大型现代化煤矿井生产系统供电特性分析

饶伟

（神华宁夏煤业集团清水营煤矿 宁夏 灵武 751410）

大型现代化煤矿井生产系统供电特性分析

饶伟

（神华宁夏煤业集团清水营煤矿 宁夏 灵武 751410）

随着国民经济的快速发展，煤矿采煤系统机械化程度不断提高，原煤产量不断增加，煤矿企业的用电设备及用电量也急剧增加，导致我国煤矿供电网络的规模也迅速增长，其结构和运行方式也日趋复杂。现代煤矿生产系统对安全性的要求极高，一旦发生事故，不仅造成巨大的财产损失，而且直接威胁到煤矿工人的生命安全。

煤矿机电；供电可靠性；供电网络；供电特性；电力负荷；节能减排

0 引言

1 井下各生产系统的特殊工作条件

1.1 煤矿井下的空气中含有瓦斯及煤尘，在其含量达到一定量时，如遇到电气设备或线路产生电弧、电火花和局部高温时，就会燃烧和爆炸。

1.2 井下采掘工艺需要用电雷管，电气设备对地的漏泄电流可能会将电雷管引爆。

1.3 井下硐室、巷道、采掘工作面等需要安装电气设备的空间都比较狭窄，电气设备的体积受到一定限制，且使人体接触电气设备的机会较多，容易发生触电事故。

1.4 井下由于岩石和煤层的压力，常会发生冒顶和片帮事故，使电气设备（特别对地电缆）很容易受到这些外力的砸、碰、挤、压。

1.5 井下空气比较潮湿，湿度一般在90%以上，并且机电硐室和巷道经常有滴水及淋水，使电气设备很容易受潮。

1.6 井下有些机电硐室和巷道的温度较高，因而使井下电气设备的散热条件较差。

1.7 采掘工作面的电气设备移动频繁，且经常启动。生产中由于受自然条件变化的影响，使用电设备的负荷变化较大，有时会产生短时过载。

1.8 由于井下地质条件发生变化，及雨季期间，井下有发生突水事故的可能，其出水量往往为正常涌水量的几倍甚至几十倍。一旦突然出水，要求排水设备迅速开动，以保证矿井安全。此时应有足够大的供电系统，以保证全部排水设备正常工作。

只有科学设计绩效目标管理考核方案才能够使考核各环节的工作能够得到具体的指导，为了能够在最大程度上实现绩效目标管理考核方案制定的科学合理，可以从以下两个方面来着手。

1.9 井下如发生全部停电事故，超过一定的时间后，可能发生采区或全井被淹的重大事故。同时井下停电停风后，还会造成瓦斯积聚，引起瓦斯和煤尘爆炸危险。

2 决定煤矿安全生产供电的主要因素

决定井下高压供电系统的因素很多，一般应考虑如下条件：

2.1 矿井主要电气设备的容量（如提升机、通风机、水泵及空压机等设备）与井上下电力负荷的分配情况。

2.2 井田范围、煤层开采方式以及采区距井底车场距离。

2.3 矿井瓦斯等级及通风方式。

2.4 矿井的开拓方式以及生产水平数。

2.5 采掘工作面机械化程度。炮采或一般机采工作面，采用660V电压供电，综合采煤工作面，如机组单机容量较大，应采用1140V供电。

2.6 矿井附近电力系统的高压供电电压等级，如矿区已形成10kV供电系统，经煤炭工业部批准，也可采用10kV下井供电。

2.7 矿井生产能力及采区分布情况。

3 煤矿各生产系统特点

3.1 运输系统

运输是矿山生产过程的重要组成部分，井下运输的任务是将矿石、废石从回采矿运往井底车场，将材料、设备从井底车场运往回采的工作面，有时也将设备从工作面运往机修峒室进行维修。在大型矿山，人员还需从井底车场运往回采、掘进的工作面。由于矿山运输环境的特殊性，要求运输设备牢固可靠。随着我国高采高效矿井建设的蓬勃发展，“一矿两面”成为发展趋势，作为矿井生产的一个重要环节，对辅助运输也提出了更高的要求。

