综采工作面远距离供电供液系统设计与应用

综采工作面远距离供电供液系统设计与应用

贺荣平

国家能源集团神东煤炭集团公司锦界煤矿  陕西省榆林市 719300

摘要：综采工作面的电力供应应做到电压平稳、各种防护措施完整、整定准确、合理，以保障矿井的安全。在常规工作状态下，电网的实际电压损耗要比电网容许的低。乳化泵的流速、压降要达到设计的标准，以保证支架、采煤机等的正常工作。

关键词：综采工作面；远距离供电；设计应用

1.研究项目介绍

此次研究所选的是：国能神东煤炭集团锦界煤矿。此项目属于31301综采工作面位于三盘区北部边界，呈东西方向布置，31煤总回风大巷西侧，工作面北为31301措施巷，南为相邻31302工作面，西为三盘区尾排水仓及机电硐室。31301-1工作面长度为135.8米，推进长度为119.4m，31301-2工作面长度为229.2m，推进长度为6230.1m，总面积约1.444km2。

2.远距离供电供液技术需要解决的问题

2.1工作台辅助装置

与之相匹配的是三一纯水ZY13000/20/40D型液压支架，JOY 7LS6C/LWS657

型采煤机，中煤张家口SGZ1000/3000型输送机，中煤张家口SZZ1350/500型转载机，中煤张家口PCM400破碎机等。

2.2远程输油技术难点

在进行远距离供电、给水作业时，必须考虑下列问题：

(1)长供电线路长，线路压降大，线路损耗大，需要对工作面供电进行合理的规划，合理选择变压器、电缆等，使整条供电线路的电压损耗保持在容许值，保障采区的安全。

(2)将控制工作面中的启动器、控制主机等与变压器、泵站分离开来，将泵站从工作台移出，供液线延长，需要使用新的启闭装置和控制装置。对起动装置和控制器的尺寸要求较低，操作方便，具有良好的防护性能，能够及时发现故障隐患，及时采取措施防止故障，达到自动控制的目的。

(3)长距离输送液体，管路压力损失大，需要进行油液管路的最佳设计，以使管路压力损失最小，从而保证长距离、长距离输送时管路的稳定性得到改善。

3.远程电源的研制

针对31301综采工作面采煤机的实际生产情况，选择KBSGZY-4000/10/3.3型移动变电站站对采煤机、刮板输送机、转载机、破碎机，KBSGZY-2500/10/1.14型移动变电站对乳化液泵站和喷雾泵站进行了动力分析。KBSGZY移动变电站针对的线路长度为20米，考虑到设备的负载电流和电缆的长时间容许负载，KBSGZY-4000/10/3.3移动变电站给KJZ-1500/3300-9型组合开关提供电源，为采煤机、转载机和破碎机供电；2条MYP-0.66/1.143x120+1x35电缆，长度820米；KBSGZY-2500/10/1.14型变电站给KJZ1500/1140-14组合开关供电，为喷雾泵、乳化泵供电；

3.1电压损耗检验

《煤矿电工手册》中明确指出：在标准操作中，电机的端子电压不得小于标准的7-10%；当距采区变电站最远处、最大的电机（例如采煤机、工作面刮板式运输机）起动时，必须确保电机在较大负载下起动，如果采煤机没有起动最小起动扭矩，则以电机起动时的终端电压不小于标称的75%为准。

所以，3.3千伏的配电线，在电动机的工作状态下，容许的电压损耗为10%，得到：△ Uzy=3000-3300x90%=30V；在电动机的正常起动条件下，容许的电压损耗为25%，得到：△ Uqy=3000-3300x75%=525V。在煤矿井下远程电力供应中，应对输电线路的电压损耗进行校核，使其能够保证煤矿井下的安全起动。采煤机和刮板运输机机尾电机的供电电缆最长，所以只要检查它的电压下降，就可以达到规定的目的。

经测算，在采煤机工作状态下，电源线的电压下降△ Uz=96V，而在起动时，线的电压下降△ Uq=475V；当刮板式运输机机尾电机在正常启动时，电源的电压下降△ Uz=101V，而在起动时的线电压下降△ Uq=189V。由此，理论上所得到的电压下降达到了规范所规定的标准。

3.2保护与控制系统

针对锦界煤矿31301综采工作面的特点，采用常州联力电气股份有限公司KJZ-1500/3300-9型组合开关开关，对采煤机、刮板机、转载机等进行了起动和停止的控制。它的控制系统采用了大尺寸的彩色 LCD和触摸界面，并且带有以太网，RS485接口， CAN总线和无线接口，可以与其它的设备进行连接，具有远程控制功能。

当工作面的供电、供液、控设备分离时，工作面的自动监控技术就变得非常关键。联力通讯控制控制装置，具有良好的组合切换适应性，能够对各生产设备的状态进行实时在线监测，及时发现故障隐患、及时采取措施避免设备损坏，确保各设备协调、连续、高效、安全运行。

4.具体应用

在31301工作面采用长距离电力系统的设计中，通过现场实测，该系统在无负载状态下的输出端为3210V，在工作区的控制装置上测量到3215 V；在负荷状态下，采煤机的输出电压达到3200V，而在输送机尾部的电动机测量到3150 V，基本达到了装置的正常工作需求。长程供液器的研制成功后，经试验表明，在抽油井出口压至28 MPa时，尾端端的压强在25.5-26 MPa之间，仅下降约2 MPa。在生产过程中，各支架的起落都是正确的，从而确保了最大的转速，并能满足全液压传动的需要。

结束语

在31301工作面远程供电供液系统的研制和使用，实现了全工作面供电、供液、控制及信息化系统的优化，系统可靠性和稳定性达到了同类型矿井的最好水平。提高了矿井在复杂的地质环境下的适应性，缩短了装备维修周期，减轻了职工的劳动量，有效地降低了煤矿开采的安全风险，提高了矿井的安全水平。随着煤炭供应技术的不断发展，新的采场控制与防护装置的问世，远程供液技术有望在今后推广。

参考文献：

[1]杨鸿飞.综采工作面超远距离供电及供液技术的研究与应用[J].当代化工研究,2021(03):99-100.

[2]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].中国矿业大学,2019.

[3]马广忠.综采工作面供电供液系统设计与应用[J].科技创新导报,2013(25):11.DOI:10.16660/j.cnki.1674-098x.2013.25.016.