矿山电力（精选8篇）
矿山电力设计规范 第一章 总 则
第1.0.1条 为使矿山工程电力设计认真执行国家的技术经济政策，做到安全可靠、技术先进、经济合理，制订本规范。
第1.0.２条 本规范适用于新建、扩建的矿山工程电力设计，不适用于石油矿电力设计。
第1.0.3条 矿山工程电力设计，应根据矿山工程规模、服务年限和远景规划，正确处理近期建设和远景发展的关系。做到近、远期建设，以近期为主，合理地兼顾远期建设。条件允许时，应使基建与生产用电设施相结合。
第1.0.4 条 矿山工程电力设计，必须从全局出发，统筹兼颐，按负荷性质、用电容量、工程特点、工艺设备和地区供电条件，正确处理供、用电的关系，合理确定设计方案。
第1.0.5条 矿山工程电力设计，除应符合本规范外，尚应符合国家现行有关标准、规范的规定。第二章 矿山工程供配电
第2.0.1条 矿井工程电力负荷分级，应符合下列规定： 一、一级负荷：
1.因事故停电有淹井危险的主排水泵； 2.有爆炸，火灾危险的矿井主通风机；
3.对人体健康及生命有危害气体矿井的主通风机；
4.具有本条1—3项之一所列危险矿井经常使用的立井载人提升装置； 5.无平硐或无斜井作安全出口的立井，其深度超过150m，且经常使用的载人提升装置；
6.矿井瓦斯抽放设备。二、二级负荷：
1.不属于一级负荷的大、中型矿井井下的主要生产设备； 2.大、中型矿井地面主要生产流程的生产设备和照明设备； 3.大、中型矿井的安全监控及环境监测设备； 4.没有携带式照明灯具的井下照明设备。三、三级负荷：
不属于一级和二级负荷的生产设备和照明设备。第2.0.2条 露天矿工程电力负荷分级，应符合下列规定： 一、一级负荷：
1.用井巷疏干的排水没备；
2.有淹没采掘场危险的主排水设备和疏干设备； 3.大型铁路车站的信号电源。二、二级负荷：
1.大、中型露天矿的疏干设备和采掘场排水设备； 2.大、中型露天矿采煤(采矿)、掘进、运输、排土设备； 3.大、中型露天矿地面生产系统中主要生产设备及照明设备。三、三级负荷：
不属于一级和二级负荷的生产设备和照明设备。
第2.0.3条 选矿厂、选煤厂工程二级负荷和三级负荷的分级应符合下列规定： 一、二级负荷：
1.大、中型选矿(煤)厂的破碎、矿石及原煤系统主要设备及照明设备； 2.大、中型选矿(煤)厂的重选、磨矿、浓缩、浮选、干燥等系统主要生产设备及照明设备；
3.大、中型选矿(煤)厂的装车系统主要生产设备及照明设备。二、三级负荷：
不属于二级负荷的生产设备和照明设备。
第2.0.4条 矿山工程供电电源，应符合下列规定；
一、矿山工程的一级负荷应由两个电源供电，且两个电源间允许无联系和有联系，当两个电源有联系时，应同时符合下列规定：
1.当发生任何一种故障时，两个电源的任何部分应不致同时受到损坏； 2.当发生任何一种故障且保护装置动作正常时，应有一回电源不中断供电；当发生任何一种故障且主保护装置失灵，以致两电源均中断供电后，应能在有人值班的处所完成各种必要的操作，迅速恢复一个电源的供电。
二、矿山工程的二级负荷宜由两回电源供电：无一级负荷的小型矿山工程，可由专用的一回电源供电。
三、采用两回及两回以上供电线路时，当任一回线路停止运行时，其余回路的供电能力应能担负煤矿矿井的全部用电负荷；露天矿和其它矿山工程的供电能力应能承担一级和二级用电负荷。
第2.0.5条 矿山工程供电电源应取自矿区变电所(总降压变电所)或当地电力系统变电站。
第2.0.6条 矿区自营电厂或矿井热电车间的设置，应经技术经济比较确定，并均应分别符合下列条件之一：
一、符合国家产业政策、煤电联营方针政策，技术可靠，经济合理；
二、矿山工程所在地区远离电力系统，难以取得电源；
三、当地电网只有一个电源，难以从电网取得第二电源；
四、符合充分利用低热值燃料，实现热电联供、煤炭综合利用、环境保护等要求。第2.0.7条 矿山工程的供电电压应采用35 kV、60kV和110kV；当矿山工程用电负荷较小，经技术经济比较合理时，可采用6kV和lOkV。
第2.0.8条 矿山工程地面主变电所主变压器台数的确定，应符合下列规定：
一、供给一级负荷，当两个电源均需经主变压器变压时，不应少于2台；
二、无一级负荷或虽有一级负荷但备用电源不需经变压器变压时，大、中型矿山工程宜采用2台；无一级负荷的小型矿山工程可采用l台；
三、经技术经济比较合理时，可采用2台以上变压器。
第2.0.9条 矿山工程地面主变电所的主变压器为2台及以上时，其中1台停止运行时，其余变压器容量应能保证一级和二级负荷。当主变压器为l台时，宜预留全部负荷15％—25％的裕量。
第2.0.10条 矿井6—10kV电网，当单相接地电容电流小于等于10A时，宜采用电源中性点不接地方式；大于10A时，必须采取限制措施。当采用自动调谐消弧线圈串、并电阻接地方式时，脱谐度的允许偏差为±5％以内，且接地电流的无功分量不应大于5A。当采用非自动调谐时，必须过补偿调谐，且故障点的残余电流不应大于10A；脱谐度不应大于10％。
注：*表示限值和措施，也可按现行的有关行业政策执行。
第2.0.1l条 露天矿采矿(采煤)场的移动设备宜采用带安全接地装置拖曳电缆的供电方式。
第2.0.12条 矿山工程地面6—10kV电网的单相接地保护装置，应符合下列规定：
一、中性点不接地方式：
1.系统的接地指示装置应能显示出系绕单相接地；
2.当系统的单相接地电流能满足保护装置灵敏度要求时，应在每回馈出线上装设接地故障检测装置或装设有选择性的单相接地保护装置；
3.当系统的单相接地电流在10A及以上时，高压电动机回路的保护装置应瞬时动作于跳闸；其它馈出线可动作于信号。
二、中性点经高电阻接地方式：
1.系统的单相接地电流能满足保护装置灵敏度要求时，应在每回馈出线上装设接地故障检测装置或装设有选择性的单相接地保护装置；
2.当单相接地电流小于10A时，高压电动机及其它回路的保护装置宜动作于跳闸或信号；当单相接地电流等于大于10 A时，高压电动机回路的保护装置应动作于跳闸；其它回路宜动作于信号。
二、中性点经消弧线圈串，并高电阻接地方式：
所有高压馈出线上均应装设谐波方向型接地保护装置，其动作要求应符合本条第二款的要求。
第2.0.13条 矿山工程电力系统谐波监测点上的电压正弦波形畸变率的极限值和谐波电流允许值，应符合国家现行的有关电能质量公用电网谐波的规定。矿山工程地面主变电所的6—l0kV母线，其电压正弦波形总畸变率不应大于5%。第2.0.14条 当采取抑制谐波措施时，应优先采用增加整流相数和移相措施；经技术经济比较，合理时可采用系统隔离方式或滤波器方式。
第2.0.15条 多台谐波源的综合谐波发生量，应根据实测或计算确定。
第2.0.16条 选择地面主变电所的无功补偿装置时，应计入滤被装置容量的影响。当谐波引起地面主变电所6—10kv母线电压波动超过允许值时，可采用无功动态补偿装置。
第2.0.17条 有谐波源母线上的并联电容器，必须核算过电流、过电压及功率损耗值。
第2.0.18亲 当采用分段母线供电时，多台谐波源可集中设在一段母线上。当两段母线分别接有谐波源时，各段母线均应装设滤波装置；滤波装置能否采用并联，应通过计算确定。
第2.0.19条 高通滤波装置可单独装设1台断路器，其余滤波装置可共用l台断路器。
接入滤波装置的断路器宜采用可避免重燃的油断路器或能满足短路要求的真空断路器。
第2.0.20条 矿山工程地面高压电力网的配电电压应采用6kV、10kV。经技术经济比较，合理时也可采用35kv。
第2.0.21条 矿山工程内部配电电源线路，应符合下列规定： 一、一级负荷，应采用二回路电源线路，且分别接于电源不同的母线段。当条件受到限制时，应使一回路引自地面主变电所，另一回路引自地面同一负荷级的其它配电场所。二、二级负荷，宜采用二回路电源线路，且分别接于电源不同的母线段。当条件受到限制时，应使一回路引自地面主变电所，另一回路引自其它配电场所。三、三级负荷，应采用一回电源线路供电。
第2.0.22条 当矿山工程地面配电电源采用二回或二回以上电源线路，且其中一回路停止运行时，其余回路的供电能力，应能承担一级负荷和二级负荷。第2.0.23条 矿山工程固定式架空电力线路的路径选择，应符合下列要求：
一、不应架设在爆破危险区；
二、不应架设在未稳定的排废场内，并应有安全距离；
三、应避免通过初期塌陷区域，当无法避免时，应采取安全措施；
