煤矿采区供电设计（精选8篇）
煤矿采区供电设计所需原始资料
在进行井下采区供电设计时，必须首先收集以下原始资料，作为设计的依据。
(1)矿井的瓦斯等级，采区煤层走向、倾角，煤层厚度、煤质硬度、顶底板情况、支护方式。
(2)采区巷道布置，采区区段数目、区段长度、走向长度、采煤工作面长度，采煤工作面数目，巷道断面尺寸。
(3)采煤方法，煤、矸、材料的运输方式，通风方式。(4)采区机械设备的布置，各用电设备的详细技术特征。
(5)电源情况。了解采区附近现有变电所及中央变电所的分布情况，供电距离、供电能力及高压母线上的短路容量等情况。
(6)采区年产量、月产量、年工作时数，电气设备的价格、当地电价、硐室开拓费用、职工人数及平均工资等资料。此外，在做井下采区供电设计时还需要准备下述资料：
《煤矿安全规程》、《煤炭工业设计规范》、《煤矿井下供电设计技术规定》、《矿井低压电网短路保护装置整定细则》、《矿井保护接地装置安装、检查、测定工作细则》、《煤矿井下检漏继电器安装、运行、维护与检修细则》、《煤矿电工手册》第二分册(下)、《中国煤炭工业产品大全》、各类有关的电气设备产品样本、各类供电教材。煤矿采区供电设计供电系统的拟定
拟定采区供电系统，就是确定变电所内高、低压开关和输电线路及控制开关的数量。在拟定供电系统时，应考虑以下原则：
(1)在保证供电安全可靠的前提下，力求所用的开关、起动器和电缆等设备最少；
(2)原则上一台起动器只控制一台低压设备；一台高压配电箱只控制一个变压器。当高压配电箱或低压起动器三台及以上时，应设置进线开关；采区为双电源供电时，应设置两台进线高压配电箱。(3)当采区变电所的动力变压器多于一台时，应合理分配变压器的负荷，原则上一台变压器负担一个工作面的用电设备；且变压器最好不并联运行；
(4)由工作面配电点到各用电设备宜采用辐射式供电，上山及顺槽的输送机宜采用干线式供电；供电线路应走最短的路线，但应注意回采工作面（机采除外）、轨道上下山等处不应敷设电缆，溜放煤、矸、材料的溜道中严禁敷设电缆，并尽量避免回头供电；
(5)大容量设备的起动器应靠近配电点的进线端，以减小起动器间电缆的截面；
(6)低瓦斯矿井掘进工作面的局部通风机，可采用装有选择性漏电保护装置的供电线路供电，或采用掘进与采煤工作面分开供电；(7)瓦斯喷出区域、高瓦斯矿井、煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出矿井中，掘进工作面的局部通风机都应实行三专(专用变压器、专用开关、专用线路)供电；
(8)局部通风机与掘进工作面的电气设备，必须装有风电闭锁装置。
瓦斯喷出区域、高瓦斯矿井、煤(岩)与瓦斯(二氧化碳)突出矿井中的所有掘进工作面应装设两闭锁(风电闭锁、瓦斯电闭锁)设施。因此，在掘进工作面的供电线路上应设一台闭锁用的磁力起动器，或专用的风电闭锁装置。
(9)局部通风机无论在工作或交接班时，都不准停风。因此要在专用变压器与采区变电所内其他任意一台变压器之间加设联络开关。平时断开，在试验局部通风机线路的漏电保护时，合上联络开关，以防局部通风机停电；
(10)采区变电所、上山绞车房、装车站及综采工作面应设照明灯。当供电系统有多种可行方案时应经过技术经济比较后择优选择。煤矿采区供电设计低压电缆的选择
低压电缆又分为支线和干线两种。支线是指起动器到电动机的电缆，向单台电动机供电；干线是指分路开关到起动器的电缆，向多台电动机供电。低压电缆的选择就是确定各低压电缆的型号、芯线数、长度和截面等。
一、低压电缆型号、芯数和长度的确定 1.低压电缆型号的选择
电缆的型号主要依据其电压等级、用途和敷设场所等条件来决定。煤矿井下所选电缆的型号必须符合《煤矿安全规程》的有关规定。矿用低压电缆的型号，一般按下列原则确定：
(1)支线一律采用阻燃橡套电缆。1140V设备及采掘工作面的660V和380V设备，必须用分相屏蔽阻燃橡套电缆；移动式和手持式电气设备，应使用专用的橡套电缆。
