综采工作面远距离供电方式的分析与研究
煤矿综采工作面远距离供电的应用分析于洺洋
煤矿综采工作面远距离供电的应用分析于洺洋发布时间：2023-07-04T06:53:56.686Z 来源：《科技新时代》2023年8期作者：于洺洋[导读] 煤矿综采工作面长距离传输的场景越来越普遍，传统电缆线供电已经不能满足这种长距离的供电需求，给矿井的正常生产带来诸多不便。
远距离供电技术的应用可以有效解决这一问题。
本文对远距离供电的相关技术进行了梳理，为煤矿综采工作面远距离供电提供了理论依据。
徐州矿务（集团）新疆天山矿业有限责任公司新疆阿克苏地区库车市 842000摘要：煤矿综采工作面长距离传输的场景越来越普遍，传统电缆线供电已经不能满足这种长距离的供电需求，给矿井的正常生产带来诸多不便。
远距离供电技术的应用可以有效解决这一问题。
本文对远距离供电的相关技术进行了梳理，为煤矿综采工作面远距离供电提供了理论依据。
关键词：煤矿综采；工作面；远距离供电；应用分析一、引言随着资源枯竭，煤矿生产越来越向深部开展，地下矿井距离通风巷道逐渐加大，输电距离随之增长。
传统电缆输电方式存在资源浪费、线损严重等问题，给矿井安全生产带来了压力。
研究并应用远距离供电技术成为了煤矿综采工作面的需求。
本文将对远距离供电技术的原理、技术特点及优势进行系统分析，并提出一些改进措施。
二、煤矿综采工作面远距离供电现状1.传统电缆输电方式：矿井通常采用电缆输送电能，电缆材料一般为铜或者铝。
输电过程中，因线损等问题，小部分电能会被转化为热能。
2.远距离供电技术：随着科技的发展，有了一种新型的远距离供电技术——柔性直流输电技术。
该技术采用高压直流输电，减少能耗，有效地解决了传统电缆技术存在的问题。
三、远距离供电技术原理1.柔性直流输电技术：柔性直流输电技术可实现单级直流电源的高压直流输送，其具有输电损耗小、阻值低、钢矿资源消耗少等优点，特别适用于长距离、大容量的输电。
2.工作原理：高压直流输电是通过提高线路电压等级，降低电流，来降低线路的能耗，提高输电容量，减少输电环境影响。
浅谈煤矿井下掘进机的远距离供电策略分析
浅谈煤矿井下掘进机的远距离供电策略分析煤矿井下掘进机作为煤矿开采中的重要设备，其远距离供电策略对于煤矿生产的安全和效益至关重要。
随着科技的发展，煤矿井下掘进机的供电方式也逐渐得到了改变，通过远距离供电技术，可以有效提高煤炭开采的效率和安全性。
本文将对煤矿井下掘进机的远距离供电策略进行分析和探讨。
一、远距离供电的意义在煤矿开采中，矿井深度较深，井下掘进机工作环境复杂，传统的供电方式存在一定的安全隐患和效率低下的问题。
远距离供电技术的引入对于改善煤矿井下掘进机的供电方式具有重要意义。
1.提高供电安全性传统的供电方式存在着电线绕绕脚的隐患，易引发安全事故，而通过远距离供电技术可以避免电线纠缠、短路和漏电等导致的事故，提高了供电系统的安全性。
2.节约能源采用远距离供电技术可以减少能源损耗，提高能源利用率，降低煤炭开采的成本，为煤矿的可持续发展做出贡献。
3.提高工作效率远距离供电技术可以实现对煤矿井下掘进机的远程监控和操作，实时监测设备运行状态，保障设备的稳定运行，提高工作效率。
1. 无线输电技术通过无线输电技术，可以实现对煤矿井下掘进机的远程供电，这种技术方案在矿井深度较大、地质条件复杂的煤矿开采中具有广阔的应用前景。
无线输电技术可以实现对供电距离的无线传输，避免了传统的电线绕脚问题，提高了供电的安全性和稳定性。
2. 感应供电技术感应供电技术是采用感应原理进行物理供电的技术方案，通过感应线圈和感应控制器实现设备的远距离供电。
该技术方案具有电磁干扰小、供电距离远等优点，适用于矿井深度大、供电距离远的情况。
三、远距离供电策略分析1. 根据煤矿井下掘进机的具体情况选择合适的远距离供电技术，综合考虑矿井深度、供电距离、地质条件等因素，选择最适合的技术方案。