四、应利用井田境界或断层矿(煤)柱条带，当无矿(煤)柱条带可利用时，线路宜垂直矿(煤)田走向。二回线路之间应有安全距离。
第2.0.24条 矿山工程地面主变电所的位置选择，应符合下列要求：
一、距采矿场开采边界的距离应大于或等于200m；
二、不应设在爆破器材库爆炸危险区以内；
三、不宜设在未稳定的排废物场内，且应有安全距离；
四、不宜设在初期塌陷区，当避开塌陷区有困难时，应采取注浆、充填等安全措施；
五、露天矿主变电所的生产建(构)筑物与标准铁路的距离，不得小于40m，当条件受到限制时，可适当减少；
六，主变电所与高噪声源间的距离，应按主控制室室内背景噪声级不大于60dB进行控制。
第三章 矿井井下供配电 第一节 供配电电压及供配电系统
第3.1.1条 井下主变(配)电所的设计应根据生产规模、主排水方式和开采方法等因素确定。主变(配)电所宜由地面主变电所供电。采区变(配)电所和其它变(配)电所宜由主变(配)电所或附近的地面变(配)电所经风井或钻孔供电。
第3.1.2条 矿井井下应采用下列配电电压：
一、井下高压电力网的配电电压，应采用6kV、10kV；
二、井下低压网络的配电电压，应采用660v、380v；综采工作面设备应采用1140v；
三、手持电气设备额定电压不应大于127v。
第3.1.3条 井下配电变压器低压侧严禁采用中性点直接接地方式。地面上中性点直接接地的变压器或发电机严禁直接向井下供电，但专供架线式电机车整流设备的变压器不受此限。
第3.1.4条 井下主变(配)电所的电源电缆，不应少于两回路，并应引自地面主变电所的不同母线段。当任一回路停止供电时，其余回路的供电能力应能承担全部负荷。
向二、三级负荷供电的小型矿井井下主变(配)电所，可只设一回电源电缆。第3.1.5条 经由地面架空线路引入井下的供电电缆，必须在架空线与电缆连接处装设避雷装置。
第3.1.6条 向井下供电的电源线路上不得装设自动重合闸装置。
第3.1.7条 井下主变(配)电所的高压馈出线上，应装设相间保护装置和有选择性的接地保护装置；接地保护应动作于断路器跳闸或信号。
第3.1.8条 属于下列情况之一的采区供电方式，宜采用移动变电站：
一、综采、综掘工作面的用电设备；
二、由固定式采区变电所供电有困难或不经济时；
三、独头大巷掘进、附近无电源可利用时。
第3.1.9条 井下照明网路额定电压，应符合下列规定：
一、有爆炸危险的矿井，不得大于127 v；经省煤炭局批准，有新鲜风流入的主要巷道，可采用220V；
二、无爆炸危险的矿井，固定式照明应采用220V或127 V；当采用220v时，天井以及天井至回采工作面之间应采用36 V；采掘工作面应采用36v；
三、行灯电压不应大于36V。第二节 电力设备及其保护
第3.2.1条 井下6—10kV电力网的短路电流，不得超过井下装设的高压矿用断路器的额定开断电流。非矿用高压油断路器用于井下时，其使用的开断电流值不应超过其额定开断电流值的一半。
第3.2.2条 电气设备类型选择，应符合下列规定：
一、无爆炸危险的矿井，宜采用矿用一般型电气设备；在变(配)电所专用硐室内，可采用普通型电气设备。
二、有爆炸危险矿井，应符合表3.2.2规定。
三、宜采用无油的电力设备。
第3.2.3条 井下主变电所的配电变压器不宜少于2台。当其中1台停止运行时，其余变压器应能承担一级负荷和二级负荷。无一级负荷的小型矿井，可采用1台变压器。
注：①表中高瓦斯矿井的井底车场、总进风道或主要进风道一栏，采用架线电机车运输的巷道和沿该巷道的机电硐室内各设备类型的选择均可采用一般型电气设备（包括照明灯具、通信、自动化装备和仪表仪器）。
②表中煤(岩)与瓦斯，二氧化碳突出矿井的井底车场，在其主要泵房内，可采用矿用增安型电动机。
第3.2.4条 井下主变(配)电所的电源进线和母线分段，当符合下列条件之一时，应装设断路器。
一、出线总数超过八回（不包括进线和电压互感器)路；
二、当有高压的一级负荷时；
三、进线总数大于或等于二回路；
四、上一级变电所不属矿山管理时。
第3.2.5条 井下主变(配)电所引出的馈出线应装设断路器。
3.2.6条 井下采区变电所和其它变(配)电所内高、低压断路器的配置要求，应符合下列规定：
一、双电源进线的变电所，应设置电源进线断路器。当两进线回路中一回路经常送电，另一回路备用时；母线可不分段；当两回电源同时送电时，母线应分段，并应设联络断路器。
二、单电源进线的变电所，当变压器为2台及以下且无高压馈出线时，可不设置进线断路器；当变压器超过2台时或有高压出线时，应装设进线断路器。
三、无爆炸危险的矿井，当变压器容量在315kVA及以下时，可装设隔离开关熔断器或跌落式熔断器。
四、变压器低压侧的总开关，应采用自动空气开关或真空断路器。
五、井下采区低压馈电线上，应装设带有漏电闭锁的检漏保护装置或有选择性的检漏保护装置。
第3.2.7条 井下主变电所的低压馈出线或向井下供低压电的地面变电所的低压馈出线，均应装设漏电保护装置，并应符合下列规定：
一、有爆炸危险的矿井，保护装置应能实现有选择性地切断故障线路或能实现漏电检测并动作于信号；
二、无爆炸危险的矿井，保护装置宜有选择性的切断故障线路或能实现漏电检测并动作于信号。
第3.2.8条 向移动变电站供电的高压馈出线，必须装设有选择性的单相接地保护装置，该保护装置应动作于跳闸；监视保护装置应动作于信号。第三节 电缆线路
第3.3.1条 电力电缆的选择应符合下列规定：
一、在立井井筒或倾角45 °及以上的井巷内，固定敷设的高压电缆应采用钢丝铠装不滴流铅包纸绝缘电缆、钢丝铠装交联聚乙烯绝缘电缆或钢丝铠装聚氯乙烯绝缘电缆。
二、在水平巷道或倾角小于45 °的井巷内，固定敷设的高压电缆应采用钢带铠装铅包纸绝缘电缆、钢带铠装不滴流铅包纸绝缘电缆或钢带铠装聚氯乙烯绝缘电缆。
三、移动变电站的电源电缆，必须采用高柔性和高强度矿用监视型屏蔽橡套电缆。
四、固定敷设的低压电缆，应采用铠装聚氯乙烯绝缘电缆、钢带铠装铅包纸绝缘电缆或矿用不延燃橡套电缆。
五、电压为1140V的用电设备和煤矿采掘工作面的660 v或380V用电设备的供电电缆，必须采用带分相屏蔽的矿用不延燃屏蔽橡套电缆。其它矿山采掘工作面用电设备宜采用矿用橡套电缆。
六、移动式和手持式电气设备：煤矿井下应采用专用的分相屏蔽不延燃橡套电缆；其它矿山井下宜采用矿用橡套电缆。
七、当电缆成束敷设时，宜采用矿用难燃型橡套电缆。第3.3.2条 照明电缆线路的选择应符合下列规定：
一、固定式照明电缆线路：
1.煤矿井下应采用铠装电缆或矿用橡套电缆； 2.其它矿山宜采用橡套电缆或塑料电缆。
二、移动式照明线路：
1.煤矿井下应采用矿用难燃型橡套电缆或矿用橡套电缆； 2.其它矿山井下宜采用橡套电缆。
第3.3.3条 高压电缆应按短路条件校验其热稳定性，当采用熔断器保护时，可不作此校验。
第3.3.4条 电缆的铠装或金属外皮，除内铠装外，均应作防腐处理。电缆穿过墙壁部分，应加套管保护，井应严密封堵管口。第3.3.5条 电缆敷设应符合下列要求：
一、水平或倾斜巷道内的电缆悬挂高度，应使电缆在矿车掉道时不致受到撞击；在电缆坠落时，不致落在轨道或运输机上；电缆悬挂点的间距，不得大于3m。
二、立井悬挂点的间距，不得大于6m。
三、沿钻孔敷设的电缆，应紧固在钢丝绳上，钻孔应加装金属套管。
四、电缆与水管、风管平行敷设时，电缆应在管道上方，且净距不得小于0.3m。
五、高、低压电力电缆敷设在巷道同一侧时，高、低压电缆相互之间的净距不得小于0.1 m；高压电缆之间、低压电缆之间的净距，不得小于50mm。
六、电力电缆与电话、信号电缆，不应敷设在巷道的同一侧；当条件受限制又需同侧敷设时，在井筒内的敷设间距，不应小于0.3m；在巷道内，电力电缆应在下方，与电话、信号电缆的净距不得小于0.1m。第四节 变(配)电所硐室
第3.4.1条 井下主变(配)电所当与主排水泵站毗邻布置时，应设置隔墙和有栅栏防火两用门。主变(配)电所和泵站均应设有单独通至巷道的通路。通路上必须装设向外开的栅栏防火两用门及密闭(防水)门，两道门的启闭不应互相妨碍，并不得妨碍交通；当无被水淹没可能时，应只设置栅栏防火两用门。
主变(配)电所硐室的地面标高，应比其出口处井底车场(或大巷)的底板标高高出0.5 m。
第3.4.2条 主变(配)电所内配电设备应预留备用位置，并应符合下列规定：