(2)固定敷设的干线应采用铠装或非铠装聚氯乙烯绝缘电缆；对于半固定敷设的干线电缆，为了移动方便一般选用阻燃橡套电缆，也可选用上述铠装电缆。
(3)采区低压电缆严禁采用铝芯。
(4)电缆应带有供保护接地用的足够截面的导体。
(5)照明、通信和控制用电缆，固定敷设时应采用铠装电缆、阻燃橡套电缆或矿用塑料电缆；非固定敷设时应采用阻燃橡套电缆。矿用电缆的型号规格见表7-6～表7-7。2.确定电缆的芯线数目
(1)干线用的铠装电缆选三芯电缆，非铠装电缆选用四芯电缆。(2)支线用电缆就地控制（控制按钮在起动器上）时，一般采用四芯电缆；远方控制和联锁控制（控制按钮在工作机械上）时，应根据控制要求增加控制芯线的根数。注意电缆中的接地芯线，除用作监测接地回路外，不得兼作其他用途。
(3)信号电缆芯线根数要按控制、信号、通讯系统的需要决定，并留有备用芯线。3.确定电缆长度
就地控制的支线电缆长度，一般取5m～10m。其它电缆因吊挂敷设时会出现弯曲，所以电缆的实际长度L应按式(7-8)计算。即
Ｌ＝ＫｍＬｍ（7-8）
式中Lｍ——电缆敷设路径的长度，m；
Kｍ——电缆弯曲系数，橡套电缆取1.1，铠装电缆取1.05。为了便于安装维护和便于设备移动，确定电缆长度时还应考虑以下两点：
(1)移动设备的电缆，须增加机头部分活动长度3m～5m余量。(2)当电缆有中间接头时，应在电缆两端头处各增加3m余量。
二、低压电缆主芯线截面的选择
低压电缆主芯线截面必须满足以下几个条件：
（1）正常工作时，电缆芯线的实际温度应不超过电缆的长时允许温度，所以应保证流过电缆的最大长时工作电流不得超过其允许持续电流。
（2）正常工作时，应保证供电网所有电动机的端电压在95％～105％的额定电压范围内，个别特别远的电动机端电压允许偏移8％～10％。（3）距离远、功率大的电动机在重载情况下应保证能正常起动，并保证其起动器有足够的吸持电压。
（4）所选电缆截面必须满足机械强度的要求。
在按上述条件选择低压电缆主芯线的截面时，支线电缆一般按机械强度初选，按允许持续电流校验后，即可确定下来。选择干线电缆主芯线截面时，如干线电缆不长，应先按电缆的允许持续电流初选；当干线电缆较长时，应先按正常时的允许电压损失初选；然后再按其他条件校验。
某煤矿供电系统设计计算示例之一
一、供电系统的拟定
1、地面主供电线路（详见供电系统图）
根据《煤矿规程》第四百四十一条规定，结合某煤矿的实际情况，现拟定矿井供电线路为两条，一是由某地（1）变电站向某煤矿地面配电室输送的6KV供电线路；二是由某地（2）变电站向某煤矿地面配电室输送的6KV供电线路。
2、矿井主供电线路详见供电系统图）
根据《煤矿规程》第四百四十一条规定，结合五一煤矿的实际情况，现拟定矿井供电线路为两条，第一条：采用ZLQ50mm2铠装电缆从地面10KV站向+510中央变电所供6000V电源，电缆长度为1200m。
第二条：采用ZLQ35mm2铠装电缆从地面10KV站向+350中央变电所供6000V电源，电缆长度为1700m。
第三条：采用ZLQ35mm2铠装电缆从地面10KV站向+200中央变电所供6000V电源，电缆长度为2200m；从+200中央变电所采用VUZ35mm2铠装电缆向南翼采区变电所供6000V电源，电缆长度为2300m。
3、联络电缆供电情况：
+510水平中央变电所与+350水平中央变电所联络供电采用ZLQ35mm2铠装电缆，电缆长度为500m；+350水平中央变电所与+200水平中央变电所的联络供电采用ZLQ35mm2铠装电缆，电缆长度为500m。
二、各中央变电所变压器容量的计算
1、+510中央变电所变压容量的计算 P510=ΣPeKx÷Cosψpj 其中ΣPe=P1+P2+P3，P1=130KW为2m绞车负荷； P2=75KW为1.2m人车负荷； P3=30KW为照明等其它负荷。则