2. 采用远距离供电技术的加强对供电设备的管理和维护，定期检查和维护供电线路、设备，确保供电系统的安全稳定运行。
3. 制定远距离供电技术的操作规程和安全操作规范，进行人员培训，提高操作人员的远距离供电技术应用能力，确保设备的安全运行。
综采工作面远距离供电技术的应用探究
综采工作面远距离供电技术的应用探究矿井开采工作在不断深入的过程中，地势环境越来越复杂，开采工作的难度增加，巷道很容易出现变形的现象。
以往供电模式下移动电站列车无法进行灵活的移动，如果进行频繁的移动很容易发生安全事故，影响综采工作面的工作效率。
由此可见，对供电系统进行优化是非常有必要的。
在原来供电模式上进行改变，提高供电效率，减少对供电设备造成的损耗，将各项供电设备合理应用在综采工作面远距离供电系统中，保证供电效率，提高矿井开采工作的安全性。
标签：综采工作面；远距离供电技术；应用引言：矿井开采深度深，顶板压力大，底板松软上鼓，同时工作面采动压力越来越大，顶板来压速度快，造成综采工作面上下两巷巷道变形严重，造成综采设备列车布置和频繁移动非常困难，且通风和行人断面已无法保证安全生产，所以近距离供电弊端日益显现出来，已不能适应减人提效、高产高效矿井发展的需要。
因此必须优化工作面供电方案，选用合适的变压器、电缆等，确保整个供电系统的电压损失控制在允许范围以内，保证工作面设备的正常运行。
一、传统供电模式的优缺点1、传统供电模式的优点在矿采工作中，传统的供电模式可以实现对各项设备的集中管理，相关工作人员对使用的各项设备都非常的熟悉，如果在使用的过程中出现问题，相关人员可以对设备故障的原因和部位进行准确的分析，并且采取措施进行处理，实现了对机械设备的有效管理。
以往供电距离比较短，在需要同等电压的情况下，短距离内的电压输出与接收，会使供电设备产生的损耗比较小。
在进行供液时，也会由于距离的原因不会造成严重的损耗。
2、传统供电模式的缺点在进行矿井开采工作时会使用移动电站列车，这种列车的长度比较长，在实际工作的过程中不能进行灵活的移动，在这种情况下就无法进行有效的运输工作。
矿井下的环境是非常复杂的，如果使用传统的供电方式来进行移动电站列车的使用，则不能保证矿井开采工作的质量。
移动电站列车在实际应用时移动比较困难，需要更多工作人员协助完成相关工作。
关于煤矿井下远距离供电技术的探讨
技术改造—300—关于煤矿井下远距离供电技术的探讨张卫东（蒲白矿业公司，陕西 渭南 715517）引言：科学技术的进步让机械化、自动化的设备得到了大力发展，大功率设备在煤矿井下的广泛应用。
而随着大功率设备的应用，随之而来的工作面布置长度延伸与供电系统负荷成为了新的问题，阻碍着煤矿井下安全有序生产工作的进一步推进。
之后为井下工作提供包括技术、安全、经济等多层面的有效措施，才能够确保其进一步发展。
1 传统供电与远距离供电技术更新过程中，传统的供电方式与现下实际的工作生产诉求之间确实越来越不相匹配，问题主要表现在三个方面，其一是工作面单面的产量越来越高，设备功率也越来越大，在这样的环境下，传统供电方式并不能够完全满足井下作业需求，且如果供电设备存在问题，远距离的检修维护工作也变成的一个难题。
其二井下作业受到矿压的影响，设备在移动过程中会遇到较多阻碍，需要进行扩帮，这无疑又为井下作业的工人增加了劳动强度。
其三在井下作业过程中所产生的热量本身就无法得到及时的扩散，致使周围的温度升高，而在传统供电的形势下，移动变电站周围的温度升高时，高温就会随着风流进入到工作面，恶化原本的工作环境，也造成了一定的安全隐患。
远距离供电本身虽然在很大程度上解决了传统供电存在的问题，且创新的供电方式为井下作业带来了更多的可能性，但是由于技术及其他要素的限制，远距离供电技术本身在现下阶段也存在一定的问题。