一、高压配电设备的备用位置不应少于安装总数的20%，且不应少于2台；
二、低压配电设备的备用回路数，按最多馈出线回路数的20%计算；
三、配电变压器为2台及以上时，不预留备用位置；当所内只装设l台配电变压器时，可预留1台备用位置。
第3.4.3条 采区变电所的出口，应装设向外开的栅栏防火两用门。
采区变电所和其它变(配)电所碉室的地面标高，应高出其出口处巷道底板标高0.2m。
第3.4.4条 设有电机和变(配)电设备的硐室，距硐室出口防火门5m内的巷道，应采用非燃性材料支护。硐室内不得滴水。电缆沟应有防积水措施。工作面配电点，应采用非燃性材料支护。
第3.4.5条 移动式变电站和成套配电设备必须安放在支护良好和便于操作的地点，同时应采取防滴水和机械损伤的措施。电气设备与机车车辆或输送机之间的距离不得小于0.7m。当电气设备设置在岔线上时，应设防止机车车辆驶入设备停车段的挡车设施。
在综采工作面进风巷道中，可将移动变电站的配电设备架设在输送机上方，且电气设备与顶板的间距必须满足操作的要求，但不得小于0.5m。
第3.4.6条 装有带油设备的变(配)电硐室，应在硐室出口的防火门处设置斜坡混疑土档，其高度应高出硐室地面0.1 m。
第3.4.7条 变(配)电所硐室的长度大于6m时，应在硐室的两端各设1个出口。当硐室长度大于30m时，应在中间增设1个出口。
第3.4.8条 主变(配)电所、采区变电所应留有人员值班和存放消防器材的位置。第3.4.9条 装设电机和变(配)电设备的硐室，应有良好的通风。有人值班硐室的室内温度，不应超过30℃；无人值班硐室的室内温度，不得超过35℃。第3.4.10条 巷道中固定安装的电气设备，应置于支护良好的壁龛内。第五节 矿井照明
第3.5.1条 下列地点必须安装固定式照明装置：
一、机电设备硐室、调度室、机车库、爆破器材库、井下修理间、信号站、候车室、保健室等；
二、井底车场范围内的运输巷道、采区车场；
三、有电机车运行的主要运输巷道、有人行道的集中胶带输送机巷道、有人行道的斜井、升降人员的绞车道、升降物料及人行交替使用的绞车道以及主要巷道交叉点等处；
四、经常有人看管的机电设备处、移动式变电站；
五、风门、安全出口；
六、溜井井口、天井井口等易发生危险的地点；
七、综合机械化采掘工作面。
第3.5.2条 综合机械化采掘工作面可使用与主机配套的灯具。第3.5.3条 无爆炸危险矿井的采掘工作面，应采用移动式电气照明。第3.5.4条 井下照明线网宜采用三相二线制供电系统；当照明负荷由专用变压器供电时，其照明负荷应均衡地分配在三相上。第3.5.5条 照明灯具型式选择，应符合下列规定：
一、无爆炸危险的矿井，应采用矿用一般型或带防水灯头的普通型灯具；井下爆破器材库，应采用矿用防爆型灯具或采用室外透光照明方式；
二、有爆炸危险矿井，井下照明灯具类型选择应符合本规范表3.2.2的规定。第3.5.6条 井下固定照明的单位面积安装功率及照度标准应符合表3.5.6的规定。
第3.5.7条 照度计算宜采用逐点计算法。第六节 保护接地
第3.6.1条 36v以上的和由于绝缘损坏可能带有危险电压的电气设备金属外壳、构架等，必须设保护接地装置。
第3.6.2条 所有电气设备的接地线（包括电缆的铠装、铅包、接地芯线)和局部接地装置，应与主接地极连接。
在多水干(中段)矿井中，各主接地极之间应相互连接。第3.6.3条 井下接地极的设置应符合下列规定：
一、井下主接地极不应少于2块，井应分别置于主、副水仓中；
二、当下井电缆在钻孔中敷设时，主接地板极可埋设在地面或设在井底水仓中；加固钻孔的金属套管可作为主接地极板中的一个极板；
三、当由地面经风井分区供电或没有主排水水仓可利用时，主接地极应设置在井底水窝或专门开凿的充水井内，不得将两块主接地极置于一个太窝（水井)内。宜单独形成一分区接地网，其接地电阻值不得大于2Ω；
四、局部接地极可设置在排水沟、积水坑或其它适当地点。第3.6.4条 局部接地装置的设置地点应符合下列规定：
一、装有电气设备的硐室；
二、单独装设的高压电气设备；
三、低压配电点；
四、连接电力电缆的接线盒； 五，接触电压大于40V的任何地点。
第3.6.5条 布置接地装置时，应降低接触电压及跨步电压。接地母线和电力设备金属外壳上的接触电压，不应大于40v。
第3.6.6条 当任一主接地极断开时，接地网上任一点测得的总接地电阻应不应大于2Ω。每一移动式和手持式电力设备同接地网之间的保护接地电缆芯线或与芯线相应的接地导线的电阻值，不得大于1Ω。
第3.6.7条 矿用电缆配电的移动式电气设备及照明灯具的金属外壳，必须采用配电电缆的接地芯线与接地网相连。第3.6.8条 井下接地极应符合下列规定：
一、主接地极应采用镀锌钢板，其面积不应小于0.75m2，厚度不应小于5mm。
二、板式局部接地极应采用镀锌钢板，其面积不应小于0.61m2，厚度不应小于3mm。
三、管式局部接地极，应采用镀锌钢管，其直径不应小于35mm，厚度不应小于3.5mm，长度不应小于1.5m。垂直埋入地下，埋深不应小于1.4m；管上至少钻20个孔，孔的直径不应小于5mm。管内及管外应充填吸水材料。第3.6.9条 井下接地母线应符合下列规定：
一、铜质接地母线截面积不应小于50mm2；
二、镀锌扁钢接地母线截面积不应小于100mm2，其厚度不应小于4mm；
三、镀锌铁线接地母线截面积不应小于100 mm2。第3.6.10条 井下接地支线截面积应符合下列规定：
一、铜质接地支线截面积不应小于25mm2；
二、镀锌扁钢接地支线截面积不应小于50mm2，其厚度不应小于4mm；
关键词：矿山电力牵引系统,主动热均衡控制,永磁同步电动机,驱动系统,效率优化
0 引言
矿山电力牵引系统在矿山生产运输中必不可少,一般由体积小、重量轻、效率高的永磁同步电动机及其驱动系统组成。随着矿山电力牵引系统电磁转矩持续增长,功率密度日益增大,发热问题也逐渐显现出来,不利于系统可靠运行。
矿山电力牵引系统的发热来自电动机损耗和驱动系统损耗。电动机损耗主要包括铜损、铁损、机械损耗等[1]。驱动系统损耗主要为IGBT开关损耗。目前矿山电力牵引系统一般采用最大转矩电流比(Maximum Torque Per Ampere,MTPA)方法[2,3,4],使电动机在输出相同电磁转矩的条件下定子电流最小,从而减小电动机和驱动系统损耗[5]。但该方法未将温度信号引入控制回路,且没有考虑驱动系统开关频率对发热的影响,系统损耗降低程度有限。
本文提出一种矿山电力牵引系统主动热均衡控制方法(Active Thermal Balance Method,ATBM)。该方法在MTPA方法基础上,通过实时反馈矿山电力牵引系统的温度信号,完成对电动机定子电流幅值、驱动系统开关频率等参数的在线自调节,并基于温度信号优化电动机d,q轴电流矢量计算方法,使系统运行于全局效率最大的工作特性曲线。基于15kW永磁同步电动机调速系统实验平台验证了该方法的可行性,结果表明该方法可在保证矿山电力牵引系统动态、稳态性能基础上,降低系统的热点峰值。
1 永磁同步电动机模型及MTPA方法
图1为以永磁同步电动机为牵引电动机的矿山电力牵引系统调速原理。其中Udc为电源电压,ua,ub,uc为驱动系统输出的相电压,Si为IGBT功率开关(i=1,2,…,6),ui为电压空间矢量。将静止αβ坐标系转换成旋转dq坐标系,dq坐标系下的电压、转矩方程为
式中:vd,vq分别为电动机定子d,q轴电压;id,iq分别为电动机定子d,q轴电流;Ld,Lq分别为电动机定子d,q轴电感;R为定子电阻;ωm为电角速度;Te为电动机电磁转矩;p为电动机极对数;Ψm为永磁体的励磁磁链;TL为负载转矩;Bm为电动机摩擦因数;J为电动机负载转动惯量。
将id,iq用定子电流幅值Im和电流角度 δ表示:
将式(5)代入式(3),得到定子电流幅值Im与电磁转矩Te和电流角度δ的关系。在电磁转矩Te一定的条件下,定子电流幅值Im仅与电流角度δ 有关。因此,用定子电流幅值Im对电流角度δ 求导,可得MTPA控制条件:
化简式(6)得
因此对于永磁同步电动机,在求得最优电流角度后,可实现电磁转矩一定的情况下定子电流最小[6]。
2 驱动系统散热模型
