于进军 刘法存 王占
摘 要 通过对长城三矿综采工区面采用远距离集中供电技术应用，解决设备列车拉移困难的问题，有效解决通风断面小、行人道狭窄等难题，大大降低工人的劳动强度，降低安全事故发生概率，实现了矿井生产安全高效。
关键词 供电；电缆；设备列车；变频器
中图分类号 TM7 文献标识码 A 文章编号 2095-6363（2017）11-0054-02
煤炭开采是极其复杂系统工程。国内外长壁工作面普遍采用在顺槽内靠近工作面布置移动变电站，对综采工作面集中供电。此中布置方式，在煤层埋藏深、矿压大、地温高的矿区，及近年来为提高资源回收率，沿空采用小煤柱或无煤柱布置巷道和回收开采边角煤的许多矿井，问题更加突出。严重影响了工作面通风、运输、超前支护等工作的正常展开，并导致工作面变电站无法拉移。不但制约煤矿正常生产，而且严重威胁煤矿安全形势。
鉴于以上原因，有必要针对矿井综采工作面供电系统进行研究，采用远距离集中供电技术，以满足综采工作面正常生产需求。
1 概述
长城三矿1905S工作面采用远距離集中供电技术，将工作面配电设备放置到运输巷中段配电硐室内，不需要在顺槽内敷设地轨，取消了传统设备列车的使用，在工作面综采过程中无需频繁挪移配电装置，保证了供电安全，并减轻了工人劳动强度。
2 技术方案论证
传统供电方式易诱发安全事故。受地质条件的影响，巷道内的压力一般较大，在拉动移动设备时，需要对设备列车前方的巷道进行扩修，否则设备列车无法通过狭窄的巷道。在狭窄的巷道里，设备置放在回风槽中，占据了一定的空间，使得槽内空气的流通速度缓慢，并且空气的质量不好，含氧量降低，在实际操作过程中工作面煤层厚度变化幅度不一，瓦斯涌出量呈阶段性，时多时少，若工作面煤层厚度较大时，设备列车前的瓦斯传感器处于临界状态，时刻有产生危险的可能，加上空气不流通、巷道变形，极易发生安全事故。工人劳动强度较大。由于变电站列车是跟随综采设备的，综采设备在哪，一定变电站就在哪，随着移动变电站的移动，很多物资也需要移动，这些物资的运输都是由工人来完成的，使得工人的劳动强度增大。
采用综采工作远距离集中供电系统，原有的设备全数移出工作面，为了实现供电系统的自动化。为方便工作面电缆撤除工作，顺槽布置了电缆自移装置，大大降低了工作劳动强度。
3 项目实施方案
3.1 技术方案
在顺槽中间位置设置机电硐室，将1905S工作面供电设备布置在机电硐室。包括高压设备两台PGJ-200/10Y进线高防，两台KBSGZY-3150/10移变，一台KBSGZY-2×2000/10变频器专用变压器；低压设备一台BPJV-3×1250/3.3变频器，一台KJZ6-600/3.3六组合开关，一台KJZ4-600/3.3四组合开关，其中KJZ4-600/3.3四组合开关给采煤机供电，KJZ6-600/3.3六组合开关给破碎机、转载机供电。组合开关采用模块化设计，模块可互相替换，能保证设备的一用一备。
3.2 工艺路线、实施过程
第一，公司组织相关技术专家共同分析确定系统技术指标和要求，确定供电系统设备、电缆配备情况；第二，根据技术要求订购相关供电设备、电缆；第三，进行前期的产品加载测试；第四，进行设备的现场安装调试和工业性试验。
3.3 项目实施效果说明及验证
1905S工作面运输巷走向长度2 250m，切眼长度342m，工作面配电点设置运输巷1 400m处，工作面设备采用3 300V电压等级。运输巷转载机装机容量710kW，供电电缆为95mm2，额定载流量260A（25℃）；工作面刮板机装机容量2×1 200kW，供电电缆为120mm2，额定载流量305A（25℃）；采煤机总装机容量1 705kW，供电电缆为120mm2，额定载流量305A（25℃）。供电电缆最长供电距离1.3km。
1）按长时允许负荷电流校验电缆能力
（1）转载机，满足要求。
（2）采煤机，满足要求。
（3）刮板机，满足要求。
2）按允许电压损失校验导体截面
（1）转载机电缆电压损失，占额定电压百分数为：，满足要求。
（2）刮板机电缆电压损失，
占额定电压百分数为：，满足要求。
（3）采煤机电缆电压损失，占额定电压百分数为：，满足
要求。
3）按三相短路电流验算导线热稳定性，三相短路电流稳态值：
式中：Sd—母线短路容量，100MVA。Up—允许最高电压，取+5%。
由于煤矿供电为无限大系统，假想时间与断路器的动作时间相同，故计算出电缆最小稳定截面为：
，所选电缆满足要求。式中：C—热稳定常数，查该电缆最高允许温度为230°时的数值，C=171；tj—断路器动作时间，取0.25S。
目前长城三矿1905S工作面配套设备经过近一年的试生产，各设备运转良好，使用正常。
4 技术特征及创新点
首先，解决了设备列车拉移困难的问题，在远距离供电过程中，设备列车是放置在皮带运输顺槽停采线外大断面处，传统的方式是拉移列车，增大量巷道压力，现有的设计彻底减小了巷道的压力，有效解决了通风断面小、行人道狭窄等难题，在工作期间，确保人行通道能够畅通。其次，降低了安全事故发生概率。远距离供电技术的所有设备均不在回风槽当中，没有占用槽内空间，大大增加了槽内空气流通速度，将通风阻力减小，在很大程度上降低了瓦斯事故，从源头上杜绝了发生安全问题的概率。此外，大大降低了工人的劳动强度。同时还解决了设备列车拉移频繁，有利于安全生产。
传统的供电方式主要依靠人力搬运物资，搬运物资的距离较长，劳动强度大，增加了很多不必要的工作，在远距离供电技术中，将所需要的物资放置于设备列车上，大大缩减工人的运输距离，降低工人劳动强度，提高了生产率。
5 效益分析
5.1 经济效益分析
消灭了设备列车，避免了设备列车拉移困难的问题，大大降低了工人的劳动强度，有利于安全生产。同时减少了列车运行过程对供电设备、电缆的损坏，降低了设备故障率，赢得了宝贵的生产时间，提高了生产
效率。
5.2 社会效益分析
采用远距离集中供电技术，解决了设备列车拉移困难的问题，在远距离供电过程中，设备列车是放置在皮带运输顺槽停采线外大断面处，传统的方式是拉移列车，增大量巷道压力，现有的设计彻底的减小了巷道的压力，有效解决了通风断面小、行人道狭窄等难题，在工作期间，确保人行通道能够畅通。其次，降低了安全事故发生概率。远距离供电技术的所有设备均不在回风槽当中，没有占用槽内空间，大大增加了槽内空气流通速度，将通风阻力减小，在很大程度上降低了瓦斯事故，从源头上杜绝了发生安全问题的概率。此外，大大降低了工人的劳动强度。传统的供电方式主要依靠人力搬运物资，搬运物资的距离较长，劳动强度大，增加了很多不必要的工作，在远距离供电技术中，将所需要的物资放置于设备列车上，大大缩减工人的运输距离，降低工人劳动强度，提高了生产率。同时还解决了设备列车拉移频繁，有利于安全生产。
参考文献
[1]王彦文，高彦.煤矿供电技术[M].徐州：中国矿业大学出版社，2012.
[2]顾永辉.煤矿电工手册[M].北京：煤炭工业出版社，1992.
