188-综采工作面远距离供电供液系统设计与应用

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1 远距离供电供液技术需要解决的问题
1. 1 工作面配套设备 工作面配 套 选 用 ZY4000 /13 /29 型 液 压 支 架、
MG250 /556- WD1 型采煤机、SGZ730 /2 × 132 型刮 板输送机、SZZ730 /132 型转载机、PLM1000 破碎
机、BRW315 /31. 5 型 乳 化 液 泵 站、BPW315 /12. 5 型喷雾泵站和 DSJ100 /2 ×90 型两巷胶带输送机等 设备。 1. 2 远距离供电供液技术难题
因此,1. 14kV 配 电 线 路,电 机 正 常 运 行 时, 允许电 压 损 失 取 5% ,得: ΔUzy = 1200 - 1140 × 95% = 117V ; 电机正常启动时,允许电压损失取 25% ,得: ΔUqy = 1200 - 1140 × 75% = 345V 。
工作面远距离供电系统必须校验线路电压损 失,且电压降能满足采煤设备的正常运行和启动要 求。由于采煤机和刮板输送机后部电机功率较大, 且供电距离最远,因此,只需校验其电压降是否满 足要求即可。
为满足清塬煤矿 42101 工作面特殊的供电设备 布置 方 式,选 用 天 津 华 宁 电 子 有 限 公 司 QJZ2 - 1600 /1140-6 型机载卧式六组合开关,作为工作面 采煤机、刮板机、转载机等设备的启停控制。该组 合开关适合放置于转载机上使用,控制器采用大屏 幕彩色液晶显示,并采用触摸屏输入方式,具有以
为了解决这一难题,打破传统的工作面移动变 电站布置方式,由集中布置改变为分离远距离布 置。即将移动变电站、乳化液泵及泵箱一次性地移 出工作面,布置在运顺外端联络巷内; 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。
( 2) 随着水化龄期的延长,HCSA 膨胀剂促使 钙矾石、CaCO3 等晶体逐渐生长,速凝剂水化反应 产生的 Ca ( OH) 2 和 Al ( OH) 3 对于钙矾石的生成 也有促进作用。
( 3) 针棒状钙矾石晶体的生长,填充了胶凝 材料的微孔洞和裂缝,有利于提高密实度和强度。
[5] 崔朋勃,马芹永 . 膨胀剂对喷射补偿收缩钢纤维混凝土力学
[4] 张红州,刘 锋,李丽娟,等 . 纤维混凝土的研究与应用现 状 [J] . 新型建筑材料,2003 ( 6) : 12-15.
通过以上研究发现,HCSA 喷射补偿收缩混凝 土中外加剂作用机理是建立在速凝剂促凝机理和膨 胀剂作用机理的基础之上,两种水化反应既相互影 响,又相互促进,具体表现为:
( 1) 水化初期速凝剂和膨胀剂 2 种水化反应 都消耗了胶凝体系中的 CaSO4 ,CaO 和 H2 O,使得 水化早期产物钙矾石 ( AFt) ,C-A-H 和 CaCO3 的 生长受到抑制,但有大量 C-S-H 和 Ca ( OH) 2 生 成,有利于胶凝材料的快速凝结。
计算得,ΔPf = 2. 4MPa 。因此,理论上能够满 足工作面支架要求的压力。
4 远距离供电供液的应用
42101 首采工作面远距离供电设计实施后,经 实际测试,空载时变电站出口电压为 1210V,工作 面控制设备处测得电压为 1210V; 负载时,采煤机
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总第 106 期
3 结论
[1] 程良 奎 . 喷射混凝土 [M] . 北京: 中国建筑工业出 版 社, 1990.
[2] 黄 伟,马芹永,周仁战 . 巷道钢纤维喷射混凝土支护结构 的数值分析与工程应用 [J] . 混凝土,2010 ( 8) : 125-128.
[3] 祝云华 . 钢纤维喷射混凝土抗渗及抗冻性能试验研究 [J] . 新型建筑材料,2011 ( 3) : 55-58.