对于矿山电力牵引系统,其驱动系统的核心组件为大功率IGBT。图2为IGBT散热模型。IGBT发热主要由开关损耗引起,热量经芯片、外壳(包含焊料、铜层和陶瓷压制成的陶瓷金属复合板及基板)传递到散热器,再通过散热器传递到周围环境。其热特性可用三阶RC热阻抗等效模型表示[7]:
式中:Zthjc,T为从结温Twj到环境温度Ta的热阻抗;τ1,τ3,τ3分别为芯片层、外壳层和散热器层的时间常数。
针对IGBT的RC热阻抗等效模型,本文采用常见的稳态热阻等效电路[8]计算IGBT散热系统的温度,如图3所示。其中PT,PD分别为芯片内晶体管、二极管的开关损耗;Tj,T,Tj,D分别为芯片内晶体管、二极管的温度;Rthjc,T,Rthjc,D分别为芯片内晶体管、二极管到外壳的热阻,Rthjc,T+Rthjc,D=Rthjc;Rthca为外壳到环境的热阻。由于Rthca值远大于Rthch和Rthha,所以Rthca与Rthch,Rthha并联时可忽略不计。将IGBT的开关损耗等效为电流源,将热阻等效为电阻,将热阻上产生的温差等效为电压。
利用稳态热阻等效电路可以计算驱动系统各点的温度,在热阻参数一定的条件下,驱动系统的温度仅与开关损耗正相关。
3 矿山电力牵引系统ATBM
3.1 开关频率动态调整
参考文献[9-12]指出,随着IGBT功率器件电压、功率等级的提高,其对应开关损耗也加大。动态调整IGBT开关频率可降低其开关损耗,从而实现主动热均衡控制。根据IGBT数据手册,125 ℃ 时IGBT开关损耗为
式中:Esw,T,Eon,T,Eoff,T分别为测试条件下单个IGBT开关1次、开通1次和关断1次的能量损耗;Asw,T,Bsw,T,Csw,T分别为测试条件下开关损耗随电流变化的二次拟合曲线系数;U,I分别为IGBT实际电压、电流;Ubase,Ibase分别为IGBT参考电压、电流;Ksw,U,Ksw,I分别为电压、电流幅值对IGBT开关损耗的影响系数。
此时,在1 个开关周期内IGBT平均开关损耗为
式中fsw为IGBT开关频率。
图4 为PWM调制下IGBT开关损耗仿真结果,其中IGBT导通功率损耗Pon,T、关断功率损耗Poff,T在全范围内呈周期性变化,峰值分别为30,50 W。
从式(10)可看出,调整IBGT开关频率fsw可实现IGBT开关损耗的有效修正。根据IGBT数据手册中标称电流与温度的关系以及工作温度范围,确定合适的驱动系统温度给定值,将红外热成像仪的测量温度作为反馈值,二者差值送至双线性曲线模块,利用该模块的双线性特性产生IGBT开关频率的待调整量,实现对IGBT开关频率的动态调整。
3.2 定子电流幅值自适应修正
内埋式永磁同步电动机没有转子铜损,所以转子内损耗很小。当电动机拖动负载运行时,从电源输入的电功率Pin为
式中:Pout为电动机转轴实际输出功率;PCu,PFe分别为电动机定子铜损和铁损;Pmech为电动机轴承摩擦的机械损耗。
电动机轴承摩擦的机械损耗Pmech与轴承的加工精度和润滑程度有关;电动机定子铁损PFe与电源电压成正比,电源电压不变,定子铁损也几乎不变;电动机铜损PCu与定子电流的平方成正比,因此当电动机拖动负载运行时,降低定子电流能够有效减少电动机损耗。
本文在MTPA方法基础上,基于温度反馈值,自适应修正定子电流幅值,优化电动机d,q轴定子电流矢量计算方法,如图5所示。其中Tj,lim为驱动系统温度设定值;Tigbt,Tfwdi分别为驱动系统中IGBT和二极管的温度测定值;Ploss,igbt,Ploss,fwdi分别为驱动系统中IGBT和二极管的开关损耗实时计算值;Ci,Cf分别为IGBT和二极管导热系数;τel,j为环境换热系数;|I|max为定子电流饱和限幅值。
将驱动系统温度反馈值Tigbt,Tfwdi与温度设定值做差,差值与经验热阻Ci/τel,j,Cf/τel,j相乘得到开关损耗的待修正值,将求出的定子电流幅值转换为有效值,与当前开关频率同时带入式(9)和式(10),计算修正前的开关损耗,与待修正值叠加求出修正后的开关损耗。然后通过式(9)和式(10)的逆运算及饱和限幅,得到修正后的定子电流幅值|I|lim。最后,基于传统MTPA方法,求出最优电流角度和d,q轴电流来驱动电动机。
4 实验验证
4.1 实验平台及方案
采用如图6所示的15kW永磁同步电动机调速系统实验平台来验证矿山电力牵引系统ATBM的可行性和有效性。该实验平台以TMS320F2812型DSP为核心,主要完成MTPA核心算法运算、通信等功能。 协处理器采用Xilinx型FPGA和CPLD,其中FPGA主要完成AD采样、数据存储等功能,CPLD主要完成PWM状态检测、死区补偿、脉冲封锁等功能。
4.2 实验结果及分析
在负载转矩为50N·m的条件下,稳态时电动机定子电流波形如图7所示。可看出电流波形对称且均匀。
采用ATBM时矿山电力牵引系统动态响应波形如图8所示,其中永磁同步电动机稳态运行速度为1 000r/min,之后将负载转矩由5N·m阶跃至25N·m,此时电磁转矩快速响应负载转矩变化(响应时间小于2 ms),可以限制电动机负载突变时的转速跌落。同时,电动机定子电流逐渐减小,直至完成对最优电流角度的精确跟踪。整个过程持续约10ms。
设置电动机负载转矩恒为71 N·m,转速为500~1 500r/min,转速变步长为500r/min。采用ATBM时,矿山电力牵引系统的功率损耗如图9所示。可见在500,1 000,1 500r/min转速条件下,系统均稳定运行于全局效率最大处,功率损耗分别为818,926,1 029 W,对应的效率分别为82.1%,88.9%,91.0%。在相同的实验条件下采用MTPA方法时,系统最终稳定运行时功率损耗分别为836,1 001,1 203 W,均高于采用ATBM时的功率损耗。ATBM因引入了电动机驱动系统损耗模型,进一步提高了系统全局效率,且电动机转速越大,与采用MTPA方法时的系统全局效率差异越明显。
采用MTPA和ATBM 2种方法时,矿山电力牵引系统的温度场对比如图10所示。采用MTPA方法时系统的热点峰值为55.7 ℃,采用ATBM时热点峰值为44.9 ℃,温度差为10.8 ℃。 可见ATBM通过主动调节IGBT开关频率、限制电动机定子电流幅值等方式有效降低了矿山电力牵引系统的热点峰值,从而降低了对散热装置的要求,保障了系统的可靠运行。
5 结语
(1)ATBM可保证矿山电力牵引系统的高稳态精度,满足复杂矿山工况的高动态响应需求。
(2)ATBM通过主动调节IGBT开关频率、限制电动机定子电流幅值等方式,有效降低了矿山电力牵引系统的热点峰值。
参考文献
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【摘 要】牵引电机断轴及小齿轮磨耗过限是电力机车非常严重的事情，造成的损失也很严重。针对这一问题主要对牵引电动机断轴及小齿轮磨耗过限现象进行了全面分析，并对现存的问题提出了解决措施。
【关键词】牵引电动机；轴；小齿轮；磨耗过限
0.前言
牵引电动机断轴及小齿轮磨耗过限是电力机车的严重故障，不仅影响了生产和运输，经济损失也很严重，近几年多次发生，其原因存在很多因素，通过多年积累的经验.对此现象进行了认真分析和研究，现已得到解决，并收到很好的效果。
1.牵引电动机断轴现象分析
牵引电动机断轴是多年来极其罕见的现象。小齿轮磨耗过限是近年来频繁多见的现象，其两种现象，从直观上看好象互不相干，但从理论上分析是息息相关的，小齿轮安装在牵引电机轴上，大齿轮安装在动轴上，而牵引电动机产生的转矩是通过小齿轮与轮对大齿轮的啮合后传递到轮轴驱动机车运行的，牵引电机断轴从表面上看属于自身因素，无可质疑，但概率较小，从技术上深入分析，其外因大齿轮磨耗过限导致断轴是不可排出的主要因素。
大齿轮过限已是几年来存在而没有解决的问题，其因素很多，现只能维持使用，随之而来的各种问题也逐渐显露出来，在架修解体时，可以清楚地观察到，60%大齿轮节园己经磨耗过限，严重的齿侧面已经凹进较深，根据上述现象作如下分析：
