综采工作面供电可靠性分析及处理对策

郭永亮

【摘 要】随着时代的发展和科技的不断进步，我国当前越来越注重使用综采工作面进行供电，那么采用这种形式安全可靠吗？鉴于此，本文将根据目前综采工作面供电的基本模型，来详细分析综采工作面供电系统的可靠性，并且结合多年的实践经验分别从地质环境、人员结构、装备结构以及管理水平等各个方面逐一进行探讨，并且根据综采电气故障的普遍表现形式，提出了一些提高供电可靠性的建议，希望能够为将来更好的提高综采工作面的供电可靠性提供一些借鉴和参考。

【关键词】综采工作面；供电系统；可靠性；结构；环境

随着中国煤炭工业发展的速度越来越快，综采工作面机电设备的单机容量与整体容量也随之得到了比较大地提高，与此同时随着我国近些年来加大了对各大矿井的开发力度，在很大程度上加大了供电距离。但是在这个过程中随着距离和设备功率的加大供电系统电压损失也比以往大了很多，这就很容易造成电动机端出现电压过低的现象发生，从而在一定程度上影响设备的正常运转。由此可见，想要真正实现现代矿井高产高效就必须仔细研究综采工作面供电设计技术，只有这样在真正的工作过程中才会做好胸有成竹，就算遇到问题也能够不慌不乱，采取合理措施加以解决，保证工作面发挥出自身的最大功效。

一、当前综采工作面供电的实际情况

（一）设备负荷呈现逐渐增大的态势

随着我国科学技术日新月异，综采工作面机械化程度随之不断提高。就目前而言，综采设备正在一步一步的向着重型化与智能化方向快速发展。根据相关数据统计显示，随着矿井的不断开拓与延伸，目前中国煤炭企业的综采工作面长度已经超过了300米，最大采高能够达到7米，最大推进长度达6000米。为了最大限度的达到工作面高产高效的目的，现在有一定实力的煤炭企业已经配套使用了那些负荷容量大的机械设备。比方说在一些大型矿井的高产高效工作面当中，各个设备容量之和甚至已经超过了10000kW，其中刮板输送的总装机功率达4800kW，采煤机总装机功率已经达到2500kW，这里只是说的通常情况下的水平，有些甚至更高。

（二）工作面供电系统问题日益突出

虽然说在近些年来，我国在利用综采工作面为各大企业的煤炭开采在很大程度上提供了便利。但是随着综采工作面机械程度越来越高，工作面供电系统也出现了很多亟需解决的一些问题，主要表现在以下几个方面：

1、机械设备数量与日俱增，供电系统操作起来越来越繁杂。由于煤炭开采需求量越来越大，很多企业通过增加工作面总装机容量的方法，而最为直接的方法就是相应的增加设备数量。举一个简单的例子，在过去的很长一段时间里，各大企业都是使用功率较小的刮板输送机，这样的话只需要一台电机就可以完全达到驱动的要求，如果更换为功率大的刮板輸送机就必须要配备两台甚至是多台电机方可正常驱动。但是有一点值得大家注意的是，随着电机的增加同样必须增加工作面供电系统的低压馈电开关，众所周知，供电系统的低压馈电开关是很容易发生故障的，而且这些故障点排查起来也会比较复杂，因此导致故障发生的原因非常多。

2、供电线路压降增大。通常情况下，综采工作面的机械设备绝大多数都是采取直接启动的工作方式，然而在启动过程中对矿井供电网络会产生非常强大的冲击，这会在很大程度上影响设备的正常运行，甚至在有些时候会损坏设备。

3、设计供电系统较为困难。一般地说，我国现阶段的大多数煤矿企业井下高压采用的是6KV或10KV，而综采工作面的高压往往能够达到3.3KV。为了最大限度的满足压降和载流量要求，在设计工作面供电过程中，一般情况下只能通过增加供电电缆截面的方式，然而井下矿用电缆截面属于不可再生资源，用一点就会少一点。鉴于此，各大煤炭企业在实际生产过程中只能通过增加电缆数量来满足供电要求，但是这样做的同时也给设计供电带来很大的困难。

二、综采工作面供电可靠性分析

如图1所示，这是某一煤矿放顶煤工作面中比较具有代表性的供电系统框架图。就目前而言，综采工作面的供电可靠性主要体现在以下几个方面。

（一）地质环境

随着开采矿井的不断深入，地质条件与以往相比也越来越复杂，主要表现为以下几个特点：

1、距离不断加长，运输环节日益复杂，投入设备较多。比方说现在较为普及的工作面通常需要配备7—8台运输设备方可正常运转，这样一来也加大了供电压力；

2、设备运行环境较差。很多时候，各大煤炭开采企业为最大限度的躲过大断层或其他地质构造，综采工作面出现了很多的诸如刀把形、旋转形、梯形等不规则的形状，这样一来也就加大了设备的故障率；