ΣPe=130+75+30=255KW；Kx=0.7，Cosψpj=0.7 P510=235×0.7÷0.7 =235KVA＞180KVA。
由于考虑到1.2m绞车是专提升人员用，故该变电所采用两台变压器分别向2m绞车和1.2m绞车供电。即一台180KVA和一台100KVA的变压器。因此完全能够满足生产需要。
2、目前+350水平中央变电所变压器容量的计算 P350前=ΣPeKx÷Cosψpj 其中ΣPe=P1+P2+P3+P4+P5，P1=250KW为D280×43×5的主排水泵负荷； P2=155KW为150D30×7排水泵的负荷； P3=130KW为压风机负荷； P4=110KW为1.6m人车负荷；
P5=15×2=30KW为充电设备及照明等其它负荷；则 ΣPe=250+155+130+110+30=675KW；Kx=0.85，Cosψpj=0.8 P350前=675×0.85÷0.8
=717.8KVA。
由于该中央变电所，目前有比较多的大容量设备，因此，选用三变压器，两台320KVA和一台200KVA的变压器。其中一台320KVA的变压器供200D43×5的水泵250KW电动机的电；另一台320KVA的变压器供压风机130KW和1.6m人车130KW电动机的电；一台200KVA的变压器供两台150D30×7的水泵155KW电动机的电，两台水泵一台排水，一台备用。
3、南翼投产后+350中央变电所变压器的容量计算
由于南翼投产后两台压风机已搬至南翼采区变电所，因此，+350中央变电所的负荷发生变化，其变化后的情况如下： P350后=ΣPeKx÷Cosψpj 其中ΣPe=P1+P2+P3+P4，P1=250KW为D280×43×5的主排水泵负荷； P2=155KW为150D30×7的排水泵负荷； P3=110KW1.6m人车负荷；
P4=15×2=30KW为充电设备及照明等其它负荷；则 ΣPe=250+155+110+30=545KW；Kx=0.85，Cosψpj=0.8 P350后=545×0.85÷0.8 =579KVA。
由于该中央变电所有比较多的大容量设备，而且又有主排水设备，因此，选用两台320KVA变压器。其中一台320KVA的变压器供200D43×5的水泵250KW电动机的电；另一台320KVA的变压器供1.6m人车
110KW电动机的电和两台150D30×7的水泵155KW电动机的电；两台水泵一台排水，一台备用。
4、+200水平中央变电所变压器容量的计算 P200=ΣPeKx÷Cosψpj 其中ΣPe=P1+P2+P3，P1=250KW为D280×43×5的主排水泵负荷； P2=155KW为150D30×7的排水泵负荷； P3=70KW为充电设备及照明等其它负荷；则 ΣPe=250+155+70=475KW；Kx=0.85，Cosψpj=0.8 P200=475×0.85÷0.8 =504.7KVA。
由于该中央变电所担负着南翼主排水任务。因此，选用两台315KVA变压器，其中一台315KVA的变压器供200D43×5的水泵250KW电动机的电；另一台315KVA的变压器供两台150D30×7的水泵155KW电动机的电，两台水泵一台排水，一台备用。
5、南翼采区变电所变压器容量的计算 P南翼=ΣPeKx÷Cosψpj 其中ΣPe=P1+P2+P3+P4+P5+P6，P1=130KW为压风机负荷；
P2=40×2=80KW为两个采煤工作面40型电刮板运输机的负荷； P3=30×2=60KW为两个采煤工作面泵站的负荷； P4=17×2=34KW为两个掘进碛头装岩机的负荷；
P5=25×2=50KW为两个掘进碛头内齿轮绞车的负荷；
P6=70KW为各工作面和掘进碛头的干变、水泵、煤电钻、局扇以及硐室照明等其它负荷；则
ΣPe=130+88+60+34+50+70=432KW；Kx=0.7，Cosψpj=0.8 P南翼=432×0.7÷0.8 P南翼=378KVA。