（1）EL型电力机车采用双侧斜齿传动，一侧为左旋，另一侧为右旋。如果一侧大齿轮节园无磨耗或轻度磨耗，节园比较标准情况下，另一侧大齿轮节园磨耗比较严重或节园不存在已经凹下去，在此情况下，假设两侧小齿轮为标准的，那么标准的小齿轮与大齿轮啮合侧，由于接触正常，以节园处传动力矩，属于正常传动，反之，对于标准的小齿轮与不标准的节园磨耗严重的大齿轮啮合，可能大小齿轮在节园处存在较大齿间隙，不发生接触。此时，牵引电动机大小齿轮啮合正常侧产生力矩传递作用，另一侧大小齿轮啮合不正常侧可能不产生力矩传递作用，从而产生力矩传递作用侧，不但要承受本侧的传递作用同时还要承受另一侧不产生力矩侧的作用，即承受整个牵引电动机的全部转矩，使自侧的转矩增加了一倍，这就是牵引电动机断轴的一个主要因素，而且是一个不可忽视的重要因素。根据大小齿轮磨耗程度不同，在装配组合中出现单侧作功的概率较多，如果装配安装合理，可以避免单侧作功的不良现象，在实际中经常看到，不但大齿轮存在磨耗过限，而小齿轮磨耗过限的现象也比较严重。如果大小齿轮同时出现磨损过限而组装在同一侧，那么表现出的危害性就更为严重.只有AA/组合为正常组合，其余的组合为不正常组合，任何一组不正常的组合都会导致牵引电动机单侧作功的可能。另外，牵引电动机两侧小齿轮在啮合时不同步.牵引电动机一方向转动时，一侧小齿轮齿侧面作功，另一侧小齿轮齿面不与大齿轮齿侧面发生接触作功。牵引电动机换方向转动时。另一侧小轮齿齿侧面与大齿轮齿侧面开始发生接触作功，而前一方向转动的小齿轮齿侧面与大齿齿侧面则脱离接触和作功。这种现象也是导致牵引电动机单方向转动、力矩加大、出现断轴的原因。
（2）牵引电动机断轴除了上述因素外，牵引电动机弹簧吊挂装置高度与台车安装上下挡装配量过大。也是导致牵电动机断轴不可忽视的原因之一，近几年来，由于牵引电动机弹簧吊挂装置压缩弹簧缺少，得不到更换，再加上检修人员对弹簧吊挂装置作用缺少足够认识，在装配时，为了工作简便不能采取积极有效处理措施加以解决，使弹簧吊挂装置与台车上下挡出现安装量问题。在此情况下，当电机车向一方向运行时，牵引电机上挡耳压动弹簧吊挂装置上压板向下作用。反之，电机车换方向运行时。牵引电动机下挡耳压动弹簧吊挂装置下托板向上作用。由于弹簧吊挂装置与台车上下挡耳有量，在由上向下切换时，随之产生频繁而强大的冲击力。久而久之导致牵引电动机轴出现机械疲劳或损伤。这也是导致牵引电动机断轴的因素。
2.牵引电动机小齿轮磨耗过限原因
牵引电动机小齿轮磨耗过限是多年来一个比较严重的现象，每年更换数量很多，经济损失也比较大，从多年的工作经验可以总结出，除小齿轮自身的材质、硬度影响外，其一，大齿轮磨耗过限是一个不可忽视的主要因素；其二，装配工艺也存在一定因素，每当运用机车齿轮箱出现异音时，经解体检查发现，多数小齿轮磨耗严重，整个齿部磨没，齿根呈现锥状，表面上看一般认为小齿轮自身因素，但观察大齿轮会发现均存在节园磨损，齿侧面磨耗凹进，仔细分析，如果大小齿轮均处于标准状态应该是大小齿轮在啮合作用时，以节园相接触传递转矩，由于大齿轮节园磨耗严重，小齿轮与大齿轮无法在节园处发生接触，齿侧面中间存在间隙。即使是标准的小齿轮与大齿轮配合，也只能依靠小齿轮的齿顶棱角与大齿轮齿侧面发生接触，这样。在很短的时间内就会发生小齿轮磨损。不能使用，所以小齿轮磨损除了自身因素外.大齿轮磨损过限是一个主要因素，另外，大小齿轮装配不当，如小齿轮两侧不同步、中心距变小啮齿根也是小齿轮磨损的一个人为的因素。
3.改进措施
（1）改进装配工艺，尽量减少因装配而引起的磨耗。
（2）选用优质的材料，提高小齿轮的质量。
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矿山机电设备的安全监控系统的应用发展
摘要：随着矿山机电设备自动化程度的不断提高，机电设备的安全管理变得越来越重要，没有机电设备的安全运行，就无法保证矿山的安全生产，故不断加强矿山机电设备安全管理是十分必要的。
关键词：矿山机电设备 安全监控系统
现代化管理和安全管理是按照现代化生产技术规律和生产经营管理规律的客观要求，运用现代自然科学和社会科学的新成果，实现有效管理的手段和办法。目前，科学技术日新月异，矿山生产技术装备不断更新，安全管理客观上要求用现代化安全管理方法逐步取代旧的落后的管理方法。多年来，矿山安全管理虽然已形成一定的传统管理经验，但以凭借经验、权力应用为主要特征的传统管理与调整发展的现代化技术装备越来越不适应，须进一步予以科学化、系统化并从现代化管理原理与理论上给予完善和提高。可见，矿山推行现代化管理势在必行。
一、矿山机电设备管理的意义
计算机和电子技术的迅速发展，加快了矿山工业生产技术的现代化进程，在不断提高矿山企业生产能力的同时，也对设备提出了一些新的要求，如性能要求更高，功能要求更强，精度要更准等等。这样一来，不仅可以节约几点设备的维修成本，减少安全事故的隐患，还能降低生产成本、节约能源和原材料的消耗，并极大地提高了产品质量和企业的生产效率。在我国的现代化矿山建设中值得推广。但是机电设备广泛运用的同时，矿山企业要做好后续的安全监控工作。如果
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不做好配套安全工作，机电设备出现问题后造成的损失和伤亡可能会更加严重。因此，矿山机电设备的安全监控应安排在日常的维修项目之中，以便在停机检修中处理，不至因事故造成更大的损失。
对于矿山企业，机电设备的安全管理往往容易被忽视。事实上，机电设备安全运行是矿山安全生产的重要组成部分。近年来，因机电设备造成的安全事故和人身伤害案例时有发生，给企业和个人带来巨大的经济损失和心理伤害。所以，分析查找事故原因，采取最有效的措施，最大限度减少或杜绝此类事故的发生是矿山机电设备管理人员义不容辞的责任。
二、矿山机电设备管理的方法
为了提高矿山机电设备安全管理的效率，矿山企业应该顺应时代潮流，广泛地应用计算机等现代工具，并逐渐建立和完善以计算机为在地的安全管理信息系统。现代化大规模的生产方式要求矿山企业重视对井下工作环境的实时监控，并且采取各种措施保证井上井下安全信息的交流，以保证随时作出正确的决策进行安全管理。因此，必须重视安全管理工作中的信息交流工作，采用现代化的安全管理方式和方法，大力推广计算机技术在矿山机电设备安全管理中的开发和应用，将其作为安全信息管理不可或缺的技术手段。从目前情况来看，我国从大部分矿井安全信息中心站反映出来的情况中，比较突出的问题是信息中心站每天收集到反映安全状况的大量信息，靠人工方法在短时间内进行全面的信息登记、分析和处理是比较困难的，并且在这个过程中还容易出现差错，这就需要借助于现代化的信息处理工具来
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实现，而计算机就是最适合参与并完成这项工作的辅助设备。因此，开发出一套具有安全管理功能的计算机应用软件，是矿山机电设备实现安全管理手段现代化的一个非常有必要和有意义的项目。现代化的安全管理系统是一个综合性的项目，这其中涉及到矿山生产中的方方面面，比如矿山企业的人、机、料等诸多的环境因素。矿山企业要想真正做到现代化的安全管理，实现安全管理方法的科学化是举足轻重的一环。第一要建立健全包括全体员工、各个方位、全部过程的安全信息网络管理系统，并制定和健全科学的行之有效的安全信息管理工作程序，使安全工作检查经常化。其次要形成制度化的安全教育和培训工作，应该建立专门的安全监督检查部门，主管安全教育培训，宁转原来安全培训多头管理的现象。政出多门的制度造成的结果结果是培训内容与生产实际脱节，造成指令抽工人培训，而且特殊工程考核、发证也把关不严。由安监部门统一安全培训管理就是要实现有针对性地培训职工，重点严格特殊工种的培训、考核、发证等工作，做好安全教育工作，建设现代化矿井是矿山发展的总趋势，实现安全管理现代化是矿山管理的总要求。矿山推行现代化安全管理要牢固树立起现代化的管理思想。
随着新的经济时代的到来，我国矿山设备的研究和开发面临这巨大的机遇和严峻的挑战。这一状况对于从事矿山几点设备研究开发的工程技术人员来说，是一个考验的过程。技术人员应该跟得上时代发展的步伐，树立新的理念，在矿山机电设备的安全监控过程当中，广泛的运用新技术，建立现代化的安全信息管理系统，保证矿山企业的矿山机电论坛 矿山机电论坛 矿山机电论文
正常运营，提高矿山企业的生产效率，增强企业竞争力，在激烈的市场竞争中牢牢掌握主动。
参考文献：
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矿山企业开展安全质量标准化活动，是务实安全生产基础，建立企业自我约束、不断完善安全生产长效机制的一项重要基础性工作。富平非煤矿山安全工作会议召开，市安监局对贯彻工作进行了细致的安排。会后，我们及时对照《标准》进行实施。
