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2020 年第 6 期2020 年 6 月 供电系统属于煤矿企业的集成网络，其属于煤矿 生产作业的生命网，也属于机械设施设备的重要能量 来源。与此同时，供电系统正常运转的稳定性与生产 作业紧密关联。如果供电系统出现了某些方面的故障 问题，无法保证供电的可靠性和稳定性，这样也就无 法将井下的瓦斯排出来，最终造成安全事故的发生， 进而对作业人员的生命财产造成极大的影响。煤矿井 下的作业环境十分恶劣，这样会对用电设施设备的安 全使用构成威胁[1]。因此，加强对提高煤矿供电系统可 靠性的措施进行研究显得尤为重要。 1当前煤矿供电系统存在的问题分析 随着社会的进步与经济的发展，中国煤矿产业得 以快速发展。而在煤炭资源开采过程当中，供电系统 占据着非常重要的位置。因此，保证供电系统的正常 运转至关重要。然而，在现阶段煤矿供电系统实际运 转过程当中依然存在许多问题，具体如图 1 所示，这 样会对供电系统的实际运转造成不良影响。针对这样 的现象，应该采取科学合理的措施解决供电系统运行 中存在的问题，保证供电系统实际运转的高效性，推 动中国煤矿事业的健康发展。 1.1主变压器容量并不充足 现阶段，中国大部分矿山扩建的速度非常快，导 致大部分煤矿的整体负荷明显超出了供电系统的荷载 量。如果这种情况时间较长，非常容易造成变压器设 备部分位置出现过热的现象，导致变压器设备的绝缘 位置老化严重，这样会对变压器设备的实际使用寿命造 成不良影响；有时甚至会出现电缆过热的现象，导致瓦 斯爆炸问题的发生，进而对作业人员的生命财产安全造 成严重的影响[2]。 图 1当前煤矿供电系统存在的问题 1.2电能的质量需要提高 随着科技的快速发展，机电设施设备逐步得以更 新，在煤炭资源开采过程当中，企业将先进的电子技术 和通信技术充分运用于其中，特别是运用于大型开采设 施设备上。这样虽然保证了煤矿开采的质量与成效，但 是在供电系统中运用设施设备时，该系统在实际运转中 存在问题。供电系统有功功率与无功功率之间的平衡被 打破，导致电能的质量不断降低，这一方面会对煤矿设 施设备的实际运用造成不良影响，另一方面会使供电系 统出现严重的损坏。 1.3实时监测系统自动化水平有待提高 在煤矿工程实际施工作业以前，由于受技术、资金 等方面因素所影响，大部分企业在建设供电系统时缺少 完善的实时监测系统。在现代化社会当中，虽然中国的 科技发展快速，部分企业已经意识到这一方面存在的缺 陷以及问题，但煤矿企业依然使用传统的供电系统，实 时监测水平不高，这样会对供电系统运行的高效性和安 收稿日期2020-04-20 作者简介张宙，1986年生，男，山西临汾人，2010年毕业于太 原理工大学阳泉学院机械设计制造及其自动化专业，助理工程师。 提高煤矿供电系统可靠性的措施研究 张宙 （ 山西寿阳潞阳祥升煤业有限公司，山西 寿阳 045400 ） 摘要 在中国工业生产过程当中，电能占据着非常重要的位置，各个生产环节与电能不可分离。在中国煤矿生产作 业过程当中，电能一方面被使用在照明方面，另一方面为众多生产设施设备提供推动力。基于此，分析了当前煤矿供电 系统存在的问题，提出了提高煤矿供电系统可靠性的措施。 关键词 煤矿；供电系统；可靠性；供电结构 中图分类号 TD611文献标识码 A文章编号 2095-0802-202006-0146-02 Research on Measures to Improve the Reliability of Coal Mine Power Supply System ZHANG Zhou Shouyang Luyang Xiangsheng Coal Industry Co., Ltd. of Shanxi, Shouyang 045400, Shanxi, China Abstract In the process of Chinas industrial production, electric