关于大型现代化煤矿井生产系统供电特性的分析

李志华

【摘要】我国经济的迅猛发展对煤矿生产提出了更高的要求，煤矿企业采煤系统的机械化程度日益提高，原煤的生产速度不断加快，因此，用电设备数量和用电度数也随之增多，从而全国煤矿企业的供电网规模随之扩大，其构造和运作程序也逐渐复杂。大型现代化煤矿的生产系统对安全的要求十分严格，如果发生煤矿事故，不但损害煤矿企业巨大的经济利益和企业形象，影响企业的长远发展，而且直接威胁煤矿员工的生命健康安全。

【关键词】煤矿机电；供电可靠性；供电网络；供电特性；电力负荷

1.前言

供电系统是生产煤矿的重要动力，其安全正常运行是保障生产安全的前提条件，在日常生活和经济生产中起着特殊的作用。供电系统的好坏关系着煤矿开采设备的正常运行及各个生产环节，而可靠的供电系统可以延长使用寿命，减少维修费用。因此，依据现代科学技术优化煤矿供电网络对煤矿的安全生产效率和经济利益具有重要作用。

2.煤矿井下特殊的工作环境

矿井的工作环境与其他工作不同，具有特殊性：（1）在生产煤的矿井下空气内夹杂着煤尘和瓦斯，当含量到达一定程度的时候，如果部分地方出现高温或电线产生电火花等会引发突然爆炸与大火燃烧。（2）电气工具对地泄露的电流可能会使采煤的电雷管工具爆炸。（3）工作空间狭小，尤其是一些巷道、采煤挖掘的面等安装了电气工具的地方，约束工具的体积，加之视觉环境差，煤矿工人碰到电气工具装备的几率较高，极易引发人体触电的情况。（4）由于煤矿井下的周围岩石和煤层都存在压力，极易引发片帮、冒顶事故，特别是使电缆碰、压、挤、砸等损坏。（5）湿度较高的环境。在煤矿井，湿度通常都是在90%及其以上，而且巷道与机电硐室经常存在淋水和滴水的情况，让电气工具极易变潮。（6）电气工具的散热性比较弱，主要是由于煤矿井下部分巷道、电硐室保持较高的温度。（7）开采煤矿工作面的电气工具需要频繁移动，而且常常启动。（8）在雨季或者地质改变，井下有可能存在突水事件，如果发生突水，必须马上开动排水工具，确保煤矿井的安全。这时应该有充足的供电来确保排水工具正常运行。（9）一旦井下出现停电，并且已经超出一定时间，有可能引发煤矿井、采区被淹的特大事故。此时井下断电断风后，还引发瓦斯聚集，发生煤尘与瓦斯的风险。

3.决定井下供电网的因素

影响煤矿供电系统的因素很多，决定井下供电系统安全生产的条件有：（1）主要的电气工具（如通风机、空压机等工具）的容纳数量与煤矿井的上下电力承担量的分配状况。（2）煤矿井里面的瓦斯含量以及通风情况。（3）煤矿井的拓开方法和生产的能力。（4）井田的大小、煤层的挖掘方法和采矿区域离井底的距离。（5）开采挖掘的工作面利用机械化的水平。通常情况下，一般机械开采和炮开采挖掘都是采用660V供电，如果是综合开采煤矿的工作面，比如机组单机的容量相对比较大，应当利用1140V电压供电。（6）煤矿井周围供电网的高压供电的电压等级，如果煤矿开采区已经形成10KV供电网，经煤炭管理部门的批准，可以利用10KV电压供电井下。（7）矿井的生产量和开采区的分布状况。

4.各个生产系统的供电特性

4.1运输系统

运输是煤矿生产的重要一个环节。运输系统可以划分为地面运输和井下运输。目前地面运输多利用电机车运输，此外有汽车运输，索道运输仅在地形复杂的矿山采用。井下运输主要采用电机车远输、无极绳运输。井下运输指的是将废石头、矿石头在回采矿和井底车场之间运输，偶尔将故障的设备运往机修硐室维护修理。在大型煤矿工作人员还要从井底车场运到回采、挖掘的工作地方。由于运输系统的特殊性，这就必须要求运输工具足够可靠。随着我国矿井建设的发展，“一矿两面”成为未来发展方向，对煤矿企业提高经济效率起着重要的作用。