一、富平矿山的基本情况
富平矿山属典型的山坡露天矿，年开采矿石180万吨。开采方式采用阶段式开采、中深孔钻孔（¢90mm）和非电毫秒延续导爆管微差爆破，爆破器材的使用富平县民爆公司配送。以上技术与措施大大提高了矿山生产的本质安全度。
矿石运输采用公路运输，从采准平台运输到山下破碎站，目前有两个采准平台即1065和1050，破碎卸料平台高程为900米水平，至1065水平运矿公路全长5.4公里，道路平坦，排水系统良好。整个矿山采用无电化生产，山上主要设备有zg350型潜孔钻1套、轻型支架式潜孔钻2套、油动挖土机4台、斯太尔矿车11余台，推土机1台。洒水车1台。手风钻2套。
矿山周边均无村庄，爆破环境较好。
二、成立组织，制定计划，推动标准化活动稳步迈进
完善各项规章制度、彻底整治现场的安全隐患，开展矿山贯标整治活动，安全部门安全工作标准化程度等。
矿山车间在6月份组织员工进行贯彻标准学习，正确引导职工对标准化活动的正确认识，树立标准意识，规范生产行为，不被动的为了“贯彻”和“贯标”逐步将标准化落到实处。将标准化活动引向深入，成为矿山安全工作行之有效的载体。
三、完善制度，整治现场、务实开展工作
近一年来，施工队对照安全管理考评内容进行了逐项检车和整改，先后修订或完善了《安全生产目标管理制度》、《安全生产档案管理制度》《职业危害预防制度》和各种安全台帐。制定了职业健康监护计划，进一步落实了职业危害预防措施，还对《标准》中要求的各项记录进行了检查和整改，严格遵守爆破器材领用和清退登记制度。在安全教育方面，先后对岗位各工种开展了针对性教育和安全知识考核。
完善软件建设同时，工厂加大投入对采场进行整治，修建了1065米采准平台和通向平台的道路，形成两个开采平台，加大对平台东侧边坡及矿带处理，形成了良好的开采线。同时矿山车间有计划的对采场的危石、边坡进行了清理和修整处理。
全力以赴推进xx镇矿山综合整治
xx镇人民政府
根据x政发[2010]79号《xx市政府关于开展矿山综合整治的实施意见》、全市矿山综合整治工作动员大会和xx市矿山综合整治工作领导小组办公室的统一部署和要求，我镇加强领导，精心组织，紧紧围绕工作目标，狠抓关键环节，突出重点难点，落实各项工作措施，全力以赴推进我镇的矿山综合整治工作。现将有关开展情况汇报如下：
一． 组织部署快：
1.领导有力，科学制定方案：在全市矿山综合整治工作动员大会后，我镇就专门召开书记办公会议和党政联谊会，按照动员大会统一部署和我镇实际情况，专题研究整治工作，成立了整治领导小组以及办公室，制定了具体实施方案，并召开了专线工作会议，将每项任务明确到责任单位，落实到责任人，具体到时间点。
2.精心组织，深入排查矿企：在镇矿山综合整治中，我们提出了“矿山综合治理百日行动”的方案，组织力量对辖区内所有持证矿山以及非法采矿、选矿点进行拉网式排查，详细掌握每宗矿山、矿点的主体、位置、违法性质、规模等基本情况，并进行归纳分类和登记造册。
3．突出重点，全面开展整治：在清查摸底基础上，我镇突出重点，开展矿山综合整治。矿山治理整顿的重点包括“三大类型”：一是
严厉打击无证开采、破坏林业资源、非法转让、倒卖等矿业违法活动；二是依法关闭经停产整顿仍达不到安全生产条件的矿山企业，严厉打击没有《安全生产许可证》的探、采、选矿行为；三是对不符合国家产业政策、能耗高、群众反映强烈的企业，依法关闭或取缔，对符合产业政策，但未批先建、未执行环保“三同时”的企业，责令停止生产或建设，限期补办手续并依法查处，对破坏生态环境、污染严重的企业坚决予以关闭。
二．工作氛围浓：
1.宣传造势：我们坚持采取多种形式、通过多种媒体广泛开展有关法律法规和政策的的宣传教育工作，充分运用标语、宣传栏、镇广播站、电视台，积极营造矿山综合整治工作舆论氛围。动员广大干部群众积极参与综合整治工作，公开举报电话，持续保持对各类矿产资源违法行为的高压态势。
2.督查推动：镇主要领导、相关领导多次组织检查督促。对发现的问题，及时通过口头通知、书面通知、限期整改等途径督促企业和相关责任人整改。确保镇矿山综合整治工作不走过场，不留死角，不徇私情，不受干扰，取得实效。到10月份，共计发出份整改通知书，责令家矿企停产整改，取缔关闭无证开采点处。
3.典型引导：9月下旬，我镇专门召开了由各矿企负责人参加的矿山综合整治工作会议，对证照齐全、安全措施到位、规范开采的矿企进行表扬，并让他们作总结发言，提供借鉴的经验；对未达标、整改进展缓慢的的矿企予以批评提醒。
三．整治效果好
在市委市政府的高度重视和正确领导下，在各级各有关部门的共同努力下，按照“禁采区关停，限采区收缩，开采区集聚”的要求，通过近两个月的努力，我镇的矿山综合整治取得了明显成效。
1．总量控制目标基本确定：全镇计划关闭矿山企业家，现实际关闭家；计划压缩建筑石料矿山开采规模%，减少开采
规模万吨；全年建筑石料矿山企业炸药供应指标为吨，实际使用吨，同期节余吨。
2．废弃矿山治理扎实推进：为加快推进废弃矿山治理工作，确保废弃矿山生态面貌得到有效改善，安全隐患得到有效排除，我镇采取得力措施，切实抓好废弃矿山治理工作：一是突出重点抓治理。把村镇周边、交通干道可视范围的废弃矿山列为重点项目，排定计划，明确要求，限定时间，落实责任，扎实推进。二是多方筹资抓治理。采取项目自筹和财政拨款相结合的方法，积极筹措治理资金，确保项目资金需求。三是多种形式抓治理。坚持因矿制宜的原则，复绿与复垦相结合，多种方式进行治理。
3．矿山周边环境明显改善：矿山综合整治开展以来，我镇加大了对矿山企业环境治理的监管力度，继续开展矿山废水、粉尘和噪音污染专项检查行动，组织日常巡查和突击检查，进一步督促矿山企业落实治理措施，较好地遏制了环境污染反弹现象。在督促矿山企业抓好加工环节污染治理的同时，积极投入资金做好矿区道
路的硬化保洁工作，美化矿区环境。
四．下一步打算
对照建设生态文明市的目标，按照“禁采区关停，限采区收缩，开采区集聚”的总体要求，坚持“控制总量、保护环境、规范开采、综合利用”的原则，着力做好以下几方面工作：
1．完善督查机制：健全矿山管理网络，建立镇级部门联动的联合监
管、执法机制，完善镇村两级联动的巡查机制，确保各类矿产资源违法行为得到及时发现、制止和查处。
2．加大整治力度：严格按照法律法规赋予的职能，切实加强监督检
查，积极开展联合执法和专项检查行动，严肃查处无证开采、越界开采、毁坏林地和污染环境的违法违规行为。继续推进矿山整合、矿山复绿工作，缩减矿山数量、规范生产秩序，从源头上消除各类违法现象存在的土壤和条件。
3．建立长效管理：建立健全违法举报制度、责任追究制度、矿山企
1.1矿产资源节约实施方案及资金预算
按照财政部、国土资源部印发的 《矿产资源节约与综合利用专项资金管理办法》 ( 财建 〔2010〕312号) 的相关规定及前期在低品位综合利用方面的显著成效,公司为提高资源综合利用率,加强采、选、冶技术的改造和研究开发,自筹资金280余万元用于技术研究、技术改造与尾渣 ( 含老剥离土) 二次提金几个方面。
1.2技术研究
公司近年来,进行了多次技术改造及升级,针对低品位金矿资源和老尾矿资源的综合利用做了大量的研究工作。同时公司委托其他科研单位也做了大量的研究工作, 如2012年公司委托长沙矿山研究院进行了低品位金矿资源制粒、堆浸工业试验,并提交了可行性研究报告,为项目实施提供了技术支撑。
1.2.1矿石质量特征
( 1) 矿石类型。原红土型金矿石经选冶后的尾渣, 仅在开采加工、筑堆和卸堆过程中适量加入极少量的水泥、石灰或漂白粉,尾渣矿石的矿物成分、化学成分以及结构构造与原红土型金矿石基本一致。
( 2) 矿石矿物成分分析。金矿段矿体赋存于第四系中更新统残积松散层中,埋藏较浅,呈似层状产出,产状平缓,连续性较好。矿石自然类型为含砂砾亚黏土金矿石,地勘资料表明其物质组成较为简单,矿物成分主要为黏土矿物 ( 高岭石、水云母、伊利石等) 、石英、褐铁矿、玉髓,化学成分以Si O2、Al2O3、TFe2O3为主,有益组分为Au,影响氰化浸出的有害元素S、C、Cu、As、Sb等含量甚微。
1.2.2原矿金的赋存状态
矿石中金主要以不可见游离状态存在,少量以吸附状态存在于黏土矿物边缘,包体金极微细,利于氰化浸出。