energy occupies a very important position, and each production link cannot be separated from electric energy. In the process of coal mine production in China, on the one hand, electric energy is used in lighting, on the other hand, it provides impetus for many production facilities and equipment. Based on this, this paper analyzed the existing problems of the current coal mine power supply system, and put forward measures to improve the reliability of the coal mine power supply system. Key words coal mine; power supply system; reliability; power supply structure （总第 177 期） 技术研究 盂实时监测系统自动化水平有 待提高 淤主变压器容量并不充足 于电能的质量需要提高 146 2020 年第 6 期2020 年 6 月 全性构成严重威胁。如果不采用相应的补救方法，安 全隐患会逐渐发展成事故，进而给作业人员的人身安 全带来不良影响[3]。 2提高煤矿供电系统可靠性的措施研究 通常情况下，煤矿开采作业主要是在地下空间展 开的，由于其所处空间环境较为独特，存在煤气、瓦 斯等气体，这些气体均属于爆炸性物质，因此煤矿开 采作业的条件非常恶劣，非常容易出现安全事故。当 前，中国非常重视煤矿安全，做好煤矿开采作业的安 全管理工作至关重要。在当前煤炭资源实际开采的过 程当中，确保煤矿企业所使用供电系统的稳定性和高 效性至关重要，否则会在很大程度上对煤矿开采造成 影响。供电系统一方面可以为煤矿开采作业提供电能 资源，另一方面也会影响作业人员的人身安全。针对 当前中国煤矿供电系统实际运转过程当中存在的问题， 需要采取科学合理的措施，具体如图 2 所示。与此同 时，需要将这些措施落到实处，最终促进中国煤矿产 业的健康可持续发展。 图 2提高煤矿供电系统可靠性的措施 2.1逐步优化煤矿供电结构 在煤矿生产作业过程当中，要想保证供电系统实 际运行的高效性和安全性，需要明确供电结构，保证 此结构完善和科学。在现代化的供电系统当中，每条 支路都需要独立运转，防止供电系统与其他负荷之间 外接。除此之外，还应该对煤矿供电系统的结构进行 合理的调整，即采用动态化的方法与手段，依照实际 情况做好结构调整，保证供电系统实际运转的可靠性， 减少其正常运转当中的过渡步骤，为煤矿企业节省更 多的成本支出，进而创造更好的社会效益和经济效益。 2.2应用双电源供电系统 在煤矿实际作业的过程当中，供电系统至关重要。 矿井供电系统应该配置两个及两个以上的电源，特别 是输电、通风及排水等系统，需借由井下备用电源供 电，这样可以保证煤矿生产作业的正常展开。同时， 双回路电路需要与变电站分离，从各个供电所引电。 除此之外，还需保证自动开关设备安装作业的可靠性， 采用合理的手段与方法探寻电源电路中存在的问题， 使用备用电源提高供电系统的稳定性和有效性，为作 业人员的人身安全提供保障[4-5]。 2.3加大供电设施维修与保养的力度 供电设施都有一定的使用寿命，因此，煤矿企业 应该做好供电设施的维修和保养等工作。a 煤矿企业 需要制订相应的维护和保养制度，让专业人员对设施 设备进行维护以及监督，找寻其存在的故障问题，并 且采取相应的措施进行处理，防止问题扩大。b 对于 明显超出使用寿命的供电系统及相关设施，应该保证 其更换的及时性和可靠性，重视设施的实际运转情况。 