綜采工作面遠距離供電及供液設計探討

胡子波

內蒙古上海廟礦業公司榆樹井煤礦 內蒙古鄂爾多斯 016299

某煤業工作面回采過程中緊鄰綜采工作面兩條巷道中一條為上一個工作面復用巷道，巷道變形嚴重，修復工程量大且維護困難；現采用將負荷列車與順槽帶式輸送機在另一條巷道內同巷布置的方式，存在巷道斷面較寬，人行空間不足等問題，且隨著工作面的推進，巷道變形，移動負荷列車時需要起底、二次開幫支護，勞動強度大。另外，隨著U型通風方式的推廣，部分大采高綜采工作面巷道采用一進一回的布置方式，負荷列車與順槽帶式輸送機同巷布置時也存在同樣的問題。通過對大采高綜采工作面遠距離供電供液的可行性、特點、適用條件進行試驗研究，與現有供電供液模式進行對比分析，明確大采高綜采工作面遠距離供電供液的適用條件及范圍，為大采高綜采工作面順槽設備布置方式提供新的模式和選擇，改善設備布置受制于巷道復雜地質條件的現狀，增強設備布置的適應能力。

1 研究背景

煤礦綜采供電設計對于整個工作面供電系統的形成與布置、安全可靠供電起著至關重要的作用，是保證生產平穩有序進行的關鍵。所以，綜采供電設計必須滿足合理性和實用性要求。

巷道圍巖本身節理發育程度相對較低，處于一種破碎結構，圍巖本身會受到巷道挖掘和采動的影響作用，經常容易出現擠壓流動性變形。巷道挖掘之后彈性恢復，彈性恢復過程中由于巖石本身的一些特性導致巷道收縮變形，這個過程中會不停地發生一些膨脹松動的情況，以及彈性恢復的情況，這些情況在一定程度上都會影響巷道的使用，嚴重時會影響整個煤礦的開采，所以要對巷道進行不斷的優化，防止由于本身原因導致對整個工程產生負面影響[1]。

遠距離供電設計恰好彌補了傳統方式的不足，它是將設備列車上的移變等設備全部移出工作面外，置于盤區軌道巷一側固定放置。但在這種供電方式下，由于移變、乳化液泵站與工作面距離比較遠，相應的電纜和管路長度均需增加，所以，必須選用合適的移變及電纜，以保證電壓損失在合理范圍，不影響正常供電。

2 綜采工作面遠距離供電及供液設計要點

2.1 設計原則

采區綜采工作面超遠距離供電、供液系統遵循“五高”方針，即高起點、高技術、高質量、高效率和高效益，突出效益優先，充分利用現有資源，在技術先進的基礎上，做到經濟實用，網絡通訊功能強大，易與其他系統集成，可實現遠程集中控制，易于實現少人、無人自動化工作面，具有故障自診斷功能，做到夠用、適用、好用、易擴展，并緊密結合現場實際情況，實現順槽人員和設備運輸暢通[2]。

2.2 超遠距離供電

工作面供電按長時允許電流、經濟電流密度方法選型工作面用電設備的負荷電纜，并考慮電纜的互換性和電纜備用量，前部刮板輸送機、轉載機、破碎機等配套的電動機均采用 MCPT-1．9/3．3kV3×70+1×35+3×6mm2型金屬屏蔽監視型橡套軟電纜供電，后部刮板輸送機配套的電動機采用MCPT-1．9/3．3kV3×95+1×50+3×6mm2型金屬屏蔽監視型橡套軟電纜供電，采煤機采用 MCPT-1．9/3．3kV3×120+1×70+3×6mm2型金屬屏蔽監視型橡套軟電纜，所有3．3kV電壓等級的設備均配套使用礦用隔爆兼本質安全型高壓組合變頻器作為啟動、調速裝置。

2.3 超遠距離供液

采用BRW/500/37．5型乳化液泵，供液系統由在線實時監測自動配液系統、乳化泵恒壓供液控制系統、在線自動反沖洗過濾系統、特高壓遠程安全供液系統構成。根據系統中不同單元對液體潔凈程度的不同要求，配有進水過濾站、高壓過濾站、回液過濾站和水處理系統。供液管路選用27SiMn無縫鋼管（液壓專用）,進液管路工作壓力37．5MPa,回液管路工作壓力16MPa，清水管路工作壓力16MPa，鋼管間采用S19C/19T超高壓機械頭連接，實現公稱40MPa長距離穩定供液，管道設計壽命10a，以在不同采區工作面多次安裝拆卸使用為宜，在距離工作面300m處，改用高壓膠管供液，以更好地在順槽超前支護段進行管路布置。

2.4 注意要點

（1）通過現場試驗，采用2500kV·A移動變電站、單趟150mm2電纜向采煤機供電，供電電纜長度最遠可達1500m；采用現有泵站，Φ88．9mm管路兩進兩回，供液距離可達2000m以上；（2）對于大采高工作面供液方式的選取，現有模式和遠距離供液模式各有優缺點，礦井可根據現場需求自行選擇。對于采用自移式負荷列車的大采高綜采工作面，優先采用遠距離供液方式；（3）對于遠距離供電，主要受制于采煤機啟動壓降和帶載能力，工作面采取兩進一回布置方式，帶式輸送機和負荷列車能夠實現分巷布置的，優先采用現在的供電方式，巷道底板條件較好時推廣使用自移式負荷列車；對于巷道地質條件差或采用一進一回巷道布置方式，需將負荷列車與順槽帶式輸送機同巷布置的，可采用遠距離供電方式。礦井大采高工作面首次進行遠距離供電時，要委托設計單位進行設計，對供電距離進行核算；要充分考慮理論計算與實際存在的偏差及其他不確定因素，制訂備用方案；刮板輸送機建議使用變頻驅動方[3]。

3 結語

綜上所述，遠距離供電供液方案在應對巷道復雜情況和設備列車安全管理方面，具有重要實踐價值和應用意義。同時，它便于集中控制和管理電氣設備、乳化液泵站，降低工人勞動強度，改善工作面尤其是順槽皮帶巷的使用空間，減少設備列車的使用。但是，這個方案的局限之處在于，供電距離不能過遠，否則開關及變壓器的短路保護等將失去作用。因此，該方案適用于走向長度500m以下的綜采工作面。