综采电气设备

1、综综 采采 工工 作作 面面 供供 电电 制作：制作： 目目 录录 第一章第一章 综综 采采 电电 气气 设设 备备 第一节第一节 综综 采采 电电 气气 设设 备备 第二节第二节 综综 采采 展展 的的 概概 况况 第二章第二章 综采工作面供电设计综采工作面供电设计 第一节第一节 设计方法和步骤设计方法和步骤 第二节第二节 综采工作面供电实例综采工作面供电实例 第一节、综第一节、综 采采 电电 气气 设设 备备 一、研究对象：一、研究对象： 采区采区 高压电缆连结器高压电缆连结器 自动馈电自动馈电 磁力磁力 变电所变电所 移动变电站移动变电站 开关开关 起动器起动器井下中央井下中央 变电所变

2、电所 高压开关高压开关 UGSP 高压负荷开关高压负荷开关 变压器变压器 高压双屏蔽电缆高压双屏蔽电缆 （断路器）（断路器）1、特点：、特点： 移动变电站供电的供电系统移动变电站供电的供电系统 2、电气设备的组成：、电气设备的组成： 高压开关：高压漏电保护、过电流保护、欠压高压开关：高压漏电保护、过电流保护、欠压 保护、保护、 电压电流指示、故障指示。电压电流指示、故障指示。 移动变电站：由高压负荷开关（断路器）、变压器、移动变电站：由高压负荷开关（断路器）、变压器、 自动馈电开关组成。具有下列保护：变自动馈电开关组成。具有下列保护：变 压器超温、漏电、过负荷、短路、电压压器超温、漏电、过负荷

3、、短路、电压 电流指示及故障指示。电流指示及故障指示。 磁力起动器：漏电闭锁、过负荷、短路、单相运转、磁力起动器：漏电闭锁、过负荷、短路、单相运转、 过电压、欠电压、电流指示、故障指过电压、欠电压、电流指示、故障指 示及远距离控制等功能。示及远距离控制等功能。 电动机。电动机。控制系统：采煤机、运输机、转载机、和控制系统：采煤机、运输机、转载机、和胶带运输机控制系统。胶带运输机控制系统。照明通讯系统。照明通讯系统。高低压电缆高低压电缆等。等。 3、综采工作面生产机电设备布置，其供电设备的布置、综采工作面生产机电设备布置，其供电设备的布置特点如何：特点如何： 由移动变电站与低压配电开关组成的供电

4、设备，主要由移动变电站与低压配电开关组成的供电设备，主要布置在采区进风下顺槽可伸缩胶带运输机一侧轨道上的布置在采区进风下顺槽可伸缩胶带运输机一侧轨道上的平车上，随工作面的推进，在轨道上阶段性的移动。这平车上，随工作面的推进，在轨道上阶段性的移动。这种供电方式将变配电设备靠近生产机械，运行维护方便种供电方式将变配电设备靠近生产机械，运行维护方便可靠，减少电能损耗，但要求加大下顺槽断面的宽度，可靠，减少电能损耗，但要求加大下顺槽断面的宽度，掘进量大、支护成本高。掘进量大、支护成本高。 由移动变电站与低压配电开关组成的供电设备，主要由移动变电站与低压配电开关组成的供电设备，主要布置在单独的辅助巷道里

5、，每隔一定距离，经过横贯与布置在单独的辅助巷道里，每隔一定距离，经过横贯与顺槽相通，通过横贯与顺槽向工作面生产机械供电。随顺槽相通，通过横贯与顺槽向工作面生产机械供电。随工作面的推进，阶段性的移动，经过新的横贯向综采工工作面的推进，阶段性的移动，经过新的横贯向综采工作面生产机械供电。这种方式将变配电设备离生产机械作面生产机械供电。这种方式将变配电设备离生产机械稍远一点，可以利用尚未开采的下一个工作面的回风巷稍远一点，可以利用尚未开采的下一个工作面的回风巷作为本工作面下顺槽的辅助巷，可以不增大顺槽的断面，作为本工作面下顺槽的辅助巷，可以不增大顺槽的断面， 可以减少开拓与支护成本。可以减少开拓与支

6、护成本。 由移动变电站与低压配电开关组成的供电设备安装在由移动变电站与低压配电开关组成的供电设备安装在离工作面较远的石门或横贯里，不随工作面的推进而移离工作面较远的石门或横贯里，不随工作面的推进而移动。这种供电方式适合于顶板比较破碎、压力大，巷道动。这种供电方式适合于顶板比较破碎、压力大，巷道维护较困难，同时采区走向长度不太长的综采工作面，维护较困难，同时采区走向长度不太长的综采工作面，具有投资少、维护方便的优点，但低压电缆初次投入的具有投资少、维护方便的优点，但低压电缆初次投入的较多。较多。 4、对综采工作面供电的要求：、对综采工作面供电的要求： 综采工作面设备多、用电量大、采区范围广、回采

7、速综采工作面设备多、用电量大、采区范围广、回采速度快，使用固定变电所已不能满足要求，为此，普遍采度快，使用固定变电所已不能满足要求，为此，普遍采用移动变电站的供电方式，以缩短低压供电电缆的长度、用移动变电站的供电方式，以缩短低压供电电缆的长度、减少电压损失、提高供电质量。减少电压损失、提高供电质量。 为保证大容量（如采煤机组或工作面运输机）电动机为保证大容量（如采煤机组或工作面运输机）电动机起动和正常工作，要求提高采区的供电电压。起动和正常工作，要求提高采区的供电电压。 电气设备要有良好的保护装置和指示装置（如过负荷、电气设备要有良好的保护装置和指示装置（如过负荷、短路、欠压、过电压、漏电等保