由于该采区变电所担负着南翼主生产任务。因此，选用一台320KVA变压器和一台180KVA的变压器，320KVA的变压器供压风机及充电设备的电；180KVA的变压器供两个掘进碛头和采煤工作面所有设备的电。
三、按经济电流密度校验各主输电电缆载面
1、+510中央变电所主输电电缆截面的校验 ①、+510中央变所两台压器无功功率的计算 Q510=Q1+Q2 Q1=I0%×Pe÷100+ux%×Pe（P÷Pe）2÷100式中：I0%=6，Pe=180，ux%=4.5，P=130 Q1=6×180÷100+4.5×180（130÷180）2÷100 =10.8+4.225 =15.025 Q2=I0%×Pe÷100+ux%×Pe（P÷Pe）2÷100 式中：I0%=6，Pe=100，ux%=4.5，P=75 Q2=6×100÷100+4.5×100（75÷100）2÷100
=6+2.53 =8.53 Q510=Q1+Q2 =15.025+8.53 =23.56(千乏)②、计算+510中央变电所的最大长时负荷电流
Ig510=√(P5102+Q5102)÷(√3 ×U)式中:P510=235KW，Q510=23.56千乏, U=6 Ig510 =√(2352+23.562)÷(√3 ×6)=236 ÷10.39 =22.7(A)③、按经济电流密度校验电缆截面
S510=Ig510÷Jn式中：Ig510=22.7A，Jn=1.15 S510=22.7÷1.15 =19.7(A)根据计算电流19.7A查电工手册可选取电缆截面为10mm2电缆，允许电流为65A，而现使用的电缆截面为50mm2，允许电流为135A，能继续使用，但不经济。
2、目前+350中央变电所主输电电缆截面的校验 ①、+350中央变所三台压器无功功率的计算 Q350前=Q1+Q2+Q3
Q1=I0%×Pe÷100+ux%×Pe（P÷Pe）2÷100 式中：I0%=5.5，Pe=320，ux%=4.5，P=310 Q1=5.5×320÷100+4.5×320（310÷320）2÷100 =17.6+13.5 =31.1 Q2=I0%×Pe÷100+ux%×Pe（P÷Pe）2÷100 式中：I0%=5.5，Pe=320，ux%=4.5，P=260 Q2=5.5×320÷100+4.5×320（260÷320）2÷100 =17.6+13.5 =31.1 Q3=I0%×Pe÷100+ux%×Pe（P÷Pe）2÷100 式中：I0%=5.5，Pe=200，ux%=4.5，P=185 Q3=5.5×200÷100+4.5×200（185÷200）2÷100 =11+7.7 =18.7 Q350前=Q1+Q2+Q3 =31.1+31.1+18.7 =80.9(千乏)②、计算目前+350中央变电所的最大长时负荷电流
Ig350前=√(P350前2+Q350前2)÷(√3×U)式中:P350前=717.8KW，Q350前=80.9千乏, U=6
Ig350前=√(717.82+80.92)÷(√3×6)=69.52(A)③、按经济电流密度校验电缆截面
S350前=Ig350前÷Jn式中：Ig350前=69.52A，Jn=1.15 S350前=69.52÷1.15 =60.5(A)根据计算电流60.5A查电工手册可选取电缆截面为16mm2电缆，允许电流为65A,而现使用的电缆截面为35mm2，允许电流为105A,能继续使用,但不经济。
3、南翼投产后+350中央变电所主输电电缆截面的校验 ①、南翼投产后+350中央变所二台压器无功功率的计算 Q350后=Q1+Q2 Q1=I0%×Pe÷100+ux%×Pe（P÷Pe）2÷100 式中：I0%=5.5，Pe=320，ux%=4.5，P=280 Q1=5.5×320÷100+4.5×320（280÷320）2÷100 =17.6+11 =28.6 Q2=I0%×Pe÷100+ux%×Pe（P÷Pe）2÷100 式中：I0%=5.5，Pe=320，ux%=4.5，P=260 Q2=5.5×320÷100+4.5×320（260÷320）2÷100 =17.6+13.5 =31.1