其中，最主要的问题，就是压降问题，远距离供电本身就是将原本在井下位置的移动变电站进行转移，远离工作面而规避传统供电方式中由于近距离设置导致的各种问题，但是如此一来低压供电距离增加，压降问题成为了新问题有待解决。
除此之外，煤矿井下作业的条件各不相同，有着作业环境中顶板条件属于薄弱环节，存在一定的安全隐患，但是远距离供电方式就不可避免的需要加设更多的电缆，这与实际的作业环境条件形成了冲突[1]。
因此，部分煤矿井下远距离供电技术的应用，仅仅只是将供电设备的位置选择在了较远距离，以远程控制手段来完成对于设备的操作，同时受到网络波动的影响，安全隐患较多。
对大功率设备的综采工作面长距离供电方式的研究
对大功率设备的综采工作面长距离供电方式的研究摘要：本文对使用大功率设备的综采工作面设备列车的长距离供电做了具体分析，通过计算总结出大功率设备的综采工作面可将变压器放在距工作面970m 之内的机电硐室内，实现长距离供电。
关键词：大功率综采面；长距离供电；移动变电站移动变电站深入综采工作面的供电方式虽然保证了供电电压稳定性，确保了采煤正常运行，但却占据了顺槽皮带巷空间，增加了对顺槽皮带巷宽度及高度的要求，设备列车的拖运也更加繁琐。
本文考虑将移动变电站牵至工作面联络巷巷口，通过增加变电站至组合开关干线电缆长度，减少设备列车设备，提高采面生产效率，降低对顺槽皮带巷高度和宽度要求，现对具体供电长度加以分析：一、负荷统计1、采煤机MG550/1220-WD 1230KW2、输送机SGZ-900/10502×525KW3、转载机SZZ-900/315 315KW4、破碎机PLM2200 200KW5、乳化泵BRW400/31.5 250KW×26、喷雾泵BPW315/10 75KW总装机容量3370KW工作面顺槽皮带、无极绳绞车、调度绞车、排水泵及照明信号电源取自工作面配电点的变压器，在此不做考虑。
二、变压器容量选择1、采煤机及刮板输送机作为大功率设备，采用3300V供电。
ST1= =0.69×2280/0.7=2247KV A式中：∑Pn=550×2+55×2+20+525×2=2280KW=0.7(综采工作面)Kde=0.4+0.6 =0.4+0.6×2×550/2280=0.69Pn•max=2×550KW由变压器供电的用电设备中最大一台设备电动机的额定功率，考虑到两台截割电机同时开启2×550KW。
依据计算和三机配套情况选KBSGZY-2500/10/3.3型移动变压器一台符合要求。
综放工作面远距离供电的研究与设计
综放工作面远距离供电的研究与设计摘要：结合姚桥煤矿东六采区7721综放工作面巷道情况，通过技术论证、理论计算，证实了远距离供电的可行性，对综放工作面供电方式进行了深入的研究与探讨。
关键词：综放工作面；远距离供电一、工作面概况上海大屯能源股份有限公司姚桥煤矿7721综放工作面位于昭阳湖下，标高-450米，材料道长度1308.9米，溜子道长度1237米，切眼长度211.8米，工作面上方为7719采空区，有采动应力影响。
二、常规供电方案的问题常规方案采用近距离供电，会出现下列问题：⒈采动区棚梁弯曲，巷道底鼓变形现象异常突出，对布置在材料道中的开关车构成安全威胁；⒉采煤队拉移开关车过程中危险性增加，容易发生断绳跑车事故、出轨事故，危及人身财产安全；⒊大功率装备的引用，设备外形尺寸加大，影响通风断面。
三、远距离供电方案设计为解决以上问题，打破传统近距离供电方案，将移动式变电站、组合开关、变频器、泵站等设备布置在材料道口停采线之外，一次安装成功后不必再进行移动。
⒈负荷统计负荷统计表前部、后部刮板输送机各选用一部BPBJV-1250/6/3.3变电变频器供电；采煤机选用一台KBSGZY-3150/6/3.45移动式变电站供电；乳化泵、喷雾泵选用两台KBSGZY-1000/6/1.2移动式变电站供电；皮带选用一台KBSGZY-1000/6/1.2移动式变电站供电；转载机、破碎机选用一台KBSGZY-2000/6/3.45移动式变电站供电。