1.2.3原矿物理性质
( 1) 矿石比重。矿石比重为2. 01,堆比重1. 31。
( 2) 矿石安息角。矿石安息角为32°49'。
1.2.4原矿的粒度组成
称原矿10千克进行干筛,然后对各级别进行称重并分析各级别的含金品位,试验结果如表1所示。
从表1可以看出,在干筛的情况下,原矿各粒级的重量分布比较均匀,从4. 75% ~ 24. 75% 不等,粒度大于20mm的占8. 5% ,对于一个这样组成的矿石制粒是比较理想的,工业试验也证明矿石团球效果良好。
由于矿石中黏土含量高,黏土的作用将矿石中矿物互相粘结成团,这种砂粒土状结构的矿石遇水即松散成细泥,因此干筛所得出的粒度实际上是矿石的假粒度,为了确定矿石的真粒度及金在各粒级中的含量,对原矿进行了水筛。如表2所示。
从表1、 表2中的结果 可以看出, 矿石中低 于0. 074mm ( - 200目 ) 的含量高 达69. 96% , 金分布率71. 21% 。
1.2.5工艺流程的确定
“红土型金矿石制粒堆浸工艺”的原理是采用制粒堆浸工艺,通过适量的Na CN溶液络合作用将红色黏土氧化矿中不可见、处于游离状态的Au + 浸出,有效地从低品位红色黏土金矿石中回收金。
生产工艺流程为原矿筛分—搅拌—制粒—筑堆—浸出—活性炭吸附—载金炭。
1.3技术改造
近年来通过了以下技术改造。
( 1) 通过改变振动筛主轴位置,增大筛分能力,同时减轻劳动强度。
( 2) 通过设备和入破矿石水分的调节,合理控制破碎粒度,提高浸出速度和综合回收率。
( 3) 改变设计成球设备,加强制粒成球质量,提高入堆矿石的渗透性。
( 4) 改造原筑堆机,使其能自行移位,增加安全系数,同时提高工作效率。
( 5) 改造吸附塔结构,增大吸附塔内压力,改变吸附炭的悬浮状态,提高吸附率,同时优化吸附塔组合方式,缩短吸附周期降低生产成本。
( 6) 通过搅拌槽将大块度的泥质矿石破碎,加强块矿的破碎,提高金矿石的浸出率,缩短矿石的喷淋周期。
1.4技术应用成效
低品位矿石资源利用取得一定成效。2013—2014年尾渣矿低品位矿资源年处理低品位矿石9. 0万吨、生产黄金24. 6千克、增加营业收入639. 6万元。
三率、综合回收率指标优先于设计指标。开采过程中综合利用上覆松散低品位矿石与底板高品位湿板矿搭配选矿,极大地改善了选矿浸出条件,选矿回收率可达85% ~ 90% ,采、选、冶综合回收 率达到82% 以上。目前,矿山开采边界品位已由原来的1. 0g/t降低到了0. 3g/t。既降低了剥离成本,提高了资源回采率与利用率,又减少了对矿区农地的占用,节约了土地资源。坚持发展循环经济, 建设节约型矿山,对 “三废”实施资源化开发利用,资源集约开发、综合利用。 “三率”、综合回收率指标居同类矿山先进水平。
2绿色矿山建设
为推动矿山经济可持续发展,根据国土资源部相关要求,多年来公司十分注重环保,始终坚持开发与治理并举,做到了采空区回填,排渣区复垦,水质达标,既要金山银山,又要绿水青山。
2.1依法办矿、规范管理
我矿严格遵守 《矿产资源法》 等法律法规,证照齐全。
矿产资源开发活动符合矿产资源规划的要求和规定, 完全符合国家产业政策,严格认真执行 《矿产资源开发利用方案》《矿山地质环境保护与治理恢复方案》 《土地复垦方案》《水土保持方案》 《环境影响评价》等,符合国家产业政策,具有良好的经济效益和社会效益,符合咸宁市总体发展规划,采矿权已经进行了有偿化处置,五年内未受到相关的行政处罚,未发生严重违法事件。
具有完善的资源开发利用、环境保护、土地复垦、生态重建、安全生产等规章制度和保障措施,矿山管理科学、规范。
2.2安全管理标准化
以人为本,一切为环境着想,一切为安全着想。为保证广大干部职工有一个良好的工作环境,我矿加大投资力度,先后改造了职工餐厅、职工宿舍和职工浴池,实现了吃饭餐馆化,宿舍旅馆化,洗澡淋浴化。并且公司免费为全体职工办理了人身保险,制定了干部职工福利制度。通过以上措施,增强了全矿职工爱矿敬业的责任感,增添了企业的凝聚力,为企业安全生产提供了有力的保障。对周边环境,在地方环境管理部门支持下,先后与华中科技大学、武汉大学、武汉工程大学合作,长期进行检测和改造,保障环境优良,生态安全。
切实加强职工安全教育。抓好安全工作,实现持续安全生产,人的因素是第一位。为此,我公司在矿山生产技改中,紧紧抓住这一生产力中最活跃的因素,采取多种形式对职工进行安全培训,不断提高职工的业务素质、技术素质和安全素质,提高职工的工作责任心,使广大职工自觉上标准岗、干放心活。
抓住职工安全教育不放松,是我矿的一贯宗旨,只有职工安全常态化安全工作才能进入良性循环轨道。
2.3尾渣尾矿科学改造,实现生态转化
实施尾渣尾矿五毒分解,安全排放。按0. 2千克漂白粉/t矿标准均匀撒放于废矿堆上面,并加以清水对矿堆中的浸渣进行淋洗消毒,连续消毒48小时后,取矿堆中流出的消毒水液体,化验CN - 离子浓度为0. 2mg/L,达到国家工业废水排放标准。消毒水液体作为下次堆浸的补给液,废堆就地堆放48小时使其中的药剂降解。
外排达标尾矿实行资源化转换,变废为宝。公司与武汉工程大学、华中师范大学、武汉大学等高等院校共同开发研究尾渣制砖和 “陶粒”生产技术的应用,“陶粒”生产的新型轻质建筑材料具有抗强压、耐高温、保温、密度小等特征,目前 “陶粒”生产技术已得到应用。
加强尾矿堆放场的安全排放治理工作及绿化建设。修建尾矿排土场三级平台及挡土墙,有效稳定了尾矿库。在挡土墙内侧修建排水沟,排土场三级平台上修建雨水收集沟,在尾矿排土场植本地 “铁板筋” 草皮,栽植泡桐、 刺槐及白杨树,有效控制了选矿区水土流失。在主干道栽有樟树及部分花卉苗木有效利用了矿区闲置土地。
2.4节能减排
积极开展节能减排工作,节能降耗、 “三废”排放等达到国家规定标准,采用无废或少废工艺,矿山选矿废水重复利用,废水达到零排放,矿山固体废弃物综合利用率达到了国内同类矿山先进水平。
在节能减排工作上我们认真贯彻落实公司的决策部署,坚持以科学发展观为指导,加快资源节约型企业建设。以提高资源利用率为核心,进一步细化管理措施,构建节能工作指标考核体系,推动了虎山金矿节能减排工作的不断发展。
2.4.1提高人员设备功效,全面降低能耗
根据公司和上级有关节能工作的指示和文件精神,制定下发了 《关于节约利用资源的相关规定》,建立了节能指标统计分析制度和节能统计台账,并给予一定的奖励, 矿山在节能工作中的具体措施如下:
技术改造降低设备能耗。2012年改造了喷淋、吸附供水泵,对所有皮带驱动功率由4千瓦改为2. 2千瓦,防止大马拉小车,同时安装了终端电容器,提高了功率因数,每年节约电能5多万度。
淘汰高耗低效设备。矿山注重机电设备改造,2013年将耗能较大30千瓦的破碎设备去掉,改用功率为7. 5千瓦的搅拌槽,淘汰高耗低效机电设备,并提高了破碎效率。
2.4.2减排工作是重点是高压线
矿山废水循环利用。本矿山生产用水属于采掘业生产用水,由采坑收集的雨水供给,且生产用水以循环水为主,补充新水不多,矿山供水条件较好。生产用水取水水源为采坑收集的雨水。由水泵将水扬至生产水池容积为100m3,生产用水直接由该水池供给; 同时,防洪池和贵液池、贫液池在雨天收集贮存的雨水直接补给生产系统。
粉尘污染控制。矿山扬尘处理手段,每天定时采取洒水车对采矿运输路面定时洒水抑尘,道路两旁绿化进行降尘; 对选矿车间给料扬尘、矿土扬尘密集地段安装排风机及吸尘机进行降尘。
尾渣采坑回填。为综合利用土地资源,减少尾渣对农田的压占,节约土地资源,公司自1994—1997年征用18亩土地用于尾渣、废弃土排放外,自1998年至今所有生产过程中的尾渣及废弃土进行采空区回填。目前采空区面积125亩,回填面积达110亩。采用该手段有效地节约了生产尾渣、废弃土用地,达到了节约土地资源的目的,同时为公司节约了生产开支 ( 土地费用) 约700万元。
2.5环境保护下深水动刀子
我公司认真落实环境恢复治理保证金制度,足额缴纳环境恢复治理保证金,严格执行环境保护 “三同时” 制度,在建设和技改过程中,舍得为环保和生态建设投资,先后为环保工程建设投资150多万元,有效地控制了尾渣排放、污水处理及粉尘等,外排水质达到国家标准。