太网、RS485 接口、CAN 总线及无线接 口,方 便 与其他设备互连。
将工作面供电、供液设备和控制设备分开布置 以后,工作面自动化控制技术显得尤为重要。为 此,特选用与组合开关适配性较好的天津华宁电子 有限公司 KTC101 通讯及控制系统,该系统能实现 两巷胶带输送机及综采工作面设备的集中控制、保 护、闭锁、沿线通讯等功能,实现对主要生产设备 工况的实时在线检测,及时发现故障隐患、及时采 取措施避免设备损坏,确保各设备协调、连续、高 效、安全运行。
3 远距离供液系统的设计
3. 1 供液系统选择
远距离供液系统能否成功应用,关键是要解决
高压管路的选择与布置问题。42101 工作面泵站置
于运顺外端联络巷内,距离工作面约 860m。经过
计算,选用 2 台 BRW315 /31. 5 型乳化液泵,配备
1 个 型 号 为 RX2000 的 乳 化 液 箱, 该 泵 流 量 为
( 2) 将控制工作面内设备启停的启动器、控 制主机等与变压器、泵站分离后,将电站、泵站移 出工作面,供电供液线路加长,因此必须采用新型 的启停设备和控制器。要求启停设备和控制器体积 小,便于搬移和放置,保护功能完善,能及时发现 故障隐患、及时采取措施避免设备损坏,并能实现 自动化控制。
( 3) 远距离供液距离长、管 路 压 力 损 失 大, 因此必须对液压系统进行优化,最大限度地降低管 路压力损失,提高管路在长期长距离高压供液过程 中的可靠性。
DOI:10.13532/j.cnki.cn11-3677/td.2012.03.010
第 17 卷 第 3 期 ( 总第 106 期) 2012 年 6 月
煤矿开采 Coal mining Technology
Vo1. 17No. 3 ( Series No. 106) June 2012
矿井设计
( 1) 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。
( 2) 工人工作量增大 由于变电站列车经常 移动,必须随移动变电站列车挪移电缆及供水、供 液管路,增大了工人的工作量。
( 3) 对复杂巷道条件的适应能力较差 由于 巷道变形严重,有时需要扩帮、卧底[1-2]。
煤矿综采工作面供电系统必须保证电压稳定, 各项保护齐全,电流整定正确合理,确保安全生 产。正常运行时供电网络的实际电压损失必须小于 网络所允许的电压损失。乳化液泵和喷雾泵的流量 和压力损失应符合要求,满足支架和采煤机等设备 的正常使用。因此,工作面远距离供电、供液必须 解决以下问题:
( 1) 远距离供电线路长、线路压降大、线损 大,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。
Design and Application of Long-distance Power Supply and Feed Liquid System in Full-mechanized Mining Face
陕西省旬邑县清塬煤矿属技改矿井,设计在 4-2 号煤层中布置一个长壁工作面,采用综合机械 化采煤。首采 42101 工作面走向长 850m,倾斜长 120m,采高 1. 5 ~ 2. 4m,煤厚变化较大,两巷沿 煤层掘进,底 板 起 伏 较 大 ( 最 大 倾 角 21°,落 差 50m) ,且顶板压力大,来压速度快,造成两巷断 面严重变形,大大减小了两巷断面。如果采用近距 离供电供液方式,会出现以下问题:
性能的影响 [J] . 混凝土与水泥制品,2010 ( 5) : 45-47.
[6] 黄 伟,马芹永 . 喷射补偿收缩混凝土中胶凝材料微观结构
分析 [J] . 煤炭科学技术,2011 ( 3) : 22-28.