Q350后=Q1+Q2 =28.6+31.1 =59.7(千乏)②、计算投产后+350中央变电所的最大长时负荷电流
Ig350后=√(P350后2+Q350后2)÷(√3×U)式中:P350后=579KW，Q350后=59.7千乏, U=6 Ig350后=√(5792+59.72)÷(√3×6)=56(A)③、按经济电流密度校验电缆截面
S350后=Ig350后÷Jn式中：Ig350后=56A，Jn=1.15 S350后=56÷1.15 =48.7(A)根据计算电流48.7A查电工手册可选取电缆截面为16mm2电缆，允许电流为65A,而现使用的电缆截面为35mm2，允许电流为105A,能继续使用,但不经济。
4、南翼投产后采区变电所主输电电缆截面的校验 ①、南翼投产后采区变所二台压器无功功率的计算 Q南=Q1+Q2 Q1=I0%×Pe÷100+ux%×Pe（P÷Pe）2÷100 式中：I0%=5.5，Pe=320，ux%=4.5，P=250 Q1=5.5×320÷100+4.5×320（250÷320）2÷100
=17.6+8.8 =26.4 Q2=I0%×Pe÷100+ux%×Pe（P÷Pe）2÷100 式中：I0%=5.5，Pe=180，ux%=4.5，P=174 Q2=5.5×180÷100+4.5×180（174÷180）2÷100 =9.9+7.5 =17.4 Q南=Q1+Q2 =26.4+17.4 =43.8(千乏)②、计算南翼投产后采区变电所的最大长时负荷电流 Ig南=√(P南2+Q南2)÷(√3×U)式中:P南=378KW，Q南=43.8千乏, U=6 Ig南=√(3782+43.82)÷(√3×6)=380.5÷10.39 =36.6(A)③、按经济电流密度校验电缆截面
S南=Ig350后÷Jn式中：Ig南=36.6A，Jn=1.15 S南=36.6÷1.15 =31.8(A)根据计算电流31.8A查电工手册可选取电缆截面为10mm2电缆，允许
电流为48A，而现使用的电缆截面为35mm2，允许电流为105A,能继续使用，但不经济。
5、南翼投产后+200中央变电所主输电电缆截面的校验 ①、南翼投产后+350中央变所二台压器无功功率的计算 Q200=Q1+Q2 Q1=I0%×Pe÷100+ux%×Pe（P÷Pe）2÷100 式中：I0%=5.5，Pe=320，ux%=4.5，P=250 Q1=5.5×320÷100+4.5×320（250÷320）2÷100 =17.6+8.8 =26.4 Q2=I0%×Pe÷100+ux%×Pe（P÷Pe）2÷100 式中：I0%=5.5，Pe=320，ux%=4.5，P=225 Q2=5.5×320÷100+4.5×320（225÷320）2÷100 =17.6+7.1 =24.7 Q200=Q1+Q2 =26.4+24.7 =51.1(千乏)②、计算投产后+200中央变电所的最大长时负荷电流
Ig200=√(P2002+Q2002)÷(√3×U)+Ig南 式中:P200=504KW，Q200=51.1千乏，U=6，Ig南=36.6 Ig200=√(5042+51.12)÷(√3×6)+36.6
=85.3(A)③、按经济电流密度校验电缆截面
S200=Ig200÷Jn 式中：Ig200=Ig200+Ig南=48.7+36.6=85.3A，Jn=1.15 S200=85.3÷1.15 =74.2(A)根据计算电流74.2A查电工手册可选取电缆截面为25mm2电缆，允许电流为95A,而现使用的电缆截面为35mm2，允许电流为105A,能继续使用,但不经济。
