綜采工作面供電可靠性分析及處理對策

郭永亮

【摘 要】隨著時代的發展和科技的不斷進步，我國當前越來越注重使用綜采工作面進行供電，那么采用這種形式安全可靠嗎？鑒于此，本文將根據目前綜采工作面供電的基本模型，來詳細分析綜采工作面供電系統的可靠性，并且結合多年的實踐經驗分別從地質環境、人員結構、裝備結構以及管理水平等各個方面逐一進行探討，并且根據綜采電氣故障的普遍表現形式，提出了一些提高供電可靠性的建議，希望能夠為將來更好的提高綜采工作面的供電可靠性提供一些借鑒和參考。

【關鍵詞】綜采工作面；供電系統；可靠性；結構；環境

隨著中國煤炭工業發展的速度越來越快，綜采工作面機電設備的單機容量與整體容量也隨之得到了比較大地提高，與此同時隨著我國近些年來加大了對各大礦井的開發力度，在很大程度上加大了供電距離。但是在這個過程中隨著距離和設備功率的加大供電系統電壓損失也比以往大了很多，這就很容易造成電動機端出現電壓過低的現象發生，從而在一定程度上影響設備的正常運轉。由此可見，想要真正實現現代礦井高產高效就必須仔細研究綜采工作面供電設計技術，只有這樣在真正的工作過程中才會做好胸有成竹，就算遇到問題也能夠不慌不亂，采取合理措施加以解決，保證工作面發揮出自身的最大功效。

一、當前綜采工作面供電的實際情況

（一）設備負荷呈現逐漸增大的態勢

隨著我國科學技術日新月異，綜采工作面機械化程度隨之不斷提高。就目前而言，綜采設備正在一步一步的向著重型化與智能化方向快速發展。根據相關數據統計顯示，隨著礦井的不斷開拓與延伸，目前中國煤炭企業的綜采工作面長度已經超過了300米，最大采高能夠達到7米，最大推進長度達6000米。為了最大限度的達到工作面高產高效的目的，現在有一定實力的煤炭企業已經配套使用了那些負荷容量大的機械設備。比方說在一些大型礦井的高產高效工作面當中，各個設備容量之和甚至已經超過了10000kW，其中刮板輸送的總裝機功率達4800kW，采煤機總裝機功率已經達到2500kW，這里只是說的通常情況下的水平，有些甚至更高。

（二）工作面供電系統問題日益突出

雖然說在近些年來，我國在利用綜采工作面為各大企業的煤炭開采在很大程度上提供了便利。但是隨著綜采工作面機械程度越來越高，工作面供電系統也出現了很多亟需解決的一些問題，主要表現在以下幾個方面：

1、機械設備數量與日俱增，供電系統操作起來越來越繁雜。由于煤炭開采需求量越來越大，很多企業通過增加工作面總裝機容量的方法，而最為直接的方法就是相應的增加設備數量。舉一個簡單的例子，在過去的很長一段時間里，各大企業都是使用功率較小的刮板輸送機，這樣的話只需要一臺電機就可以完全達到驅動的要求，如果更換為功率大的刮板輸送機就必須要配備兩臺甚至是多臺電機方可正常驅動。但是有一點值得大家注意的是，隨著電機的增加同樣必須增加工作面供電系統的低壓饋電開關，眾所周知，供電系統的低壓饋電開關是很容易發生故障的，而且這些故障點排查起來也會比較復雜，因此導致故障發生的原因非常多。

2、供電線路壓降增大。通常情況下，綜采工作面的機械設備絕大多數都是采取直接啟動的工作方式，然而在啟動過程中對礦井供電網絡會產生非常強大的沖擊，這會在很大程度上影響設備的正常運行，甚至在有些時候會損壞設備。

3、設計供電系統較為困難。一般地說，我國現階段的大多數煤礦企業井下高壓采用的是6KV或10KV，而綜采工作面的高壓往往能夠達到3.3KV。為了最大限度的滿足壓降和載流量要求，在設計工作面供電過程中，一般情況下只能通過增加供電電纜截面的方式，然而井下礦用電纜截面屬于不可再生資源，用一點就會少一點。鑒于此，各大煤炭企業在實際生產過程中只能通過增加電纜數量來滿足供電要求，但是這樣做的同時也給設計供電帶來很大的困難。

二、綜采工作面供電可靠性分析

如圖1所示，這是某一煤礦放頂煤工作面中比較具有代表性的供電系統框架圖。就目前而言，綜采工作面的供電可靠性主要體現在以下幾個方面。

（一）地質環境

隨著開采礦井的不斷深入，地質條件與以往相比也越來越復雜，主要表現為以下幾個特點：

1、距離不斷加長，運輸環節日益復雜，投入設備較多。比方說現在較為普及的工作面通常需要配備7—8臺運輸設備方可正常運轉，這樣一來也加大了供電壓力；

2、設備運行環境較差。很多時候，各大煤炭開采企業為最大限度的躲過大斷層或其他地質構造，綜采工作面出現了很多的諸如刀把形、旋轉形、梯形等不規則的形狀，這樣一來也就加大了設備的故障率；

