量。

对工作面设备进行供电电压设计，确保设备启动电压损失和正常运行电压损失满足运行需求。

对工业流量、液压损失进行计算，保证压降达到支架端最小压力，合理选择管径，满足大流量和快速移架要求。

4智能化工作面远程供电设计与应用

4.1采煤机供电线路电压损失校验

4.1.1正常运行时电压损失校验

① 移动变电站电压损失计算

② 干线电压损失计算

干线长时工作电流，干线选择1根MYPT-1.9/3.3 3×95+3×50/3型电缆，长度约30米。查“电流矩表”知，该电缆在正常工作时K=0.42，因此计算如下：

③ 支线电压损失计算

支线长时负荷电流，支线电缆MCPT-1.9/3.3 3×70+1×35+7×4，长度约400米。查“电流矩表”知，该电缆在正常工作时K=0.56，因此计算如下：

④ 校验结果

采煤机线路正常运行时总的电压损失计算如下：

4.1.2起动时电压损失校验

根据工作面设备逆煤流起动的顺序，顺槽胶带输送机→破碎机→转载机→工作面刮板机→采煤机。因此，采煤机起动时线路电压损失包括其它正常运行时的电压损失和采煤机起动瞬间6～8倍额定电流下的电压损失。

采煤机、转载机和破碎机各设备额定电流（或长时负荷电流）如下：

采煤机P=925kW、Ue=3300V、Ia=123A;

刮板输送机P=525/263kW、Ue=3300V、Ie=115/80A;

转载机P=250/125kW、Ue=3300V、Ie=54/37A;

破碎機P=200kW、Ue=3300V、Ie=50A;

① 移动变电站电压损失计算

② 干线电压损失计算

干线选择1根MYPT-1.9/3.3 3×95+3×50/3型电缆，长度约30米。查“电流矩表”知，该电缆在正常工作时K=0.42，起动瞬间K=0.26。因此计算如下：

③ 支线电压损失计算

支线电缆MCPT-1.9/3.3 3×70+1×35+7×4，长度约400米。查“电流矩表”知，该电缆在起动瞬间K=0.32。因此计算如下：

④ 校验结果

采煤机线路起动瞬间总的电压降计算如下：

4.2转载机供电线路电压损失校验

4.2.1正常运行时电压损失校验

① 移动变电站电压损失计算

② 干线电压损失计算

干线长时工作电流，干线选择1根MYPT-1.9/3.3 3×95+3×50/3型电缆，长度约30米。查“电流矩表”知，该电缆在正常工作时K=0.42，因此计算如下：

③ 支线电压损失计算

转载机P=250/125kW、Ue=3300V、Ie=54/37A。支线高速电缆MCP-1.9/3.3 3×35+1×16+4×4，长度约120米。查“电流矩表”知，该电缆在正常工作时K=1，因此计算如下：

④ 校验结果

转载机供电线路正常运行时总的电压损失计算如下：

明显：正常运行时电压损失满足要求。

4.2.2起动时电压损失校验

工作面设备逆煤流起动的顺序，顺槽胶带输送机→破碎机→转载机→工作面刮板机。转载机选用的是双速电机，高低速额定电流为54/37，低速起动瞬间电流为额定电流的6～8，在此计算中取6倍。

① 移动变电站电压损失计算

② 干线电压损失计算

干线选择1根MYPT-1.9/3.3 3×95+3×50/3型电缆，长度约30米。查“电流矩表”知，该电缆在正常工作时K=0.42，起动瞬间K=0.26。因此计算如下：

③ 支线电压损失计算

支线低速电缆MCP-1.9/3.3 3×35+1×16+4×4，长度约120米。查“电流矩表”知，该电缆在起动瞬间K=0.52，因此计算如下：

④ 校验结果

转载机供电线路起动瞬间总的电压降计算如下：

4.3 破碎机供电线路电压损失校验

4.3.1正常运行时电压损失校验

① 移动变电站电压损失计算

② 干线电压损失计算

干线长时工作电流，干线选择1根MYPT-1.9/3.3 3×95+3×50/3型电缆，长度约30米。查“电流矩表”知，该电缆在正常工作时K=0.42，因此计算如下：

③ 支线电压损失计算

破碎机P=200kW、Ue=3300V、Ie=50A。支线电缆MCP-1.9/3.3 3×35+1×16+4×4，长度约120米。查“电流矩表”知，该电缆在正常工作时K=1，因此计算如下：

④ 校验结果

破碎机供电线路正常运行时总的电压损失计算如下：

5.3.2起动时电压损失校验

① 移动变电站电压损失计算

② 干线电压损失计算

干线选择1根MYPT-1.9/3.3 3×95+3×50/3型电缆，长度约30米。查“电流矩表”知，该电缆在正常工作时K=0.42，起动瞬间K=0.26。因此计算如下：