6、按经济电流密度校验+510与+350联洛电缆的载面 ①、根据+510或+350水平的经济电流密度校验联络电缆截面 若因向+510或+350主供电电缆任何一路出现电缆故障时，启用联络电缆，这时联络电缆则担分别任+510或+350水平的负荷。根据计算电流 Ig510= 22.7A；Ig350前=69.5A；Ig350后=65A；查电工手册可选取电缆截面为25mm2电缆，其长时允许电流为95A；而现使用的联络电缆截面为35mm2，其长时允许电流为105A；因此，现使用ZLQ35mm2铠装联络电缆符合供电要求，可以继续使用，但不经济。②、根据经济电流密度校验+
510、+350主输电电缆的截面 若因向+510或+350主供电电缆任何一路出现电缆故障时，启用联络电缆，这时任何路主输电电缆就要担负+510和+350两个水平的全部负荷，则主输电电缆电流为两个水平高压电流之和。Ig=Ig350+Ig510Ig350=69.5A，Ig510=22.7A
Ig=22.7+69.5=92.2（A）
根据计算电流92.2A，查电工手册可选取电缆截面为25mm2电缆，其长时允许电流为95A；而现使用的主输电电缆截面为35mm2，其长时允许电流105A；因此，现使用ZLQ35mm2铠装主输电电缆符合供电要求，可以继续使用。
7、根据经济电流密度校验+350与+200联洛电缆的载面 ①、根据+350或+200水平的经济电流密度校验联络电缆截面 若因向350或+200主供电电缆任何一路出现电缆故障时，启用联络电缆，这时联洛电缆则担分别任+350或+200水平的负荷。根据计算电流Ig350后=65A；Ig200=85.3A；查电工手册可选取电缆截面为25mm2电缆，其长时允许电流为95A；而现使用的联络电缆截面为35mm2，其长时允许电流为105A；因此，现使用ZLQ35mm2铠装联洛电缆符合供电要求，可以继续使用。
②、根据经济电流密度校验+350、+200主输电电缆的截面 若因向+350或+200供电电缆任何一条出现电缆故障时，启用联络电缆，这时任何一条主输电电缆就要担负+350和+200两个水平的全部负荷，则主输电电缆电流为两个水平高压电流之和。Ig=Ig350+Ig200Ig350=65A，Ig200=85.3A Ig=65+85.3=150.3（A）
根据计算电流150.3A，查电工手册可选取电缆截面为70mm2电缆，其长时允许电流为165A；而现使用的主输电电缆截面为35mm2，其长时允许电流105A；因此，+350和+200两个水平现使用的ZLQ35mm2
铠装主输电电缆不能担负两水平的全部负荷，使用联络时，不能满足正常生产的需要。
某煤矿供电系统设计计算示例之二
四、按长时允许电流校验各主输电电缆载面
1、按长时允许电流校验+510中央变电所主输电电缆截面
根据计算电流Ig510=22.7A，查电工手册可选取电缆截面为10mm2电缆，其长时允许电流为48A；而现使用的电缆截面为50mm2，其长时允许电流为135A；因此，现使用ZLQ50mm2铠装电缆符合供电要求，可以继续使用。
2、按长时允许电流校验+350中央变电所主输电电缆截面
根据计算电流Ig=69.5A，查电工手册可选取电缆截面为25mm2电缆，其长时允许电流为95A；而现使用的电缆截面为35mm2，其长时允许电流为105A；因此，现使用ZLQ35mm2铠装电缆符合供电要求，可以继续使用。
3、按长时允许电流校验+200中央变电所主输电电缆截面
根据计算电流Ig200=85.3A，查电工手册可选取电缆截面为25mm2电缆，其长时允许电流为95A；而现使用的电缆截面为35mm2，其长时允许电流为105A；因此，现使用ZLQ35mm2铠装电缆符合供电要求，可以继续使用。
4、按长时允许电流校验南翼采区变电所主输电电缆截面
根据计算电流Ig南=36.6A，查电工手册可选取电缆截面为10mm2电 19