[7] 游宝坤 . 我国混凝土膨胀剂的发展近况和展望 [J] . 混凝土,
煤矿开采
2012 年第 3 期
图 5 膨胀剂—速凝剂—硅酸盐水泥三元胶凝材料不同龄期水化产物的 SEM 图像
胀剂逐渐发生作用,促进了钙矾石晶体的缓慢生
[参考文献]
长,填充混凝土材料中的微孔洞和裂缝。基于以上 作用机理,本文认为新型喷射补偿收缩混凝土外加 剂的开发方向应为: 速凝剂与膨胀剂相互干扰少, 膨胀剂产生的作用不宜太缓慢,以免影响混凝土后 期强度,也可以尝试添加减缩剂 ( SRA) 来减少喷 射混凝土收缩裂缝的产生。
315L / min,额 定 压 力 为 31. 5MPa, 电 机 功 率
200kW,液箱容积 2000L。
经过对材料的分析对比,决定选用具有光滑内
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壁而又能耐高压的无缝钢管,内径 38mm,壁厚
4mm。
3. 2 供液系统压力损失校验
为确保高压液从泵站流经管路到达工作面支架
时,压力不低于工作面机尾支架所要求的压力,必
须计算管路损失,校验到达支架的高压液是否满足
支架的工作要求。管路压力损失主要表现为沿程压
力损失,圆管的压力损失计算公式如下:
ΔPf
=
2λLρq πd3
式中,ΔPf 是圆管的压力损失; λ 是沿程阻力系数, 取经验参数 λ = 0. 05; L 是圆管的沿程长度,L = 980m ; ρ 是乳化液密度 ρ = 0. 95 × 103 kg / m3 ; q 是泵 的公称流量 q = 315l / min = 5. 25 × 10 -3 m3 / s ; d 是 圆管内径,d = 4 × 10 -2 m 。
综采工作面远距离供电供液系统设计与应用
李占平
( 天地科技股份有限公司 开采设计事业部,北京 100013)
[摘 要] 结合清塬煤矿首采工作面两巷断面特点,设计采用远距离供电供液方案,通过技术 论证、计算和实践,证明了其可行性。该项目对复杂地质条件下实现工作面的远距离供电供液具有很 好的参考价值。
[关键词] 综采工作面; 远距离供电; 远距离供液; 压降 [中图分类号] TD611 [文献标识码] B [文章编号] 1006-6225 ( 2012) 03-0028-02
《煤矿电工手册》 规定: 正常运行时,电动机 的端电压不低于额定电压的 7% ~ 10% ; 对距采区 变电所最远,容量最大的电动机 ( 如采煤机、工 作面刮板输送机等) 启动时,应保证电动机在重 载下启动,如采掘机械无实际最小启动力矩数据 时,可按电动机启动时的端电压不低于额定电压的 75% 校验。
经过计算,采煤机正常运行时供电线路电压降 ΔUz = 89V,启动时线路电压降 ΔUq = 343V; 刮板输 送机后部电机正 常 运 行 时 供 电 线 路 电 压 降 ΔUz = 101V,启动时线路电压降 ΔUq = 189V。因此,理 论计算电压降满足规程规定的要求。 2. 2 保护和控制系统
2 远距离供电系统设计
根据 42101 综采工作面采煤设备负荷统计,选
[收稿日期] 2012-02-03 [作者简介] 李占平 ( 1978-) ,男,河南焦作人,工程师,主要从事煤矿供电系统的设计与研究工作。
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李占平: 综采工作面远距离供电供液系统设计与应用
2012 年第 3 期
用 1 台 KBSGZY-1600 /10 /1. 2kV 型移动变电站 YB -1 向采煤机、刮板输送机、转载机、破碎机、乳 化液泵站、喷雾泵站供电。设计将移动变电站、乳 化液泵站和喷雾泵站布置在运顺外端联络巷内,组 合开关和工作面集控系统等布置在转载机落地段 上。根据设备的长时负荷电流及电缆的长期允许载 流量,YB-1 移动变电站向泵站用 4 台 QBZ -200 / 1140 ( 660 ) 型 开 关 供 电 的 干 线 选 择 1 根 MYP - 0. 66 /1. 14 3 × 70 + 1 × 25 型电缆,长 20m; YB - 1 移动变电站向采煤机、转载机、破碎机用 QJZ2 - 1600 /1140-6 型组合开关 ZH -1 供电的干线选择 2 根 MYP - 0. 66 /1. 14 3 × 120 + 1 × 35 型 电 缆, 长 820m; YB-1 移动 变 电 站 向 刮 板 输 送 机 用 QJZ2 - 1600 /1140-6 型组合开关 ZH -2 供电的干线选择 1 根 MYP - 0. 66 /1. 14 3 × 70 + 1 × 25 型 电 缆, 长 820m。 2. 1 电压损失校验
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