8、护装置、电压、电流、短路、欠压、过电压、漏电等保护装置、电压、电流、和故障等指示装置），一旦发生电气事故，能立即切断和故障等指示装置），一旦发生电气事故，能立即切断电源。电源。 采用安全性较高的屏蔽电缆和双屏蔽电缆。采用安全性较高的屏蔽电缆和双屏蔽电缆。 配电点应设有一定数量的备用起动器与开关，以便损配电点应设有一定数量的备用起动器与开关，以便损坏后及时更换。坏后及时更换。 磁力起动器的控制回路应采用安全火花电路。磁力起动器的控制回路应采用安全火花电路。 电气设备在安装和拆卸时应迅速方便。电气设备在安装和拆卸时应迅速方便。 5、对综采电气设备基本要求、对综采电气设备基本要求 一、变压器中性点禁

9、止直接接地。一、变压器中性点禁止直接接地。 二、对电网的要求：二、对电网的要求： （1）高压不超过）高压不超过10000V。 （2）低压不超过）低压不超过1140V。 （3）照明、信号、电话、手持式电气设备的供电电压，）照明、信号、电话、手持式电气设备的供电电压，不超过不超过127V。 （4）远距离控制线路的额定电压，不超过）远距离控制线路的额定电压，不超过36V。 （5）安全火花电压不超过）安全火花电压不超过12V。 采区电气设备使用采区电气设备使用3300V供电时，必须制定专门供电时，必须制定专门的安全措施。的安全措施。 三、对电缆的要求三、对电缆的要求 （1）高压：带有监视线的双屏蔽电缆

10、。）高压：带有监视线的双屏蔽电缆。 （2）低压：分相屏蔽电缆或专用型，必须铜芯。）低压：分相屏蔽电缆或专用型，必须铜芯。 （3）电钻、照明采用专用铜芯电缆。）电钻、照明采用专用铜芯电缆。 四、要有完善的保护装置四、要有完善的保护装置 （一）高压电气设备：（一）高压电气设备： （1）过电流保护：过负荷、短路保护。）过电流保护：过负荷、短路保护。 （2）电压保护：过压、欠压保护。）电压保护：过压、欠压保护。 （3）选择性漏电保护和绝缘监视。）选择性漏电保护和绝缘监视。 （4）温度保护：（保护变压器）。）温度保护：（保护变压器）。 （5）气压保护：漏气保护（对真空开关、）气压保护：漏气保护（对真空开

11、关、SF6开关）开关） （二）低压电气设备：（二）低压电气设备： （1）过电流保护：过负荷、短路、单相运转、）过电流保护：过负荷、短路、单相运转、 （2）电压保护：过电压（真空开关）、欠电压。）电压保护：过电压（真空开关）、欠电压。 （3）漏电）漏电 保护和漏电闭锁。保护和漏电闭锁。 （4）真空开关要有漏气保护。）真空开关要有漏气保护。 （5）电动机过热保护。）电动机过热保护。 五、对电气设备使用中的一些要求五、对电气设备使用中的一些要求 （1）正确设计（电网），合理选型。）正确设计（电网），合理选型。 （2）所有电气设备必须是防爆型或安全火花型。）所有电气设备必须是防爆型或安全火花型。 （3

12、）低压电气不准使用油开关、油浸变压器。）低压电气不准使用油开关、油浸变压器。 （4）有完善的保护装置，严禁甩掉不用。）有完善的保护装置，严禁甩掉不用。 （5）尽量保证不超载运行。）尽量保证不超载运行。 （6）加强管理，定期严格执行设备包机、维护、检修）加强管理，定期严格执行设备包机、维护、检修 制度，保证设备完好率。制度，保证设备完好率。 6、什么情况下采煤工作面采用移动变电站供电？、什么情况下采煤工作面采用移动变电站供电？ 综采工作面的供电。综采工作面的供电。 由采区变电所供电困难或不经济时。由采区变电所供电困难或不经济时。 7、如何统计综采工作面的供电负荷、如何统计综采工作面的供电负荷 综

13、采工作面主要用电设备是电动机与照明等。可以综采工作面主要用电设备是电动机与照明等。可以按下列格式进行负荷统计。按下列格式进行负荷统计。 综采工作面负荷统计综采工作面负荷统计 编编 设备设备 电动机电动机 额额 额额 额额 额额 起起 起动电流起动电流 号号 名称名称 台台 型型 定定 定定 定定 定定 动动 额定电流额定电流 数数 号号 功功 电电 电电 功功 功功 率率 压压 流流 率率 率率 (kw) (V) (A) 因因 因因 数数 数数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 总功率总功率 加权平均功率因数加权平均功率因数 cosecosqecospj()eP 8、如何选择综采工作面

14、移动变电站的容量与台数、如何选择综采工作面移动变电站的容量与台数 综采工作面移动变电站的需用容量按下式计算：综采工作面移动变电站的需用容量按下式计算： KVA 综采工作面移动变电站的需用系数按下式计算：综采工作面移动变电站的需用系数按下式计算：cosebXPjPSK0.40.6dXePKP 一般机采工作面用电设备的需用系数按下式计算：一般机采工作面用电设备的需用系数按下式计算： 式中：式中： 加权平均功率因数。综采工作面加权平均功率因数。综采工作面 一般取一般取0.7；一般机采工作面取；一般机采工作面取 0.60.7。 Pd 移动变电站供电的最大的那一台移动变电站供电的最大的那一台 电动机功率

15、电动机功率kW （2）移动变电站台数的确定：）移动变电站台数的确定： 移动变电站的容量移动变电站的容量Sbe=100、200、315、400、500、630、800、1000、1250、1600（3300V）等规格。）等规格。0.2860.714dXePKPcospj 如果需用容量计算值如果需用容量计算值Sb等于或接近等于或接近Sbe。可以选用一。可以选用一台移动变电站。台移动变电站。 要求：要求： Sbe Sb 考虑高压电深入负荷中心的原则，这一台移动变电考虑高压电深入负荷中心的原则，这一台移动变电站就布置在进风下顺槽离工作面站就布置在进风下顺槽离工作面50300m的地方，与低的地方，与低压