3.2 提升系统

提升工作是矿井生产过程中的一个关键环节，而矿井提升设备是矿井重要的固定机电设备之一，它是联系矿井井下与地面的主要生产环节。矿井提升设备的任务是提升煤炭和矸石，升降人员和设备，下放材料等。矿井提升设备的工作特点是在一定的距离内，按一定的周期往复循环动作完成提升任务，因此它须具有良好的控制系统和完善的保护装置，以保证安全可靠地运转。

3.3 采掘系统

采掘供电是煤矿生产中的重要环节，随着矿井机械化程度的提高，矿井生产、开拓的不断变化，大功率采掘设备越来越多，不但采掘迎头的供电也变得日益复杂，致使供电负荷也越来越高，现行供电系统难以满足生产需要，造成采面高压电缆多次重复敷设现象，而且随着开采的延伸，采掘迎头供电距离较长，容易造成短路容量、灵敏度系数不能满足《煤矿供电细则》的要求。

3.4 综采系统

综合机械化采煤简称综采，是指采煤工作面的破煤、转载、运输、支护等生产环节全部实现机械化生产。简单的工作过程是：采煤机在刮板输送机上，液压支架下，通过牵引运行中的采煤机旋转的滚筒破煤，采落的煤炭经刮板输送机、破碎机、转载机、皮带输送机等设备运送到地面装车。液压支架和刮板输送机互为支点随工作面的开采向前推进。综采工作面机电设备多,电动机容量大,工作面采用移动变电站供电方式。由采区变电所经高压双屏蔽电缆将6kV(或10kV)三相高压电源，送到工作面的移动变电站。移动变电站将6kV(或10kV)电压变换为1.2kV（大容量工作面电压为3.3kV乃至更高）电压，供工作面机电设备用电。随着工作面机电设备容量的增大，对供电的要求也就越来越高。

3.5 矿井通风系统

矿井通风设备由扇风机、局扇、风筒构成。矿井通风是矿井安全工作的基础，是稀释和排除矿井瓦斯与粉尘最有效、最可靠的方法，也是创造良好劳动环境的基本途径，而合理的通风又是抑制煤炭自燃和火灾发展的重要手段。

3.6 排水系统

在煤矿井下采掘过程中，由于含水层中含水的涌出和地面水的渗漏，采用水砂充填和水力采煤的消耗用水等，这些水昼夜不停地汇集于井下，如果不能及时地将这些积水排到地面，井下的安全生产就得不到保障。矿井排水系统主要由水泵（多为离心式）、电动机、电控设备、仪表、管路及管路附件等部分组成。矿井排水设备较多，这些设备的正常运转离不开安全、可靠的电力供应。

4 煤矿各生产系统之间的相互影响

采煤、掘进的生产过程贯穿着运输、提升系统，也离不开通风、排水系统的正常工作。各生产系统相互交叉，同时存在，只是根据煤田范围、矿井瓦斯等级、开采方式等不同，各系统所占的比重稍有不同。

在煤矿这六大生产系统中，提升系统的供电电源主要来自地面变电所；运输系统的电源则有些在地面，有的分布在各采区；通风和排水系统的电源则根据矿井瓦斯、涌水量的不同，通风和排水设备设置位置不同，取自的电源也各不同，如主风机电源设置在地面，局扇则分布在各采区；掘进和综采的供电线路最长，电源基本上都分布在各采区。无论哪一生产系统的供电中断，都可能会影响其它生产系统的正常运转。

5 结束语

由前述可知，各生产系统的正常运转都离不开电力供应，所以供电对井下生产至关重要。尤其是通风、排水供电一旦中断，不仅不能生产，而且短时的停电，极易造成瓦斯积聚，淹井等重大事故，对井下设备和人员带来极大的损害。因此，要搞好掘进、运输、提升、通风、排水、动力供应及生产技术管理。对矿石合理集中开采的主要途径和重要措施是，对矿井主要生产环节进行技术改造，使其达到系统简单，布局合理，生产集中，尤其是要对其动力供应——供电网络进行优化改造，保证供电安全、可靠、经济。

［1］陈国强.提高煤矿供电系统可靠性的措施与对策[J].能源技术与管理,2007(1)：89.

［2］刘健,毕鹏翔,董海鹏.复杂配电网简化分析与优化[M].北京：中国电力出版社,2002.

饶伟（1980—），男，汉族，宁夏盐池人，大学本科学历，机电专业，助理工程师，现主要从事机电管理方面的工作。

王洪泽］