3、电气故障。出现这些方面的主要原因是因为煤层变化大、顶底板不平整、巷道淋水、通风不畅、巷道变形致使设备损坏，造成电气故障率提高；

4、设备管理困难。通常情况下这是因为仰采和俯采工作面较多所造成的。

（二）人员配备分析。

随着近些年来PLC控制系统、人机交互对话和集成化控制模块等技术在综采工作面中的广泛应用，对现场操作维护人员的技术要求也提出了更高的要求。

（三）装备结构更为自动化和智能化

随着煤矿先进电气技术不断进步，设备更替的频率越来越快。比方说现在较为常用的综采磁力启动器，现在多为智能化、组合式、直读式磁力开关，设备列车配置简单明了；传统的液压牵引采煤机已经逐渐被大功率电牵引、智能化遥控操作采煤机所替代，与此同时工作面语音控制系统也换成了更为先进的现场可编程操作，实现了具有现代化意义的交互式人机界面；综合自动化防尘系统、支架电液控制系统、自动化工作面也都在有关矿区得到广泛使用，他们都采用了当今较为先进的电气自动化和智能化技术。

（四）管理水平亟需进一步提高

因为现在的生产循环节奏的不断加快，部分管理人员单纯的看重生产而忽视了维护，甚至在有些时候故意减少必要的维护、试验的时间和次数，从这一点上来讲，这与传统的粗放式管理并没有任何区别。大量的事实证明，设备在运转过程中出现的问题与平时的维护和保养工作没有做到位存在着很大的关系。

三、综采工作面中较为常见的电气故障形式

通过调查显示，综采工作面中出现的比较普遍的电气故障形式包括以下几种：

（一）漏电故障。主要分为集中性漏电与分散性漏电两种，其中集中性漏电的发生频率相对较高。其主要原因如下：a.电缆受挤压破損或变形，主芯线绝缘遭到破坏。电缆接线盒（腔）内如果进水或潮湿，绝缘会被破坏；b.如果出现线路直接接地或者电弧放电接地的情况，绝缘也会因为这种热量积聚而遭到破坏；c.因电机绝缘老化在一定程度上降低了设备的耐压性能，或者是绝缘部分受到污染（下转第277页上接第274页）与爬电距离减小之后造成击穿，也会破坏绝缘性能；

（二）短路故障。主要表现为绝缘被破坏后的电弧放电短路，相间短路，电机线圈栅间的短路故障；

（三）过载故障。主要是由于负载长时间超过额定值以及启动频繁所造成的，除此之外，也会出现负载部分出现严重卡堵现象；

（四）控制部分故障。这种现象的表现形式为接触不良，线路松动，线路短路、接线错误、功能元件及模块损坏，部分独立元件被脱焊和烧坏、程序紊乱等。

四、提高处理综采工作面可靠性的对策

（一）加强技术培训，提高职工的综合素质

任何企业的发展关键在于人才，煤炭企业也不例外。鉴于此，各大煤炭企业为了进一步提升操作维护人员技术素质，就必须结合实际情况实施职业教育、专项技术讲座、技能鉴定等方式加强从业人员的技能培训。与此同时，区队班组也要加强对员工的设备技术培训，强化员工对设备的认识，了解设备性能、结构，以便于日常对设备的维护和保养。

（二）不断提升检测设施的性能

具体地说，就是需要建立专业试验、开发工作室或者是研究室，利用软件进行仿真模拟试验，开发三维机电设备技术维护系统软件。只有这样才能给人一种立体直观的感觉，易于被大众接受，而且更加方便的进行信息资源共享，更专业的检测设施便于对设备存在的故障隐患及时发现，做好提前预防工作。

（三）建立健全档案管理

就是企业指派专人对以往各种故障形式进行科学合理的分类和建档，这样做的目的在于可以帮助以后更好的分析和处理相关问题提供参考，这也是企业的重要资源之一。

五、总结语

综上所述，随着科技的不断发展，各大煤炭企业为了提高煤炭开采的效率，大多数都使用了各种类型的大设备，但是这对综采工作面供电可靠性提出了更高的要求。鉴于此，我们也需要认真分析它们的可靠性以及与之对应的处理对策，只有这样才能确保综采工作面安全可靠的运行，从而提高企业的综合实力。

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