16、配电开关组成工作面配电点，工作面每推进压配电开关组成工作面配电点，工作面每推进50300m将配电点移动一次。将配电点移动一次。 现综采工作面的总负荷容量很大，现综采工作面的总负荷容量很大， 一般一般 可达可达10002000kW以上，有的更大，在以上，有的更大，在30004000kW以以上，这时必须将负荷调配成两组或三组，或者更多组，上，这时必须将负荷调配成两组或三组，或者更多组，原则上顺槽胶带输送机负荷为主的一组，工作面机械原则上顺槽胶带输送机负荷为主的一组，工作面机械()eP 及转载机负荷为主的为一组或者两（三）组。向胶带输及转载机负荷为主的为一组或者两（三）组。向胶带输送机供电的配电点布

17、置在胶带输送机头附近；工作面配送机供电的配电点布置在胶带输送机头附近；工作面配电点布置在进风下顺槽离工作面电点布置在进风下顺槽离工作面50300m的地方，与低的地方，与低压配电开关组成工作面配电点，工作面每推进压配电开关组成工作面配电点，工作面每推进50300m将配电点移动一次。将配电点移动一次。 两组或三组及以上负荷分别列表统计计算需用容量，两组或三组及以上负荷分别列表统计计算需用容量，分别选择移动变电站额定容量。分别选择移动变电站额定容量。 9、拟定综采工作面供电系统应考虑哪些原则、拟定综采工作面供电系统应考虑哪些原则 （1）力求减少开关、启动器的使用台数，原则上一台）力求减少开关、启动器

18、的使用台数，原则上一台起动器控制一台机器；一个配电点并联的起动器在三台起动器控制一台机器；一个配电点并联的起动器在三台以下时，一般不设进线用总馈电开关。以下时，一般不设进线用总馈电开关。 （2）综采工作面个生产机械宜采用辐射式单独电缆供）综采工作面个生产机械宜采用辐射式单独电缆供电。电。 （3）顺槽输送机有多部，且容量都不太大时，可采用）顺槽输送机有多部，且容量都不太大时，可采用干线式电缆供电；容量都较大时，可以采用辐射式单独干线式电缆供电；容量都较大时，可以采用辐射式单独电缆供电。电缆供电。 （4）工作面配电点最大容量电动机的起动器应靠近配）工作面配电点最大容量电动机的起动器应靠近配电点的进

19、线侧，以减少起动器之间连接电缆的截面。电点的进线侧，以减少起动器之间连接电缆的截面。 （5）力求减少电缆的长度，尽量减少回头供电，）力求减少电缆的长度，尽量减少回头供电， （6）配电点的设置，工作面设备比较集中，一般设置）配电点的设置，工作面设备比较集中，一般设置工作面配电点，位置与移动规律前面已介绍，输送机及工作面配电点，位置与移动规律前面已介绍，输送机及其他附属机械设置分散配电点。其他附属机械设置分散配电点。 10、综采工作面的电缆选择应按哪些原则进行、综采工作面的电缆选择应按哪些原则进行 一、电缆的选型：一、电缆的选型： 规程第四百六十七条规定：移动式和手持式电气设备应规程第四百六十七条

20、规定：移动式和手持式电气设备应使用专用橡套电缆。使用专用橡套电缆。 （1）综采工作面移动变电站用的）综采工作面移动变电站用的6kV高压电源电缆，高压电源电缆，采用采用UGSP-335+316/3+js型双屏蔽橡套铜芯电缆。型双屏蔽橡套铜芯电缆。 （2）综采工作面常用的低压电缆有：）综采工作面常用的低压电缆有： 综采工作面常用低压电缆的型号与主要用途综采工作面常用低压电缆的型号与主要用途 型号型号 名称名称 电压电压 主要用途主要用途 备注备注 等级等级 UZ 电钻电缆电钻电缆 500 V 井下电钻及井下电钻及 U矿用矿用 控制信号用控制信号用 UPQ 矿用移动屏蔽矿用移动屏蔽 1140 V 井

21、下移动井下移动 Z电钻电钻 橡套软电缆橡套软电缆 电气设备电气设备 UCPQ 采煤机用屏蔽采煤机用屏蔽 1140 V 井下各种井下各种 P屏蔽屏蔽 橡套软电缆橡套软电缆 采煤机采煤机 UCPJQ 采煤机用屏蔽加采煤机用屏蔽加 1140V 井下各种井下各种 C采掘机采掘机 强型橡套软电缆强型橡套软电缆 采煤机采煤机 UP 矿用移动屏蔽矿用移动屏蔽 1000 V 井下各种移动井下各种移动 Q千伏级千伏级 橡套电缆橡套电缆 电气设备电气设备 UCP 采煤机用屏蔽采煤机用屏蔽 1000 V 各种采煤机各种采煤机 J加强型加强型 橡套软电缆橡套软电缆 及掘进机及掘进机 二、低压电缆主芯线截面的选择原则：

22、二、低压电缆主芯线截面的选择原则： （1）按长时允许负荷电流）按长时允许负荷电流 Iy（查电缆产品说明书）选（查电缆产品说明书）选择截面，要求：择截面，要求： IyIi （开关通过的负荷电流计算值，（开关通过的负荷电流计算值，A） 以保证电缆长时工作不过热。以保证电缆长时工作不过热。 （2）按允许电压损失校验电缆截面，应保证电动机端）按允许电压损失校验电缆截面，应保证电动机端字电压不低于字电压不低于0.9Ue；其他用电设备能正常运行。；其他用电设备能正常运行。 （3）按最远最大电动机起动时校验电压损失，以保证）按最远最大电动机起动时校验电压损失，以保证电动机能顺利起动；保证先起动好的并联电动机