所选取的变电变频器、移动式变电站容量都大于用电设备需求容量。
⒉电缆的选型与校验远距离供电情况下高压电缆长度短于近距离供电，电缆截面积相同时，电压损失必定小于近距离供电，此处不再对高压电缆进行计算。
⑴为采煤机供电的电缆选型①按长时负荷电流初选电缆截面型号为MCPTJB-1.9/3.3-3×120-1600m的电缆长时载流量为310A，满足要求。
②按允许电压损失校验电缆截面采煤机正常运行时的电压总损失为ΔU=ΔUb+ΔUg+ΔUz=47+121+0=168V电压等级3300V允许电压损失480V，满足要求。
关于煤矿井下远距离供电技术的探讨
关于煤矿井下远距离供电技术的探讨在煤炭行业的深处，煤矿井下远距离供电技术如同一束微光穿透黑暗的矿洞，引领着矿工们向着光明前进。
这项技术不仅是现代矿业发展的缩影，更是科技进步与人类智慧结晶的体现。
然而，正如任何一枚硬币都有两面，这项技术在带来便利的同时，也伴随着一系列的挑战和问题。
首先，让我们来探讨这项技术的显著优势。
煤矿井下远距离供电技术，就像是一条穿越地层的电力高速公路，将地面的电能高效、稳定地输送到井下各个角落。
这种传输方式不仅提高了能源利用效率，还大大减少了因电力不足而导致的生产中断风险。
它就像是矿工们的“生命线”，确保了他们的安全和生产的连续性。
然而，这条“生命线”并非没有脆弱之处。
远距离供电技术面临的最大挑战之一就是如何确保供电系统的稳定性和可靠性。
在复杂的地质条件下，任何一个小小的故障都可能导致供电中断，甚至引发安全事故。
因此，我们必须像对待一颗定时炸弹一样，时刻保持警惕，不断完善和维护供电系统。
此外，随着环保意识的日益增强，煤矿井下远距离供电技术也需要与时俱进，拥抱绿色能源。
太阳能、风能等可再生能源的引入，就像是为这条电力高速公路注入了新的活力，使其更加环保、可持续。
但这也意味着我们需要克服技术上的难题，比如如何有效地储存和转换这些不稳定的能源供应。
在分析了煤矿井下远距离供电技术的利弊后，我们不禁要问：未来的方向在哪里？答案或许就在智能电网技术的发展中。
通过构建一个智能化、自动化的供电网络，我们可以实时监控电力流动情况，预测并及时响应各种突发状况。
这样的系统就像是煤矿的“大脑”，能够自动调节、优化电力分配，确保供电的稳定和高效。
总之，煤矿井下远距离供电技术是一把双刃剑。
它既带来了前所未有的便利和效率，也带来了一系列需要我们共同面对和解决的挑战。
只有不断探索、创新和完善这项技术，我们才能确保它在为矿工提供安全工作环境的同时，也为煤炭行业的可持续发展贡献力量。
在未来的道路上，让我们携手前行，共同迎接煤矿井下远距离供电技术带来的光明未来。
采煤工作面3.3kV远距离供电研究
采煤工作面3.3kV远距离供电研究摘要：基于变频一体技术和智能工作面背景，系统研究采煤工工作面远距离技术。
通过电压降的分析，确定了远距离供电的电压等级，确定了采用变频一体技术的必要性，论述了远距离供电的关键技术，计算了供电极限距离。
关键词：远距离供电；压降；采煤工作面；变频一体机；智能化工作面；供电的极限距离1.问题的提出2018年10月20日山东能源龙口矿业集团龙郓煤业有限公司发生重大冲击地压事故造成惨痛损失后，国家对存在冲击地压风险隐患矿井的开采提出了更加严格的要求，规定冲击地压煤层的回采工作面及两巷超前300米范围内进入人员不得超过16人，并要求大力推广采煤工作面智能化无人（少人）开采技术，其中减少人数是关键。
移动变电站、组合开关、控制台及泵站的运维需要的人员较多，将前述装备布置在距离回采工作面300米以外，实施远距离供电、远距离供液，是减少人数的重要措施之一。