③ 支线电压损失计算

支线电缆MCP-1.9/3.3 3×35+1×16+4×4，长度约120米。查“电流矩表”知，该电缆在起动瞬间K=0.52，因此计算如下：

④ 校验结果

破碎机供电线路起动瞬间总的电压降计算如下：

4.4刮板运输机供电线路电压损失校验

该组供电网络中，刮板运输机机机尾电机供电距离最远，当电动机起动时在电缆中有较大电压损失，因此该电网中只需校验刮板运输机机机尾电机的起动电压是否满足要求即可。

4.4.1正常运行时电压损失校验

① 移动变电站电压损失计算

② 干线电压损失计算

干线长时工作电流，干线选择1根MYPT-1.9/3.3 3×95+3×50/3型电缆，长度约30米。查“电流矩表”知，该电缆在正常工作时K=0.42，因此计算如下：

③ 支线电压损失计算

支线高速电缆MCP-1.9/3.3 3×50+1×25+4×4，长度约400米。查“电流矩表”知，该电缆在正常工作时K=0.75，因此计算如下：

④ 校验结果

刮板输送机机尾电机供电线路正常运行时总的电压损失计算如下：

4.4.2起动时电压损失校验

按最大可能出现的负荷计算，此时刮板输送机机头电机已起动完成。

① 移动变电站电压损失计算

② 干线电压损失计算

干线选择1根MYPT-1.9/3.3 3×95+3×50/3型电缆，长度约30米。查“电流矩表”知，该电缆在正常工作时K=0.42，起动瞬间K=0.26。因此计算如下：

③ 支线电压损失计算

支线低速电缆MCP-1.9/3.3 3×35+1×16+4×4，长度约400米。查“电流矩表”知，该电缆在起动瞬间K=0.52，因此计算如下：

④ 校驗结果

刮板输送机机尾电机供电线路起动瞬间总的电压降计算如下：

4.5乳化液泵站电机供电线路电压损失校验

4.5.1正常运行时电压损失校验

① 移动变电站电压损失计算

② 干线电压损失计算

干线长时负荷电流，干线选择2根MYP-0.66/1.14 3×95+1×25型电缆，每根长度约30米。查“电流矩表”知，该电缆在正常工作时K=0.42，因此计算如下：

③ 支线电压损失计算

支线长时负荷电流，支线电缆MCP-0.66/1.14 3×70+1×16+4×4，长度约30米。查“电流矩表”知，该电缆在正常工作时K=0.56，因此计算如下：

④ 校验结果

乳化液泵电机供电线路正常运行时总的电压损失计算如下：

4.5.2起动时电压损失校验

① 移动变电站电压损失计算

② 干线电压损失计算

干线选择2根MYP-0.66/1.14 3×95+1×25型电缆，每根长度约30米。查“电流矩表”知，该电缆在正常工作时K=0.42，起动瞬间K=0.26。因此计算如下：

③ 支线电压损失计算

支线电缆MCP-0.66/1.14 3×70+1×16+4×4，长度约30米。查“电流矩表”知，起动瞬间K=0.32，因此计算如下：

④ 校验结果

乳化液泵电机供电线路起动瞬间总的电压降计算如下：

明显：乳化液泵电机起动时线路总的电压降满足要求。

4.6喷雾泵站电机供电线路电压损失校验

喷雾泵站电机供电线路与乳化液泵站电机供电线路相同，且喷雾泵站电机功率小于乳化液泵站电机功率，在此不再重复校验。

4.7胶带输送机电机供电线路电压损失校验

4.7.1正常运行时电压损失校验

① 移动变电站电压损失计算

② 干线电压损失计算

干线长时负荷电流，干线选择2根MYP-0.66/1.14 3×95+1×25型电缆，每根长度约20米。查“电流矩表”知，该电缆在正常工作时K=0.42，因此计算如下：

③ 支线电压损失计算

皮带机电机P=315kW、Ue=1140V、Ie=195A。支线电缆MCP-0.66/1.14 3×95+1×25+4×4，长度约20米。查“电流矩表”知，该电缆在正常工作时K=0.42，因此计算如下：

④ 校验结果

带式输送机驱动电机供电线路正常运行时总的电压损失计算如下：

明显：，正常运行时电压损失满足要求。

4.7.2起动时电压损失校验

① 移动变电站电压损失计算：

② 干线电压损失计算：

2根干线电缆MYP-0.66/1.14 3×95+1×25，每根长度约20米。查“电流矩表”知，正常运行时K=0.42，起动瞬间K=0.26。因此计算如下：

③ 支线电压损失计算：

支线电缆MCP-0.66/1.14 3×95+1×25+4×4，长度约20米。查“电流矩表”知，该电缆在起动瞬间K=0.26，因此计算如下：

④ 校验结果

胶带输送机驱动电机供电线路起动瞬间总的电压降计算如下：

明显：，胶带输送机起动时线路总的电压降满足要求。

5结语

煤矿智能化工作面采用远程供电方式，使巷道供电设备远离采区，避免了设备频繁移动，提高了巷道自动化推进程度，同时避免了设备体积大给巷道底板带来的压力，改善了巷道通风效果，实现了开采安全，保障了开采效率。

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作者简介：吴广平（1984-），男，陕西宝鸡人，汉族，助理工程师，毕业于西北工业大学，本科，现在陕西黄陵二号煤矿有限公司矿机电部科员，从事综采技术管理工作。