23、能正常电动机能顺利起动；保证先起动好的并联电动机能正常工作。工作。 （4）按井下对移动机械的电缆机械强度要求校验电缆）按井下对移动机械的电缆机械强度要求校验电缆截面。截面。 （5）采用熔断器保护时，应按熔件额定电流和可能通）采用熔断器保护时，应按熔件额定电流和可能通过的两相短路电流与电缆最小截面的配合要求校验所选过的两相短路电流与电缆最小截面的配合要求校验所选的电缆截面。的电缆截面。 （6）按可能通过的最大短路电流校验所选电缆截面。）按可能通过的最大短路电流校验所选电缆截面。 （7）按过电流保护装置的灵敏度系数要求校验电缆截）按过电流保护装置的灵敏度系数要求校验电缆截面。面。 所选低压电缆截面

24、必须全部满足上述七个要求，所选低压电缆截面必须全部满足上述七个要求，如果有一个要求不满足时，必须采取措施，能够满足为如果有一个要求不满足时，必须采取措施，能够满足为止。但在实际工作中，并不是对供电系统中的每一条电止。但在实际工作中，并不是对供电系统中的每一条电缆都同时计算和校验，而是依具体情况分别对待。缆都同时计算和校验，而是依具体情况分别对待。 三、综采工作面高压电缆截面的选择原则，主要按长时三、综采工作面高压电缆截面的选择原则，主要按长时允许电流选择，按通过最大短路电流进行校验。允许电流选择，按通过最大短路电流进行校验。 11、综采生产中的通讯、信号与控制系统有什么特点和、综采生产中的通讯

25、、信号与控制系统有什么特点和 要求要求 随着综采技术的发展，综采工作面及其附近的机、随着综采技术的发展，综采工作面及其附近的机、电设备增多，容量越大，机械化程度越高，即生产的群电设备增多，容量越大，机械化程度越高，即生产的群体性越强，这就要求各个设备之间及各岗位工人的协调体性越强，这就要求各个设备之间及各岗位工人的协调性必须加强。如工作面采煤机一开始工作，运输机就得性必须加强。如工作面采煤机一开始工作，运输机就得开动，相应破碎机、转载机也必须开动，同时支架配合开动，相应破碎机、转载机也必须开动，同时支架配合移动（电液自动控制），泵站必须正常工作等，一个环移动（电液自动控制），泵站必须正常工作等

26、，一个环节不动或出现问题都会牵扯到全局。为此就要求综采工节不动或出现问题都会牵扯到全局。为此就要求综采工作面各设备之间必须有可靠的通讯、信号及控制系统。作面各设备之间必须有可靠的通讯、信号及控制系统。以确保协调地进行工作，有时还要求有远方控制、遥控以确保协调地进行工作，有时还要求有远方控制、遥控和急停控制。和急停控制。 对综采工作面的通讯一般要求具有以下功能：对综采工作面的通讯一般要求具有以下功能： （1）能对整个工作面（包括运输系统）进行通话联络。）能对整个工作面（包括运输系统）进行通话联络。 （2）能对整个工作面进行信号联络（包括正常联络和）能对整个工作面进行信号联络（包括正常联络和 起动

27、、故障报警）。起动、故障报警）。 （3）能实现设备间连锁控制和紧急状态时随时进行紧）能实现设备间连锁控制和紧急状态时随时进行紧 急停车。急停车。 （4）对通讯线路本色进行自检。）对通讯线路本色进行自检。 （5）最好能实现远方集中监测监控。）最好能实现远方集中监测监控。 12、综采工作面对照明的要求：、综采工作面对照明的要求： 为保证照明均匀，灯具配备合理，支架灯为保证照明均匀，灯具配备合理，支架灯间距最好在间距最好在3m或或4.5m，每盏灯配备一个控制开，每盏灯配备一个控制开关。关。 第二节、综采发展的概况第二节、综采发展的概况 1、采煤机的发展：、采煤机的发展： 60年代：年代： 150kW

28、 70年代初：年代初： AM500型（型（375kW） 英国英国 EDW170型（型（170kW） 德国德国 EDW300L型（型（300kW） 德国德国 单机单机 EDW450L型（型（450kW） 德国德国 SIRUS400型（型（300k W) 法国法国 不久变为双机不久变为双机 80年代：年代： EDW450L改为电牵引采煤机，改为电牵引采煤机， 总功率总功率950kW，交流变直流调速。，交流变直流调速。 第一代：单滚筒采煤机：我国最早第一代：单滚筒采煤机：我国最早MLQ180型型 单滚筒采煤机单滚筒采煤机 第二代：单滚筒可调高采煤机第二代：单滚筒可调高采煤机 第三代：双滚筒可调高采煤

29、机第三代：双滚筒可调高采煤机 第四代：电牵引采煤机第四代：电牵引采煤机 90年代，电牵引采煤机在年代，电牵引采煤机在1000kW以上，最大以上，最大 1220kW（2500+220）滚筒自动调高）滚筒自动调高 （装有传感器）（装有传感器） 2、工作面运输机：、工作面运输机： 随着采煤机功率的增大，工作面运输机的容量也相随着采煤机功率的增大，工作面运输机的容量也相应增加。应增加。 50年代：年代： 200T/h 120kW 60年代：年代： 200500T/h 220kW 70年代：年代： 8001000T/h 600kW 80年代：年代： 12001500T/h 700900kW 90年代：年

30、代： 3500T/h 1000kW以上以上 最大最大1125kW 已有已有3525kW 加上其它设备：转载机、胶带运输机、泵站等，总装机加上其它设备：转载机、胶带运输机、泵站等，总装机功率在功率在3000kW以上，美国已有超过以上，美国已有超过4000kW的工作面。的工作面。 3、国外高产高效工作面概况、国外高产高效工作面概况 采用新型高效综采设备，采用新型高效综采设备，工作面单产水平工作面单产水平35年翻一番。年翻一番。 92年年5月美国综采创三项世界记录，肯德基洲沙姆月美国综采创三项世界记录，肯德基洲沙姆洛克公司毕恭福克煤矿，洛克公司毕恭福克煤矿，92年年5月（月（20个工作日），产个工作