c 作业人员需要对相关数据信息进行监测与控制，评 判其是否存在故障问题，尽可能制订相应的措施，保 证煤矿生产作业的正常展开。 2.4健全供电系统继电保护设计 在构建供电系统时，应该改造以及设计相应的继 电保护装置，将先进的断电控制技术充分运用于其中， 保证供电系统正常运转的可靠性和有效性，保证煤矿 开采相关设施设备的合理运行。对于低压供电系统而 言，应该严格进行选择性断电，建立科学、健全的继电 保护系统。该系统能够减少由于人为操作错误造成的 安全事故，更好地保护作业人员的生命安全。 2.5制订完善的供电系统事故应急预案 在现代化社会发展当中，煤矿企业应该根据供电 系统制订科学合理的安全事故应急预案，同时，煤矿 企业管理人员还应该完善应急预案。对于忽然出现的 断电故障问题，应该借助发电机或电源等实现供电系 统的合理运转。该应急预案的制订应该严格遵循“安 全第一、预防为主”的原则，先将供电系统存在的安全 问题总结归纳出来，然后制订完善、科学的应急措施 与方案，有效提升相关人员的处理水平与能力。应急 预案的制订还能够缩短因供电系统出现安全问题导致 停电的时间，避免煤矿企业出现更严重的损失，为企 业创造更好的经济效益。另外，在制定应急预案后，需 要将具体责任落实到个人。对于作业人员及管理人员 而言，应该让他们掌握更多的应急处理方案与对策， 保证演练活动的正常展开，提升相关人员对安全事故 的应急处理水平[6]。 2.6加强供电系统的实时监测 由于科技的快速发展，在煤矿的实际生产作业中， 在供电系统当中引入具有实时性的监测系统至关重要。 该系统能够对供电的多个步骤与环节展开实时性的监 测，一方面能够保证供电系统正常运转的可靠性，另 一方面能够防止供电系统中存在安全方面的问题。此 外，该系统还能够对数据信息进行监测与探究，及时 找出其中存在的问题，并且对安全问题出现的位置进 行合理、准确的判断。如果出现安全问题，要及时将电 源切断，防止安全问题进一步扩大。 3结语 在煤矿企业的集成化网络当中，供电系统至关重 要，其属于煤矿生产作业的重要生命网。在这样的情 况下，保证供电系统实际运行的高效性和可靠性至关 重要。然而，由于影响煤矿供电系统的因素比较多，实 际中工作量非常大，需要煤矿企业不断保证供电系统 的可靠性和安全性。只有这样，才能保证煤矿生产作 业的正常展开，才能更好地处理供电系统实际运转过 程当中存在的问题，最终促进中国煤矿事业的健康可 持续发展。 健全供电系统继电保护设计 制订完善的供电系统事故 应急预案 加强供电系统的实时监测 逐步优化煤矿供电结构 应用双电源供电系统 加大供电设施维修与 保养的力度 （下转 160 页） 张宙 提高煤矿供电系统可靠性的措施研究 147 2020 年第 6 期2020 年 6 月 （上接 147 页） 参考文献 ［1］ 王秀颖.提高煤矿供电安全可靠性的对策研究 ［J］ .产业与科 技论坛， 2019， 121 232-233. ［2］ 白宇.煤矿供电系统漏电原因及处理措施研究 ［J］ .科技致富 向导， 20188 364. ［3］ 郝小绘.煤矿供电设计可视化软件系统理论研究与应用 ［D］ . 太原 太原理工大学， 2019. ［4］ 李晓阳.煤矿井下供电系统研究 ［J］ .中国高新技术企业， 20183 195-196. ［5］ 陈国强.提高煤矿供电系统可靠性的措施与对策 ［J］ .能源技 术与管理， 20171 89-90. ［6］ 石国庆.提高煤矿供电系统可靠性的措施 ［J］ .技术与市场， 2017， 2112 110. （ 责任编辑刘晓芳 ） 于可建设用地相对狭小，在施工设计上充分考量地形、 防火等不同需求，设计将厂房北侧与西侧设置于地下， 选用钢筋混凝土构造，以便缩减后期维护费用。厂房 2耀4 层选用钢架结构，方便高效施工。整个车间在整体 上充分吸纳了不同结构形式的特点，间距布局紧凑， 检修便利[4]。 图 115煤末煤 1耀13 mm 可选性曲线示意图 3.2工艺流程 洗选作业时，完成脱泥的末煤 （粒径 1耀13 mm ） 送入两产品重介跳汰洗选装置中进行分选作业。