另外，一些工作面煤层上下起伏较大，导致巷道上下起伏较大，不利于平板车移动，也对远距离供电、远距离供液有迫切需求。
随着智能化采煤工作面概念的提出和采煤工作面智能化升级改造的推进，采煤工作面的感知技术、监视技术、控制技术大大提高，为实现采煤工作面无人（少人）开采及实现远距离供电提供了监控层面的技术条件。
本文仅分析将移动变电站和组合开关布置在距离回采工作面300米以外区域的措施，即远距离供电措施。
2、远距离供电的主要技术远距离供电的主要技术：采煤工作面设备采用高电压供电，工作面设备电动机实现变频一体，相应高电压等级的移变、组合开关、电缆等设备材料。
（1）供电电压的确定目前，采煤工作面设备电压有0.66kV、1.14kV、3.3kV三个等级。
采用远距离供电，势必增加供电线路压降。
提高供电电压等级，可降低供电线路压降、降低供电线路投资。
下面定量分析电压提高对压降的影响。
ΔU=I*R=（P/U)*R=P*R/U （2-1）ΔU0.66/ΔU1.14=1.14/0.66=1.73 （2-2）ΔU0.66/ΔU3.3=3.3/0.66=5（2-3）ΔU1.14/ΔU3.3=3.3/1.14=2.89（2-4）式中，ΔU为压降、P是用电设备功率、R为线路阻抗、U是电压、I是线路电流，ΔU0.66是0.66kV供电时的压降、ΔU1.14、是1.14kV供电时的压降、ΔU3.3是3.3kV供电时的压降。
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综采工作面远距离供电方式的分析与研究随着煤矿开采机械化、自动化技术的高速发展, 矿井井下供电系统的重要性越来越明显, 合理的供电系统设计不仅能保障矿井的安全高效开采, 维持矿井的安全生产, 而且能降低运行成本, 节能减排, 带来良好的经济效益。
然而传统电气列车会在一定程度上占据巷道空间，列车需要频繁移动，拉移列车是阻碍工作面回采推进速度的一个重要因素，远距离供电系统是解决这一系列问题的一个有效途径。
一、传统的综采工作面近距离供电的方式分析
井下综采工作面传统的供电方式为在运输巷内距综采工作面不远处设置设备列车, 在设备列车上配置移动变电站、组合开关等电气设备, 为整个综采工作面设备提供电源。
设备列车随工作面的推进向前移动, 设备列车至工作面电缆采用单轨吊或电缆托架串车的方式进行敷设。
（一）采用近距离供电方式优点
工艺成熟，应用经验丰富，是行业内综采工作面供电系统采用的主要方式，变电站、配电设备距主要负荷距离近，控制可靠，保护灵敏，电缆易管理。
（二）采用近距离供电方式存在一定的不足
一是其要求巷道断面较宽，所需要的支护成本较高，对复杂巷道条件的适应能力较差，当巷道变形严重时需要扩帮、卧底；二是列车需要频繁移动，易出安全事故，拉移变电站的过程中危险性增加，由
于两巷底板起伏大，极可能发生变电站断绳跑车或翻车事故，危及设备和人员安全；三是顺槽人工运料、配件距离长，工人劳动强度大，变电站列车必须经常移动，列车挪移电缆及供水、供液管路，增大了工人的工作量；四是大量的供电设备布置在综采工作面巷道内, 维护和检修的工作量较大, 特别是备品备件的运输距离较长, 造成检修时间的拉长；五是列车放在顺槽大大增加通风阻力，设备占据了一定的空间，使得顺槽内空气的流通速度变缓，移动变电站运行过程中产生的热量不能及时扩散, 使周围环境温度升高，空气的质量变差，恶化了工作面工人的工作环境。
二、综采工作面远距离供电方式研究
一种是完全集中远距离供电，即将移动变电站、泵站、工作面配电组合开关及工作面通信控制主机均设置在远离切眼的地方（视低压系统最远供电距离确定），这种方式解决了传统近距离方式的部分缺陷，但却需要多次搬移配电点，并且低压动力电缆难以管理这一难题无法克服。