31、日），产煤煤511218T，平均日产，平均日产25560T，最高班产，最高班产31500T（10小小时）。时）。 割煤速度：割煤速度：20米米/min。 截深：截深：12米，已有超过米，已有超过2.6米的。米的。 加大工作面长度：加大工作面长度： 西德西德1989年平均达年平均达251米。美国在米。美国在89年最长的面为年最长的面为335米，米， 平均走向平均走向1560米。正在工作中的米。正在工作中的 超级工作面为超级工作面为3054440米。米。 随着综合机械化采煤技术装备向大功率、大随着综合机械化采煤技术装备向大功率、大运量、强力型、高可靠性和高产高效的方向发展，运量、强力型、高可靠性和

32、高产高效的方向发展，长壁综采工作面沿走向的连续推进长度在不断增长壁综采工作面沿走向的连续推进长度在不断增加，目前国内多在加，目前国内多在1.52km左右，如美、澳等左右，如美、澳等国多在国多在2.53.0km，美国一些矿井已达，美国一些矿井已达4.5km以以上，个别矿井达到上，个别矿井达到6.07.0km。因此，应从发展。因此，应从发展的角度考虑，综采盘区的走向长度，在煤层赋存的角度考虑，综采盘区的走向长度，在煤层赋存情况、开采技术条件简单和较简单的矿井，单翼情况、开采技术条件简单和较简单的矿井，单翼盘区走向长度宜在盘区走向长度宜在3km以上，双翼盘区走向长度以上，双翼盘区走向长度宜在宜在6k

33、m左右；当条件一般时，单、双翼盘区走左右；当条件一般时，单、双翼盘区走向长度宜分别在向长度宜分别在22.5km和和45km。 随着技术不断发展，综合机械化装备程度随着技术不断发展，综合机械化装备程度不断提高，人员不断提高，人员 素质及管理水平也必须与之相素质及管理水平也必须与之相适应，如澳大利亚巴适应，如澳大利亚巴博恩矿井，全矿博恩矿井，全矿285人，其人，其中井工中井工198人、地面工人、地面工29人、选煤厂人、选煤厂38人、管理人、管理人员人员20人；美国一个大型或特大型高产高效矿井，人；美国一个大型或特大型高产高效矿井，全矿仅全矿仅200300人，其中管理人员只有人，其中管理人员只有20

34、30人；人；而且从工人到管理人员多为一职多能，管理人员而且从工人到管理人员多为一职多能，管理人员非常精干。我国与其相比，差距较大。非常精干。我国与其相比，差距较大。 4、我国高产高效矿井情况、我国高产高效矿井情况 神华集团神府东胜煤炭公司神华集团神府东胜煤炭公司20012001年该公司完年该公司完成原煤生产成原煤生产37873787万吨，采煤工作面月均单产万吨，采煤工作面月均单产48.848.8万吨，回采工效万吨，回采工效445445吨工，原煤生产人员效率吨工，原煤生产人员效率54.9454.94吨工，吨煤成本吨工，吨煤成本6565元，主要经济技术指元，主要经济技术指标均居同行业领先地位。综采

35、工作面月均单产标均居同行业领先地位。综采工作面月均单产63.1163.11万吨，巷道月均单进万吨，巷道月均单进15881588米，回采工效米，回采工效563.89563.89吨工，原煤生产人员效率吨工，原煤生产人员效率69.1269.12吨工。吨工。 神东煤炭公司长壁工作面推进长度由神东煤炭公司长壁工作面推进长度由2000米米增加到增加到5000米，最长的达到米，最长的达到6000多米。工作面可多米。工作面可采储量由采储量由300万吨增加到万吨增加到800万吨。二是装备先进，万吨。二是装备先进，工艺科学。公司立足高起点建设世界一流煤炭生工艺科学。公司立足高起点建设世界一流煤炭生产基地。先后从英

36、、法、美、德、澳等八个国家产基地。先后从英、法、美、德、澳等八个国家引进引进95种种1330台（套）先进采矿设备。工作面装台（套）先进采矿设备。工作面装备了先进的大功率双滚筒采煤机和连续采煤机，备了先进的大功率双滚筒采煤机和连续采煤机，工人可摇控操作。综采面月产量最高达到工人可摇控操作。综采面月产量最高达到97.9万万吨，大断面巷道掘进月进尺最高达到吨，大断面巷道掘进月进尺最高达到3272米。米。矿矿井主运输系统实行胶带运输，从井下工作面到地井主运输系统实行胶带运输，从井下工作面到地面加工、装车形成了一条龙流水作业线。矿井辅面加工、装车形成了一条龙流水作业线。矿井辅助运输全部采用无轨胶轮车，大

37、柳塔、补连塔等助运输全部采用无轨胶轮车，大柳塔、补连塔等矿井仅需矿井仅需9 9人就能满足矿井设备、材料和人员运人就能满足矿井设备、材料和人员运送的要求。送的要求。 为适应高产高效发展的要求，在生产矿井探为适应高产高效发展的要求，在生产矿井探索创建了索创建了“综采一井一面综采一井一面1000万吨万吨300人人”和和“连采百人百万吨矿队一级管理连采百人百万吨矿队一级管理”两个模式。以两个模式。以大柳塔煤矿为代表的特大型骨干矿井通过采用长大柳塔煤矿为代表的特大型骨干矿井通过采用长壁采煤工艺和综合自动化改造，使煤矿年生产能壁采煤工艺和综合自动化改造，使煤矿年生产能力达到力达到8001000万吨以上，工

38、作人员不超过万吨以上，工作人员不超过300人。人。2001年大柳塔煤矿年大柳塔煤矿280人完成原煤生产人完成原煤生产943万万吨，全员工效达到吨，全员工效达到114.22吨工。今年上半年该吨工。今年上半年该矿生产原煤矿生产原煤561.24万吨，超过了年产万吨，超过了年产1000万吨水万吨水平。平。2001年以大海则煤矿为代表的大中型煤矿，年以大海则煤矿为代表的大中型煤矿，实行无机关、无后勤、矿队一级直线式管理，年实行无机关、无后勤、矿队一级直线式管理，年产产100万吨，定员不超万吨，定员不超100人，同时，根据地质状人，同时，根据地质状况和赋存条件，引进了旺格维利短壁采煤工艺，况和赋存条件，引