缆，其长时允许电流为48A；而现使用的电缆截面为35mm2，其长时允许电流为105A；因此，现使用VUZ35mm2铠装电缆符合供电要求，可以继续使用。
五、按长时允许电流校验各联络电缆载面
1、按长时允许电流校验+510与+350联洛电缆载面
若因向+510或+350主供电电缆任何一路出现电缆故障时，启用联络电缆，这时联络电缆则担分别任+510或+350水平的负荷。根据计算电流Ig510=22.7A，查电工手册可选取电缆截面为10mm2电缆，其长时允许电流为65A；而现使用的联络电缆截面为35mm2，其长时允许电流为105A；因此，现使用ZLQ35mm2铠装联络电缆符合供电要求，可以继续使用。
根据计算电流Ig350=69.5A，查电工手册可选取电缆截面为25mm2电缆，其长时允许电流为95A；而现使用的联络电缆截面为35mm2，其长时允许电流为105A；因此，现使用ZLQ35mm2铠装联洛电缆符合供电要求，可以继续使用。
2、按长时允许电流校验+
510、+350主输电电缆截面
若因向+510或+350主供电电缆任何一路出现电缆故障时，启用联络电缆，这时任何路主输电电缆就要担负+510和+350两个水平的全部负荷，则主输电电缆电流为两个水平高压电流之和。Ig=Ig350+Ig510Ig350=69.5A，Ig510=22.7A Ig=22.7+69.5=92.2（A）
根据计算电流Ig=92.2A，查电工手册可选取电缆截面为25mm2电缆，其长时允许电流为95A；而现使用的主输电电缆截面为35mm2，其长时允许电流105A；因此，现使用ZLQ35mm2铠装主输电电缆符合供电要求，可以继续使用。
3、按长时允许电流校验+350与+200联洛电缆载面
若因向350或+200主供电电缆任何一路出现电缆故障时，启用联络电缆，这时联洛电缆则担分别任+350或+200水平的负荷。根据计算电流Ig350=69.5A，查电工手册可选取电缆截面为25mm2电缆，其长时允许电流为95A；而现使用的联络电缆截面为35mm2，其长时允许电流为105A；因此，现使用ZLQ35mm2铠装联洛电缆符合供电要求，可以继续使用。
根据计算电流 Ig200= 85.3A，查电工手册可选取电缆截面为25mm2电缆，其长时允许电流为95A；而现使用的电缆截面为35mm2，其长时允许电流为105A；因此，现使用ZLQ35mm2铠装联络电缆符合供电要求，可以继续使用。
4、按长时允许电流校验+350、+200主输电电缆截面
若因向+350或+200供电电缆任何一条出现电缆故障时，启用联络电缆，这时任何一条主输电电缆就要担负+350和+200两个水平的全部负荷，则主输电电缆电流为两个水平高压电流之和。Ig=Ig350+Ig200Ig350=69.5A，Ig200=85.3A Ig=69.5+85.3=154.8（A）
根据计算电流154.8A，查电工手册可选取电缆截面为70mm2电缆，其长时允许电流为165A；而现使用的主输电电缆截面为35mm2，其长
时允许电流105A；因此，+350和+200两个水平现使用的ZLQ35mm2铠装主输电电缆不能担负两水平的全部负荷，使用联络时，不能满足正常生产的需要。
六、按输电电压损失校验各主输电电缆截面
1、按输电电压损失校验+510主输电电缆截面 ①、计算+510输电电压损失
△UK=PL÷UeγS式中：P=235×103W，L=1200m，Ue=6000，γ=28.8米/欧.毫米2，S=50mm2 △UK=235×103×1200÷（6000×28.8×50)=32.6(V)②计算+510容许电压损失
根据有关规定截面为50mm2的高压电缆电压损失率为2.57%，则△U=Ue×2.57% =6000×2.57% =154.2(V)＞32.6V符合要求
2、按输电电压损失校验+350主输电电缆截面 ①、计算+350输电电压损失