3、電氣故障。出現這些方面的主要原因是因為煤層變化大、頂底板不平整、巷道淋水、通風不暢、巷道變形致使設備損壞，造成電氣故障率提高；

4、設備管理困難。通常情況下這是因為仰采和俯采工作面較多所造成的。

（二）人員配備分析。

隨著近些年來PLC控制系統、人機交互對話和集成化控制模塊等技術在綜采工作面中的廣泛應用，對現場操作維護人員的技術要求也提出了更高的要求。

（三）裝備結構更為自動化和智能化

隨著煤礦先進電氣技術不斷進步，設備更替的頻率越來越快。比方說現在較為常用的綜采磁力啟動器，現在多為智能化、組合式、直讀式磁力開關，設備列車配置簡單明了；傳統的液壓牽引采煤機已經逐漸被大功率電牽引、智能化遙控操作采煤機所替代，與此同時工作面語音控制系統也換成了更為先進的現場可編程操作，實現了具有現代化意義的交互式人機界面；綜合自動化防塵系統、支架電液控制系統、自動化工作面也都在有關礦區得到廣泛使用，他們都采用了當今較為先進的電氣自動化和智能化技術。

（四）管理水平亟需進一步提高

因為現在的生產循環節奏的不斷加快，部分管理人員單純的看重生產而忽視了維護，甚至在有些時候故意減少必要的維護、試驗的時間和次數，從這一點上來講，這與傳統的粗放式管理并沒有任何區別。大量的事實證明，設備在運轉過程中出現的問題與平時的維護和保養工作沒有做到位存在著很大的關系。

三、綜采工作面中較為常見的電氣故障形式

通過調查顯示，綜采工作面中出現的比較普遍的電氣故障形式包括以下幾種：

（一）漏電故障。主要分為集中性漏電與分散性漏電兩種，其中集中性漏電的發生頻率相對較高。其主要原因如下：a.電纜受擠壓破損或變形，主芯線絕緣遭到破壞。電纜接線盒（腔）內如果進水或潮濕，絕緣會被破壞；b.如果出現線路直接接地或者電弧放電接地的情況，絕緣也會因為這種熱量積聚而遭到破壞；c.因電機絕緣老化在一定程度上降低了設備的耐壓性能，或者是絕緣部分受到污染（下轉第277頁上接第274頁）與爬電距離減小之后造成擊穿，也會破壞絕緣性能；

（二）短路故障。主要表現為絕緣被破壞后的電弧放電短路，相間短路，電機線圈柵間的短路故障；

（三）過載故障。主要是由于負載長時間超過額定值以及啟動頻繁所造成的，除此之外，也會出現負載部分出現嚴重卡堵現象；

（四）控制部分故障。這種現象的表現形式為接觸不良，線路松動，線路短路、接線錯誤、功能元件及模塊損壞，部分獨立元件被脫焊和燒壞、程序紊亂等。

四、提高處理綜采工作面可靠性的對策

（一）加強技術培訓，提高職工的綜合素質

任何企業的發展關鍵在于人才，煤炭企業也不例外。鑒于此，各大煤炭企業為了進一步提升操作維護人員技術素質，就必須結合實際情況實施職業教育、專項技術講座、技能鑒定等方式加強從業人員的技能培訓。與此同時，區隊班組也要加強對員工的設備技術培訓，強化員工對設備的認識，了解設備性能、結構，以便于日常對設備的維護和保養。

（二）不斷提升檢測設施的性能

具體地說，就是需要建立專業試驗、開發工作室或者是研究室，利用軟件進行仿真模擬試驗，開發三維機電設備技術維護系統軟件。只有這樣才能給人一種立體直觀的感覺，易于被大眾接受，而且更加方便的進行信息資源共享，更專業的檢測設施便于對設備存在的故障隱患及時發現，做好提前預防工作。

（三）建立健全檔案管理

就是企業指派專人對以往各種故障形式進行科學合理的分類和建檔，這樣做的目的在于可以幫助以后更好的分析和處理相關問題提供參考，這也是企業的重要資源之一。

五、總結語

綜上所述，隨著科技的不斷發展，各大煤炭企業為了提高煤炭開采的效率，大多數都使用了各種類型的大設備，但是這對綜采工作面供電可靠性提出了更高的要求。鑒于此，我們也需要認真分析它們的可靠性以及與之對應的處理對策，只有這樣才能確保綜采工作面安全可靠的運行，從而提高企業的綜合實力。

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