39、进了旺格维利短壁采煤工艺，实现了高产高效；实现了高产高效； 2006年生产原煤年生产原煤11463万吨，比万吨，比2005年增长年增长1222万吨，创国内煤炭生产企业原煤年产最高新万吨，创国内煤炭生产企业原煤年产最高新纪录。纪录。 2006年最高月产原煤年最高月产原煤1017.2万吨（万吨（7月），月），比比2005年增长年增长105.2万吨，创国内煤炭生产企业万吨，创国内煤炭生产企业原煤月产最高新纪录。原煤月产最高新纪录。 2006年最高日产原煤年最高日产原煤36.4万吨（万吨（6月月20日），日），比比2005年增长年增长3.3万吨，创国内煤炭生产企业原万吨，创国内煤炭生产企业原煤日产最高

40、新纪录。煤日产最高新纪录。 2006原煤生产工效原煤生产工效124吨吨/工，回采工效工，回采工效603吨吨/工，创国内煤炭生产企业原煤生产工效、回工，创国内煤炭生产企业原煤生产工效、回采工效最高新纪录。采工效最高新纪录。 公司自公司自1985年建矿以来，通过构建高产高效年建矿以来，通过构建高产高效与安全生产有机统一、软硬件互动的平台，截止与安全生产有机统一、软硬件互动的平台，截止2006年，连续年，连续22年生产原煤年生产原煤51681万吨，杜绝了万吨，杜绝了3人以上重大安全事故，创国内煤炭生产企业安全人以上重大安全事故，创国内煤炭生产企业安全生产新纪录。生产新纪录。 1999年至年至2006

41、年的原煤产量分别为年的原煤产量分别为1107、2165、3610、5133、7183、8501、10241、11463万吨，连续万吨，连续8年实现了千万吨增长，创国内煤炭年实现了千万吨增长，创国内煤炭生产企业原煤产量增长最快新纪录。生产企业原煤产量增长最快新纪录。 补连塔煤矿补连塔煤矿2006年生产原煤年生产原煤2112万吨，成为万吨，成为世界上第一个世界上第一个“一井两面一井两面500人年产人年产2000万吨万吨”的井工矿井，创井工矿井煤炭生产世界新纪录。的井工矿井，创井工矿井煤炭生产世界新纪录。 上湾煤矿上湾煤矿2000年到年到2006年原煤产量分别为年原煤产量分别为46.5、222.41

42、、317.93、398.66、1251.92、1222.93、1280.29万吨，万吨，7年安全生产原煤年安全生产原煤4741万万吨无伤亡，创国内井工煤矿安全生产原煤新纪录。吨无伤亡，创国内井工煤矿安全生产原煤新纪录。 上湾煤矿上湾煤矿2006年年3月份综采队生产原煤月份综采队生产原煤107万万吨，比吨，比2005年全国新纪录年全国新纪录106万吨万吨(10月份月份)增长增长1万吨，创国内同行业综采队单面月产新纪录。万吨，创国内同行业综采队单面月产新纪录。 上湾煤矿综采队上湾煤矿综采队2004年至年至2006年产量分别为年产量分别为1075万吨、万吨、1048万吨、万吨、1145万吨，创一个综

43、采队万吨，创一个综采队连续连续3年年产超千万吨世界新纪录。年年产超千万吨世界新纪录。 上湾煤矿连采二队上湾煤矿连采二队2006年元月份连采掘进年元月份连采掘进3668米，创国内煤矿连采机掘进月进尺新纪录。米，创国内煤矿连采机掘进月进尺新纪录。 上湾煤矿连采二队上湾煤矿连采二队2006年元月年元月10日，日掘进日，日掘进165米，创国内煤矿连采机掘进日进尺新纪录。米，创国内煤矿连采机掘进日进尺新纪录。 榆家梁煤矿榆家梁煤矿2006年建成的国内首个年建成的国内首个400米加米加长工作面，创国内现代化综采工作面长度新纪录。长工作面，创国内现代化综采工作面长度新纪录。 生产服务中心生产服务中心2006

44、年年5月在补连塔煤矿进行月在补连塔煤矿进行的搬家倒面，仅用的搬家倒面，仅用5天零天零8小时，完成小时，完成7000吨重的吨重的143台液压支架、采煤机和工作面三机的安全快台液压支架、采煤机和工作面三机的安全快速回撤，创国内煤炭行业综采工作面搬家倒面用速回撤，创国内煤炭行业综采工作面搬家倒面用时最短新纪录。时最短新纪录。 生产服务中心生产服务中心2006年年1月月1日至日至1月月4日，用时日，用时4天，完成补连塔煤矿天，完成补连塔煤矿300米综采工作面的设备安米综采工作面的设备安装，完成装，完成173台液压支架和采煤机、工作面三机台液压支架和采煤机、工作面三机的快速安装，设备总重量达的快速安装，

45、设备总重量达7800吨，创国内煤炭吨，创国内煤炭企业综采工作面成套设备安装时间最短新纪录。企业综采工作面成套设备安装时间最短新纪录。 地测公司地测公司2006年贯通榆家梁煤矿年贯通榆家梁煤矿45205工作工作面，贯通测距面，贯通测距13600米，贯通点水平偏差为米，贯通点水平偏差为24毫毫米，高程偏差为米，高程偏差为30毫米，创国内煤炭企业长距离毫米，创国内煤炭企业长距离工作面回采巷道贯通精度新纪录。工作面回采巷道贯通精度新纪录。 割煤割煤20刀采煤刀采煤26000吨。我国最大的吨。我国最大的360米加米加长长(走向长度为走向长度为1008米米)综采工作面，在中国神华综采工作面，在中国神华神东

