综采工作面远距离供电系统设计应用

摘要：针对某矿1601综采工作面远距离供电的技术难题，对其压降损失进行计算，得出工作面的合理供电距离上限，并根据工作面供电需求、设备使用情况及优化设计结果设计出1601工作面的远距离供电方案。在该供电方案中共布置一处可移动设备列车、一处半固定配电点、一处固定配电点，经实践证明该供电方案设计是合理的。

关键词：远距离供电;压降损失;固定配电点;设备列车

引言

煤矿综采工作面设备数量多、功率大，如何对机电设备进行可靠供电至关重要。当前，我国各大矿区常用的工作面供电方式主要分为两种，一是近距离设备列车供电，将移动式设备列车布置在距工作面150～300m的巷道中，随工作面推进，不断向外迁移设备列车，对工作面设备进行供电，适用于设备功率不大、矿压显现较轻、推进速度较慢的常规综采工作面；另一种是远距离固定配电点供电，将配电点设置在工作面回采扰动范围以外、有足够空间且围岩状况较好的固定区域，适用于快速推进高产高效工作面、冲击地压工作面、煤与瓦斯突出工作面等，目前已在国内多个矿区推广应用，最大供电距离超过2000m，但远距离固定配电点供电的最大难题在于供电距离较远，电压损失率高，且设备远距离启停控制难度大[1-3]。本文针对某矿1601工作面的远距离供电技术展开研究，对供电压降损失进行优化并设计一套远距离供电方案，从而保障工作面的高产高效和安全生产。

1工程概况

1601工作面主采6号煤层，煤层平均厚度达到20m，设计使用大采高放顶煤回采工艺，一次采全高，工作面倾斜长度260m，走向长度2300m，设计生产能力1000万t/年，属标准高产高效工作面。工作面配备液压支架、采煤机、前部刮板输送机、后部刮板输送机、转载机、破碎机、乳化液泵站（四泵两箱）、喷雾泵站（三泵两箱）等主要设备，如果采用传统的移动式设备列车供电，设备列车拖挂车辆将超过50辆，总质量超过400t，设备列车数量多、质量大、列车长，且由于工作面推进速度较快，频繁迁移难度大，同时，设备列车占用巷道空间，减小通风断面，增大通风阻力，缩小行人安全空间，降低了生产安全系数。基于以上因素，设计对1601工作面采用远距离固定配电点供电模式，最大限度优化缺陷并规避不利因素。

2远距离供电难点

远距离供电压降损失对采用工频电机的设备影响较大，比如采煤机、破碎机，对设备的启动和控制、负荷承载力等影响较大。根据行业规定，工作面供电的压降损失应控制在额定电压的7%～10%，如果设备接近满负荷运行时，压降损失应控制在7%以内，因此，有必要对远距离供电的压降损失进行计算，从而对供电距离进行合理控制。供电压降损失主要包括干线电压损失、移动变电站内部电压损失、支线电压损失三部分，由于计算过程较为复杂，且行业内已有相关软件[4-6]，输入各项参数，按照设备电机启动瞬间的压降进行计算，得出1601工作面的合理供电距离应不超过1550m，而本工作面走向长度2300m，故整个工作面回采期间，需设置多处配电点，完成对整个工作面的供配电。

3远距离供电方案设计

根据工作面供电需求、设备具体使用情况及优化设计结果，整个工作面的供电方案设计使用三处配电点，一是距离工作面250m范围内设置移动设备列车，二是在距离开切眼750m处设置一处半固定配电点，三是在工作面停采线以外设置固定配电点，如下页图1所示。三个配电点接力并配合对工作面设备进行供电。根据需要，工作面移动设备列车共由15节列车组成，其中有8辆电缆车，4辆备件车，1辆集控站车，1辆放置冷却水回收箱，1辆放置液压绞车供迁移设备列车使用，如下页图2所示。设备列车随工作面推进动态向外迁移。根据总体方案设计，距工作面开切眼750m处设置设备硐室，即布置一处半固定配电点，可将工作面使用660V电压的低压电气设备布置于此，采煤机、破碎机的供配电也由此处负责，共由6节列车组成，分别是移动变压器和组合开关，如图3所示。相较于移动设备列车，该处半固定配电点每推进500m向外迁移一次。根据总体方案设计，在工作面停采线以外设置固定配电点，需要较大的巷道或硐室空间，并进行巷道喷浆支护，以供长期使用。可将工作面液压泵站、喷雾泵站等设备布置于此，刮板输送机、转载机等供电也由该处负责，分别包括移项变压器、移动变压器、变频器、组合开关、液压泵设备、喷雾泵设备等，如图4所示。

4应用及展望

1601工作面使用本方案对工作面设备进行供电，在整个回采期内，供电系统均正常工作，未发生大的供电故障，且压降损失控制在合理范围内，表明远距离供电方案设计是合理的、可行的，其优势体现比较明显，设备列车数量减少至15辆，质量也降至约50t，迁移难度大大降低，而且解决了巷道通风阻力大、行人安全空间受限等难题，提高了工作面安全系数。但是远距离供电仍然存在一些问题，例如为控制压降损失，往往需要增大电缆截面或增加电缆数量，设备的远程控制的可靠性降低，存在一定延迟或不稳定状态，形成安全隐患等，这也是煤矿机电工作者今后致力于改进的一个方向。

参考文献

[1]刘亚辉.煤矿井下远距离本安供电技术[J].煤矿安全，2020，51（9）：118-121.

[2]夏树磊.采煤工作面远距离供电系统的设计与应用[J].机械管理开发，2020，35（7）：18-19.

[3]徐凯.煤矿井下综采工作面远距离供电技术讨论[J].煤炭工程，2020，52（6）：48-50.

[4]乔中栋，张存文，杨国宏，等.高压变频器远距离供电方式在矿用刮板输送机上的应用[J].煤矿机电，2020，41（3）：94-96.

[5]张利军.综采工作面供电供液系统优化及自动化技术研究与应用[D].北京：中国矿业大学（北京），2019.

[6]冯卫敏.大采高综采工作面远距离供电供液在赵庄煤业的应用[J].能源与节能，2019（2）：161-163.

作者：卫华 单位：山西汾西矿业集团供用电分公司