随后 溢流送入双层香蕉筛 （尺寸 2 400 mm伊6 100 mm ）， 脱水后的粒煤 （ 粒径 6耀13 mm ） 通过带式运输机运至 煤仓；洗粉煤 （ 粒径 1耀6 mm ） 经过精煤离心机的进一 步脱水后送入洗粉煤运输机送至煤仓。从重介跳汰洗 选装置中排出的底流通过香蕉筛脱水送入矸石运输机 排出。接着，末原煤完成脱泥后的筛下水送入煤泥水 桶，通过电动泵送入分级旋流装置，经旋流装置处理 后的溢流送入末煤重介浓缩车间；底流通过振动筛与 煤泥离心机脱水后，形成的粉精煤重新添加进洗末煤， 同时筛下水和离心机离心液重新送回煤泥水桶。 此外，整个系统设有 TBS （ 干扰床分选机 ） 分选系 统，可针对煤质恶化时的粗煤泥进行高效分选。一般 来说，经分级旋流装置分选后的粗煤泥送入 TBS 分选 装置，处理后的溢流送入 TBS 产品桶，再通过电动泵 送入分级旋流装置和煤泥离心机进行脱水作业，脱水 后的产品再重新掺入洗末煤[5]。 3.3控制系统 新建的末煤重介车间内专设配电室一间，内配一 套 RIO （ 输出控制分站 ） 控制分站，新建控制系统与洗 煤厂原系统 CPU 借由以太网相连，同时，末煤重介车 间 CPU 机架上布设一个通讯适配装置，并通过 MB 网 络与现有系统相互连通，充当以太网备用系统。整个 工厂的设备监控借助组态软件 IFIX 完成监测。 整个选煤厂的煤流线设备具有 3 种不同的操作方 式，分别为远程集中自动控制、远程集中手动控制和 现场就地测试控制，具体操作模式可由作业人员通过 控制室操作站选择开关加以确定。同时，控制室操作 台还配有急停按钮，以便设备运行出现故障时作业人 员可强制停机，避免造成更大的危险。此外，所有洗选 设备运行时，作业人员均可通过控制台操控界面实时 了解和掌握设备的运行状态，以便于实时调控设备的 运行状态。 系统集中远程控制作业时，控制中心会自行遵守 逻辑联锁状态，让所有被控设备依照一定的顺序和联 锁逻辑关系进行自动启停操作[6]。 4改造效果分析 通过对 A 选煤厂原有跳汰洗选系统的优化改造，改 好后整个选煤厂跳汰洗选作业单日洗选量可达 220 t/h。 按照 1 a 生产作业 330 d，每天作业 14 h 计算，全年 末煤跳汰洗选作业量可达 1.10伊106t 以上，能够有效满 足矿井实际生产需求，为煤炭综合效益的增加提供了 坚实保障。 5结语 此次研究针对 A 选煤厂所洗选煤炭煤质变化而出 现末煤洗选处理能力不足的问题开展了针对性的升 级改造，改良好的系统末煤跳汰洗选能力大幅提高， 在充分满足生产使用需求的同时还实现了煤泥水的高 质有效处理，并提升了选煤厂作业的自动化水平和作 业安全性，为整个选煤厂综合效益的增加提供了有力 支持。 参考文献 ［1］ 任尚锦， 孙鹤， 夏玉才， 等.TFX-9 型干法末煤跳汰机的研发与 应用 ［J］ .煤炭加工与综合利用， 20177 51-54. ［2］ 孙鹤， 任尚锦， 任彦东， 等.TFX 型末煤跳汰干法分选机的应 用 ［J］ .煤炭加工与综合利用， 20157 11-13. ［3］ 任尚锦， 孙鹤， 夏玉才， 等.干法末煤跳汰机的研制及应用 ［J］ . 煤炭加工与综合利用， 201511 9-11. ［4］ 袁林燕， 马志国.古书院矿选煤厂末煤系统改造实践 ［J］ .煤质 技术， 20134 61-63. ［5］ 商在旺.显德汪矿脱泥跳汰工艺的应用 ［J］ .科技创新与应用， 201218 36. ［6］ 李晋霞.洗块矸石中的末煤回收工艺 ［J］ .煤炭加工与综合利 用， 20125 23-24. （ 责任编辑白洁 ） 2.2 2.1 2.0 1.9 1.8 1.7 1.6 1.5 1.4 1.3 1.2 0 20 40 60 80 100 100 80 60 40 20 0 10 20 30 40 50 60 70 80 900100 灰分/ 密度/g cm-3 灰分特性曲线 密度曲线 沉物曲线 沉物曲线 啄0.1曲线 160