46、煤炭分公司榆家梁煤矿神东煤炭分公司榆家梁煤矿2005.12建成投入试建成投入试生产。生产。采煤切割工作面长采煤切割工作面长360米，采高米，采高3.59米，可米，可采储量为采储量为159万吨。它与国内一般的综采工作面万吨。它与国内一般的综采工作面相比，工作面长度增加了近一倍，综采面可采煤相比，工作面长度增加了近一倍，综采面可采煤量增长了量增长了26%，采区资源回收率提高，采区资源回收率提高8.4%。同。同时，巷道掘进量、工作面搬家次数减少近时，巷道掘进量、工作面搬家次数减少近1/3，每年可节约费用每年可节约费用300万元，增产万元，增产13万吨。目前，万吨。目前，国内综采工作面一般长度为国内综

47、采工作面一般长度为150240米。米。 另外，我国目前最大的采煤机另外，我国目前最大的采煤机1910（2210）KW重型交流电牵引采煤机重型交流电牵引采煤机2005年年07月月17日日在西安煤矿机械厂问世，即将投入山西大同在西安煤矿机械厂问世，即将投入山西大同矿务局四老沟煤矿使用。总体布置方式全部是电矿务局四老沟煤矿使用。总体布置方式全部是电机横向布置、抽屉式框架结构，采用超长液压螺机横向布置、抽屉式框架结构，采用超长液压螺拴技术和智能化监测在线故障自诊断技术，并装拴技术和智能化监测在线故障自诊断技术，并装有破碎机构，采高最大可达有破碎机构，采高最大可达5.5米，年生产能力米，年生产能力可达可

48、达1000万吨万吨. 06.6.6报纸消息，我国自主研发的首套装机报纸消息，我国自主研发的首套装机 功率达功率达3700kW、运量、运量3500T/h、运输距离、运输距离300 米的重型刮板运输机以及配套大功率转载机、破米的重型刮板运输机以及配套大功率转载机、破碎机成套运输设备，在中煤集团所属公司完成研碎机成套运输设备，在中煤集团所属公司完成研制并通过出厂检测验收，将于近期投入使用。制并通过出厂检测验收，将于近期投入使用。 5、综采工作面的供电电压、综采工作面的供电电压 国外已有南非、美、法、德、英国等煤矿先国外已有南非、美、法、德、英国等煤矿先后采用后采用2kV以上的高压向工作面机械供电，使

49、用以上的高压向工作面机械供电，使用的电压分别为：的电压分别为：2300V、4160V（美）、（美）、5000V（法）。现多数使用（法）。现多数使用1140V及部分及部分3300（3450）V供电。国外正研究供电。国外正研究6000V及及6600V供电的可能供电的可能性。性。 第二章第二章 综采工作面供电设计综采工作面供电设计 第一节第一节 设计方法和步骤设计方法和步骤 为保证采区供电的安全可靠、经济合理，必须进行为保证采区供电的安全可靠、经济合理，必须进行采区供电计算。其主要计算内容包括：负荷计算、电网采区供电计算。其主要计算内容包括：负荷计算、电网计算、保护整定计算和供电系统及电气设备选择等

50、。计算、保护整定计算和供电系统及电气设备选择等。 需要收集的主要原始资料有：需要收集的主要原始资料有： 1、采区巷道平面布置图，煤层倾斜角度、煤层厚度、采区巷道平面布置图，煤层倾斜角度、煤层厚度、煤质硬度、瓦斯状况；开采方式（前进式还是后退式）、煤质硬度、瓦斯状况；开采方式（前进式还是后退式）、是分层开采还是采全高或者是放顶煤开采、工作面地质是分层开采还是采全高或者是放顶煤开采、工作面地质及压力情况、工作面出水情况。及压力情况、工作面出水情况。 2、生产方式，生产的班次和检修的班次。、生产方式，生产的班次和检修的班次。 3、工作面所需的全部生产设备及规格型号，现有什么、工作面所需的全部生产设备

51、及规格型号，现有什么设备，还缺哪些设备。设备，还缺哪些设备。 4、确定设备的供电电压。、确定设备的供电电压。 5、统计供电负荷、统计供电负荷 设计步骤：设计步骤： 一、采区变电所负荷计算及变压器容量的选择一、采区变电所负荷计算及变压器容量的选择 根据变压器的计算容量，选择变压器的容量标准等根据变压器的计算容量，选择变压器的容量标准等级、型号、台数。级、型号、台数。 在确定变压器台数和容量时，应考虑变压器及配套在确定变压器台数和容量时，应考虑变压器及配套设备的费用、峒室的开拓费用、运输是否方便、备用容设备的费用、峒室的开拓费用、运输是否方便、备用容量、负荷分配等因素，综合分析比较，选择最佳方案。

52、量、负荷分配等因素，综合分析比较，选择最佳方案。 二、采区变电所位置的确定二、采区变电所位置的确定 采区变电所位置的选择是否合理，对采区的供电系采区变电所位置的选择是否合理，对采区的供电系统及供电安全和质量有直接影响。它的位置通常由采煤统及供电安全和质量有直接影响。它的位置通常由采煤方式、采区自然条件、工作面的机械化程度、供电电压方式、采区自然条件、工作面的机械化程度、供电电压等级等因素决定的。在具体确定采区变电所位置时，应等级等因素决定的。在具体确定采区变电所位置时，应 当满足下列要求：当满足下列要求： 1、变电所内要求新鲜风流，通风良好。顶底板比较稳、变电所内要求新鲜风流，通风良好。顶底板