另一种方式是把移动变电站安装在皮带运输顺槽停采线外大断面处，由集中布置改变为分离式远距离布置。
即将移动变电站、乳化液泵及泵箱一次性地移出工作面，布置在顺槽之外的固定硐室中；控制工作面采煤机、刮板输送机、转载机和破碎机的组合开关，工作面通信、控制主机、工作面照明开关等布置在转载机落地段上，随转载机一同推移。
综合起来，后一种分离远距离布置方式优势明显，更为妥当。
（一）采用远距离供电方式优点
首先，解决了设备列车拉移困难的问题，在远距离供电过程中，设备列车是放置在皮带运输顺槽停采线外大断面处，有效解决了通风断面小、行人道狭窄等难题，在工作期间，确保人行通道能够畅通。
其次，降低了安全事故发生概率。
远距离供电技术的所有设备均不在槽当中，没有占用槽内空间，大大增加了顺槽内空气流通速度，将通风阻力减小，在很大程度上降低了瓦斯事故，从源头上杜绝了发生安全问题的概率。
此外，大大降低了工人的劳动强度。
传统的供电方式主要依靠人力搬运物资，搬运物资的距离较长，劳动强度大，增加了很多不必要的工作，在远距离供电技术中，大大缩减工人的运输距离，降低工人劳动强度，提高了生产率。
同时还解决了设备列车拉移频繁，有利于安全生产。
（二）远距离供电的问题
综采工作面远距离供电方式在新的开采条件下, 为解决传统供电方式的不足提供了新的解决方案, 为井下供电系统的安全可靠运行提供了新的选择, 但受当前煤矿行业供电设备技术能力的限制, 在使用中也存在一些问题
1) 远距离供电方式将井下移动变电站设置在远离工作面设备的位置, 低压供电距离增加, 为解决压降问题, 往往要采用增大电缆截面或者敷设多根电缆的方式, 客观上增加了供电系统的成本。
2) 采用远距离供电方式时, 综采工作面巷道内敷设的电缆数量增多, 且电缆需要随工作面的推进及时进行收放,巷道内电缆接头增
多,隐患故障点增多。
同时,电缆数量的增多往往需要在巷道内设置通长的单轨吊进行电缆的敷设,对顶板条件不好的矿井,设置的难度较大。
3) 采用较低电压进行远距离供电,电缆线路上电流增大,功率损耗增大,供电系统的运行成本增加,且与现行的节能政策相违背。
4) 在采用完全集中的远距离供电时,所有供电设备设置在远离工作面的集中供电及供液硐室时,工作面工人启停设备时需要通过远程控制手段或者沿线喊话的方式来控制设备的起、停。
对控制系统通讯的可靠性有更高的要求,同时异地控制的延迟或者控制网络的不稳定容易造成新的安全隐患。
(三）远距离供电的前景
井下综采工作面远距离供电方式,在工作面受矿压影响巷道变形较大,设备列车移动困难时,能起到很好的作用,可有效的缩小设备列车的规模,降低巷道维护的工作量。
但同时作为一种新兴的供电方式,其本身也存在上述的一些问题。
井下综采工作面远距离供电方式在改善设备布置环境,降低维护难度,增加工作面巷道有效通风及通行截面,增加供电设备的推移速度等方面具有较大的优势,但还有以下几点技术问题需要解决:
1) 尽量提升设备的电压等级,目前 3300V 供电设备在煤矿井下已经成熟的运行了多年,大多数大功率设备采用 3300V 电压等级。
但功率稍小的设备因成本的问题,采用更低电压等级的电机,在进行远距离供电设计时,低电压等级的设备往往会需要大截面的电缆进行供
电,所以 3300V 电压等级的小功率电机的低成本、小尺寸应是未来需要解决的问题之一。
2) 远距离供电系统需要对巷道内的电缆进行及时的收放,目前采用的电缆接头拆装效率较低,开发更安全更高效的电缆连接装置是远距离供电方式的重要需求。
3) 远距离供电系统设备布置远离工作面设备,工作面工作人员在控制设备起、停或应急情况下的紧急停车需要更安全可靠的联动控制方式,目前的井下综采工作面控制系统一般采用总线制进行控制, 单总线结构在巷道的复杂条件下可靠性值得商榷。
开发一种可冗余、更可靠的联动控制系统是远距离供电的迫切需求。