在日常工作中我们坚持以提高经济效益为中心,以落实环保责任目标为主攻方向,把环保工作纳入重要议事日程,狠抓矿区污染源治理,绿化、美化矿区环境,矿容、 矿貌明显改观。坚持环境保护优先、资源开发与环境保护协调发展,前期地质环境治理,先后投资40万元建设车间东尾矿坝挡土墙工程及系列尾矿治污工程,投资20万元,对采区原留存高陡边坡进行专项整治。
2.6坚持矿业生产与土地复垦并举
公司坚持严格执行 “边生产、边建设、边复垦” 原则。从1998年开始,虎山金矿进行采矿回填,到目前为止采空区面积125亩,回填面积达到110亩。绿化面积累计达到112亩,回填区绿化面积65亩。同时,对矿区采空采坑启用剥离土进行回填复垦,回填复垦面积近45亩, 土地复垦率约41% 。
2.7企业文化社区发展和谐共处
近年来,将虎金矿和周边村组纳入矿村共建规划,投资200多万元,对矿区山、水、田、路、林、村进行综合整治,建成新型住宅,通过变分散居住为集中居住和对旧村的整治,让农民变成企业工人及工程老板,解决了矿区周边群众的就业问题,建设了新农村,形成了 “以矿带村、以村促矿、矿村共建” 的良好局面,改善矿区生活环境的同时,加强矿山与周边关系协调工作,积极支持地方慈善事业,十几年来,对抗震救灾、周边乡镇帮扶及慈善冠名捐助等已累计捐款150万元,走出了一条矿山企业与地方群众和谐发展的 “双赢”道路。
( 1) 形成了具有自身特点的企业文化。公司提倡: 团队打拼、管理直接、考核结果。在公司,结果是硬道理,效益是根本,公司利益既是股东的最大利益,也是公司每个管理者和员工的最大利益。每个管理者和员工用付出拿回报,凭贡献赢得尊重,靠能力得到提升。
( 2) 公司倡导团队文化。一个人能力是有限的,集体的力量是无穷的,任何权利都必须受到约束,每个人都必须接受监督,不断提高员工的凝聚力才能使公司不断发展壮大,提倡团队精神。
( 3) 公司形成管理直接化,结构扁平化。公司严格执行各项规章制度,反对任何形式的山头主义和团伙,在公司要让正气得到伸张,要让正派人得到最大市场,要让诚实肯干的人得到最大利益和实惠,在各级管理者中间、 在员工之间都要杜绝复杂,简化人事关系,把优秀的人用到重要岗位上,把适当的人放到适当工作中,人尽其才, 地尽其利。
2.8今后绿色矿山建设目标与重点
以资源合理利用、节能减排、保护生态环境和社区和谐为主要目标,以开采方式科学化、资源利用高效化、企业管理规范化、生产工艺环保化、矿山环境生态化为要求,追求循环经济发展模式,注重资源效益、生态效益、 经济效益和社会效益相互统一,将绿色矿业的理念与实践贯穿于矿产资源开发利用的全过程。
3结论
矿山废弃物资源的合理有效利用,可达到节约集约利用矿产资源、延长矿山服务年限、节约土地资源、创造矿山效益的目的,具有良好的社会、经济效益。虎山金矿在技术研究与技术改造的基础上,近几年来对以往尾渣、低品位矿石资源进行再利用成效显著,年创造效益达200万元; 对生产工艺进行大胆改造,综合回收率由原来的70% 跃升至82% 以上,年创造效益达300万元。
关键词：矿山地质；矿山生产；作用；资源回收
前言：矿产资源开发在我国的矿产行业中占有着重要的地位，为了进一步提升矿山的生产效率和生产质量，首先应从矿山的地质工作入手，制定出科学的设计规划，以此来保证矿山资源的合理开采和可持续发展。科学地进行矿产资源开发不仅能节省资源，同时还能有效延长矿山的使用寿命。下面将对矿山地质工作在矿山生产过程中的作用进行分析。
一、矿山地质工作简介
矿山地质工作指的是在已经修建好或者拟建的矿山范围之内，进行相关的地质勘测工作。也就是，为了保障矿山资源的合理开发以及未来发展，首先地质工作人员要先对矿山的地质情况进行测验，以此来确定该地的矿山资源价值，并在不同的时期内来进行不同方式的地质处理。矿山地质工作的主要任务是对矿山的质量和形态变化等进行分析和研究，以此来保障矿山的合理开发和使用[1]。除此之外，在矿山的开发过程中，可以通过矿山地质勘测来了解到矿山生产中的一些地质问题，并对此提出相应的解决措施。通过这种方式能有效地减少生产过程中的经济损失，保障企业的经济发展不受到影响。但就当前我国的矿山生产开发来看，在生产过程中，工作人员对矿产地质工作并没有正确的认识，普遍认为矿山地质工作与生产地质工作是相同的，使得在进行矿山地质工作时常会产生局限性。因此，矿山工作人员首先要做的就是对矿山地质工作和矿山的基本情况进行了解。只有这样，在工作过程中才能找到正确的方式来处理生产中的问题，提升矿山的生产效率和质量。
二、矿山地质工作在矿山生产中的作用
在矿山生产过程中，地质工作有着无法替代的重要作用，它有利于勘测地质的准确性和连续性。在矿山的探测过程中，一般都将两孔见矿和层位相似的矿体圈定为同一个矿体，如果仅依靠两修路孔的工程很难对矿体的赋存状态进行控制和判断，甚至会出现较大的偏差。而利用生产探矿来进行进一步的工作，揭露矿体的连续性，才能更好地指导下一步的生产工作，减少矿山生产中的盲目性。为了进一步地提升地质工作的探矿质量，工作人员可以采取坑钻的方式来提升地质勘探的程度，从而为矿山的生产提供更加准确、可靠的信息资料。在矿山地质工作中采取坑钻结合的方式，一方面能够使矿山的生产质量得到有效的提升，另一方面能使矿山地质人员对资源的分布情况有进一步的了解，从而为矿山资源使用年限的延长提供基础性的保障。
三、矿山地质的管理作用
在矿山的生产过程中，矿山地质管理有着重要的作用，能够为矿山生产管理提供各种指标和数据，为矿山的进一步工作提供基础保障。为了使矿山地质工作能更加顺利地进行，必须要进一步加强矿山地质管理工作，强化对矿山资料的收集工作和整理工作，绘制矿区综合地质图件，真正使矿山地质工作发挥出效用。
矿山地质取样的质量直接影响着矿山的最终生产质量，同时也对矿山资源的可靠性有着直接影响。因此，地质工作人员应不断提升自身技术能力，能够根据实际情况来采取科学的方式进行取样。在矿山生产中，如果将非矿体和矿体看作等同，采用同样的方式来进行取样，那么将直接导致样品的质量降低。同时，应重视坑道地质的编录工作，保证编录内容的完整性和可靠性，能够真实地反映矿山的情况，从而为后续的生产提供帮助[2]。此外，在地质现场管理方面，地质管理人员应当深入到现场，对矿山的生产过程和采矿方式等有基本的了解，同时要求明确矿房的设计要求，能够及时对矿房进行编录，保证现场的管理工作到位。
在矿山地质管理工作中，一定要严格把好四个关，保障矿石的质量。第一关是资料关。资料的整体和收集工作在矿山管理中的地位是无法替代的，因此，一定要做好资料的收集整理工作，使矿量能够得到快速的提升，同时保证资料的完整可靠。第二关是设计关。当地质资料提交完成之后，地质工作人员和采矿人员应对资料的真实性进行核实，在分析研究之后再进行采矿方法的设计，保证方法的有效性。第三关是施工关。不论多好的设计只有在施工中完全地体现出来，才算是实现了真正的价值。为了保证施工效果能够达到预期的标准，施工设计人员一定要做好交底工作，保证施工人员完全的理解设计意图，并随时进行监督和指导。第四关是爆破关。在进行爆破过程中，一定要有齐全的爆破设计数据和资料，保证爆破的合理性。
四、矿山地质工作在残矿资源回收中的作用
残矿指的是由于种种原因在矿房中残余下来的矿壁和矿柱等，尤其是一些早年进行开采的矿山，由于缺乏科学的开采技术和开采方案，再加上废弃的时间比较长，会出现很多的残矿资源[3]。对这些残矿进行回收，首先要做好的就是矿山地质的分析工作以及调查工作。强化对残矿的地质研究，同时组织专业的矿山地质人员到现场进行深入的研究，可以保障残矿资源能够被充分的利用。
结语：在矿山的生产过程中，矿山地质工作是无法替代的，同时也是十分重要的基础性工作。一方面其能有效地提升矿山资源开发的合理性和科学性，同时还能有效延长矿山使用年限，推动我国的矿山生产的长远发展。但由于我国国土面积比较大，地质情况也比较复杂，在进行矿山地质工作过程中经常会遇到各种不同的问题和麻烦，因此，一定要对相关的信息数据进行仔细的分析，以此来保障矿山的生产质量和效率。
参考文献
[1]曹金亮，王润福，潘亚军.进一步完善矿山地质环境影响评价制度的思考[J].华北国土资源，2012，04（05）：20—23.
[2]周文军，耿百鸣.《鹤壁市矿山地质环境保护规划》通过评审[J].资源导刊，2010，04（01）：40—44.
[3]王进华.结合实例对矿山地质的危害进行分析[J].广东科技，2012，08（03）：30—32.