53、比较稳定坚固。定坚固。 2、要求运输方便。、要求运输方便。 3、尽量位于采区负荷中心。、尽量位于采区负荷中心。 4、尽可能的迁移次数最少。、尽可能的迁移次数最少。 三、工作面配电点位置的决定三、工作面配电点位置的决定 为了对工作面运输机、转载机、破碎机、采煤机组为了对工作面运输机、转载机、破碎机、采煤机组等设备供电的方便，并考虑工作面的地质和压力情况，等设备供电的方便，并考虑工作面的地质和压力情况，确定配电点是设置在运输巷还是回风巷，距离工作面出确定配电点是设置在运输巷还是回风巷，距离工作面出口口50300m的地方。的地方。 四、采区供电系统的确定四、采区供电系统的确定 确定采区供电系统时，要

54、求系统简单、操作方便、确定采区供电系统时，要求系统简单、操作方便、便于检修。一般情况下变压器不并联运行，应合理分配便于检修。一般情况下变压器不并联运行，应合理分配负荷，当发生事故时对生产的影响最小。负荷，当发生事故时对生产的影响最小。 五、采区低压电缆线路的计算五、采区低压电缆线路的计算 （一）确定电缆的型号（一）确定电缆的型号 电缆的型号主要是依据电压的高低、工作条件、敷电缆的型号主要是依据电压的高低、工作条件、敷设的场所来确定。设的场所来确定。 （二）确定电缆的长度（二）确定电缆的长度 因为电缆有一定的柔性，在敷设悬挂时必然出现一因为电缆有一定的柔性，在敷设悬挂时必然出现一定的悬垂度，因此

55、电缆的实际长度定的悬垂度，因此电缆的实际长度Ls: Ls=KL L巷道长度；巷道长度； K增长系数，橡套电缆增长系数，橡套电缆1.1；铠装电缆；铠装电缆1.05。 （三）低压电缆截面的选择（三）低压电缆截面的选择 1、选择原则、选择原则 2、电缆截面的选择、电缆截面的选择 3、干线电缆截面的选择、干线电缆截面的选择 由于干线线路长，电流大，因此，电压损失是主要由于干线线路长，电流大，因此，电压损失是主要矛盾。所以干线电缆截面按电压损失初选，用其它条件矛盾。所以干线电缆截面按电压损失初选，用其它条件校验。校验。 按允许电压损失计算电缆截面的步骤如下：按允许电压损失计算电缆截面的步骤如下： （1）

56、求出整个供电系统（从变压器到电动机）允许电）求出整个供电系统（从变压器到电动机）允许电压损失值压损失值UyX： UyX =E20-UD E20变压器二次额定电压；变压器二次额定电压；V UD电动机端子正常工作允许的最低电压电动机端子正常工作允许的最低电压(0.95Ue)。 对于对于660V系统：系统： UyX =E20- 0.95Ue=690-0.95660=63V 对于对于1140系统：系统： UyX =E20- 0.95Ue=1200-0.951140=117V 整个供电系统的电压损失通常是由三部分组成的，既：整个供电系统的电压损失通常是由三部分组成的，既： U = Ub+ Ug+ Uz

57、Ub变压器的电压损失；变压器的电压损失； Ug干线的电压损失；干线的电压损失； Uz支线的电压损失；支线的电压损失； （2）求支线电缆的电压损失（）求支线电缆的电压损失（Uz） 要首先从最远配电点选择一条线路最长，供电容量要首先从最远配电点选择一条线路最长，供电容量最大的支线计算最大的支线计算Uz值。值。 三相对称系统其线电压损失为：三相对称系统其线电压损失为： I 负荷电流（安）；负荷电流（安）； R、X 线路线路 每相电阻、电抗（欧）每相电阻、电抗（欧） 负荷的功率因数角负荷的功率因数角3 (cossin)UI RX 用功率表示时则为：用功率表示时则为： P负荷的有功功率（瓦）；负荷的有功

58、功率（瓦）； Q负荷的无功功率（乏）；负荷的无功功率（乏）； Ue线路额定电压（伏）；线路额定电压（伏）； L线路长度（公里）；线路长度（公里）； r0线路单位长度电阻（欧线路单位长度电阻（欧/公里）；公里）； x0线路单位长度电抗（欧线路单位长度电抗（欧/公里）。公里）。00(Pr)eePRQ XLUQ xUU 在低压供电系统上，一般情况下不考虑系统电抗对在低压供电系统上，一般情况下不考虑系统电抗对线路压降的影响，因此，系统电抗对线路压降的影响可线路压降的影响，因此，系统电抗对线路压降的影响可忽略不计。（它与导线间的距离和布置的几何形状及线忽略不计。（它与导线间的距离和布置的几何形状及线径的

59、不同而不同。径的不同而不同。 ） 如作近似计算时，架空线路可取如作近似计算时，架空线路可取X0=0.4 / km。 1千伏以下的电缆，千伏以下的电缆， X0=0.06 / km ，36千伏电缆千伏电缆X0=0.08/ km。 线路的电阻线路的电阻r0计算的方法为：计算的方法为： 欧欧 S导线截面积（毫米导线截面积（毫米2） D电导率（米电导率（米/欧欧毫米毫米2）0LrD S 电电 缆缆 的的 电电 导导 率率D（m/ mm2） 电电 缆缆 名名 称称 200C 650C 800C 铜铜 芯芯 软软 电电 缆缆 53 42.5 铜铜 芯芯 铠铠 装装 电电 缆缆 48.8 44.3 铝铝 芯芯

60、 铠铠 装装 电电 缆缆 32 28.8 这样计算电缆电压降的公式为这样计算电缆电压降的公式为： 支线的电压损失可用下式计算：支线的电压损失可用下式计算： 故导线截面积可按下式计算，即：故导线截面积可按下式计算，即：eP LSD UU0eeP LP LUrUD S UefzzzePK LUDS U （3）求变压器的电压损失）求变压器的电压损失 Rb变压器的电阻（欧）；变压器的电阻（欧）； Xb变压器的电抗（欧）；变压器的电抗（欧）； Pbs变压器实际所带有功功率；变压器实际所带有功功率； Rbs变压器实际所带无功功率；变压器实际所带无功功率；bsbbsbbeP RQXUUbUbsexPP Kb