4.2提升系统

提升是煤矿生产的关键工作，而提升工具是矿井里面重要的固定机电设备之一，它是链接井上和井下的重要环节。提升工具的任务是提升矸石和煤炭，升降装备和工作员工等。提升系统的特点是在矿井一定的距离里，具有一定周期，循环反复完成提升工作，因此，提升工具必须有健全的保护开关和控制开关，确保安全运行。

4.3采掘系统

采掘的供电是煤矿生产过程中重要的一个环节。随着矿井的机械化增多，大功率的开采工具增加，不仅矿井生产和开拓也变得复杂，而且开采的供电也逐渐复杂，导致电压负荷增加，现行的供电网很难满足生产的需求，从而开采面高压电缆多次重复敷设的情况，而且迎头的供电距离较长，极易造成短路容量、灵敏度不能满足国家的相关规定。

4.4综合机械化采煤系统

综合机械化采煤系统也成为综采系统，指的是工作面的运输、转载等环节采用机械化的方式，不需要人工操作。具体的工作过程是：采煤机破煤，刮板输送机运煤，液压支架支护顶板。液压支架和刮板输送机互为支点向前进。综采系统机电装备多，电动机容纳数量较大，工作面可以采用移动变电站的供电方法。综采系统的设备较多，电动机通纳数量多，通常利用移动变电供电手段。移动变电站的高压是由变电所经过电缆将6kv（10kv）三相高压运送而来，然后移动变电站可将6kv（10kv）转变1.2kV（大容量为3.3kv，甚至更高）供应机电装备正常运转。

4.5通风、排水系统

矿井的通风系统包括风筒、局扇等工具，是整个煤矿安全生产的基础条件，是稀释煤尘和瓦斯的最可靠方式，也是为煤矿工人提供良好的工作条件的基本方法，而科学的通风是减少自燃和火灾的有效方式。

因为地面水的下渗和含水层的水涌出，这些水不断地汇聚井下一旦没及时把水排到地面，矿井底下的安全生产就没法保证。排水系统主要是主要由水泵、管路、电动机等部分构成。由于排水装备较多，这些装备正常运行也需要可靠的供电系统。

5.各个生产系统之间的影响

各个生产系统相互影响，相互作用。掘进、开采的过程贯穿着提升、运输系统，也缺不了排水、通风系统的工作。各個系统相互影响同时存在，然而依据煤田大小、瓦斯等级等因素，确定各个系统所占的比例。在六大系统中，运输供电有来源地面，也有开采区；提升供电来源地面变电所；通风和排水依据设备的位置而决定供电来源。如果主风机装备在地面，局扇则分布在各采区；掘进的线路较长，一般分布在各个开采区。无论哪个系统断电，都会影响其他系统的正常运作。

6.结束语

由前文得知，六个系统的正常运行都要电力，因此供电对煤矿井的安全正常生产十分重要。特别是排水系统、通风系统如果突然断电，不仅不可以正常生产，而且容易让瓦斯、煤尘集聚造成重大安全事故，这样对井下工作人员造成直接生命安全威胁。因此，做好掘进、运输、排水、通风等技术的管理工作，对矿石科学合理开采，充分利用现代化的科技对矿井改造，让其系统更加简单，集中生产，合理布局，特别是一些供电网改造，确保供电可靠和安全。充分利用现代科学技术优化煤矿供电系统对于煤矿安全生产具有重要意义。

参考文献

[1]陈永坤，孟凯.煤矿供电系统可靠性运行方式探讨[J].技术与市场，2015，（02）：70.

[2]苗继军.煤矿供电系统现状分析及改进[J].煤炭科学技术，2014，（s2）：23.