△UK=PL÷UeγS式中：P=579×103W，L=1700m，Ue=6000，γ=28.8米/欧.毫米2，S=35mm2 △UK=579×103×1700÷（6000×28.8×35)=162.7(V)②计算+350容许电压损失
根据有关规定截面为35mm2的高压电缆电压损失率为3.5%，则 △U=Ue×3.5% =6000×3.5% =210(V)＞162.7V符合要求
3、按输电电压损失校验+200主输电电缆截面 ①、计算+200输电电压损失
△UK=PL÷UeγS式中：P=504.7×103W，L=2200m，Ue=6000，γ=28.8米/欧.毫米2，S=35mm2 △UK=504.7×103×2200÷（6000×28.8×35)=183.5(V)②计算+200容许电压损失
根据有关规定截面为35mm2的高压电缆电压损失率为3.5%，则 △U=Ue×3.5% =6000×3.5% =210(V)＞183.2V符合要求
4、按输电电压损失校验南翼主输电电缆截面 ①、计算+南翼输电电压损失
△UK=PL÷UeγS式中：P=378×103W，L=4500m，Ue=6000，γ=28.8米/欧.毫米2，S=35mm2 △UK=378×103×4500÷（6000×28.8×35)=281(V)②计算+200容许电压损失
根据有关规定截面为35mm2的高压电缆电压损失率为5%，则 △U=Ue×5% =6000×5% =300(V)＞281V 符合要求
七、按短路电流的热效应校验电缆截面
1、按短路电流的热效应校验+510电缆截面 ①、选取基准容量Sb=100MVA 计算6KV最远点基准电流值 Ib=Sb÷√3Ub式中:Ub=6KV Ib=100÷√3×6 = 9.6(KA)②、计算电抗标么值
电力系统:X1=Sb÷SK=100÷500=0.2 输电线路:X2=0.957×1.2=1.148 X=(X1+X2)×S÷Sb=(0.2+1.148)×500÷100=6.74 ③、计算电流标么值
根据计算电抗等于6.74大于3，故可按电源为无限容量的方法处理。IS=I*0.2=I*无穷=1/X=1/6.74=0.148 ④、计算短路电流
IS=I*0.2=I*无穷=0.148×500÷√3U式中:U=6KV =0.148×500÷(√3×6)=7.12(KA)
⑤、按热效应校验+510电缆截面
SZX=I无穷√tj÷C 式中：C=165，tj=0.2，SZX=7120×√0.2÷165 =19.2(mm2)＜50mm2 符合要求
2、按短路电流的热效应校验+350电缆截面 ①、选取基准容量Sb=100MVA 计算6KV最远点基准电流值 Ib=Sb÷√3Ub式中:Ub=6KV Ib=100÷√3×6 = 9.6(KA)②、计算电抗标么值
电力系统:X1=Sb÷SK=100÷500=0.2 输电线路:X2=0.957×1.7=1.627 X=(X1+X2)×S÷Sb=(0.2+1.627)×500÷100=9.1 ③、计算电流标么值
根据计算电抗等于9.1大于3，故可按电源为无限容量的方法处理。IS=I*0.2=I*无穷=1/X=1/9.1=0.109 ④、计算短路电流
IS=I*0.2=I*无穷=0.109×500÷√3U式中:U=6KV =0.109×500÷(√3×6)=5.24(KA)⑤、按热效应校验+350电缆截面
SZX=I无穷√tj÷C式中：C=165，tj=0.2，SZX=5240×√0.2÷165 =14.2(mm2)＜35mm2符合要求
3、按短路电流的热效应校验+200电缆截面 ①、选取基准容量Sb=100MVA 计算6KV最远点基准电流值 Ib=Sb÷√3Ub式中:Ub=6KV Ib=100÷√3×6 =9.6(KA)②、计算电抗标么值
电力系统:X1=Sb÷SK=100÷500=0.2 输电线路:X2=0.957×2.2=2.1 X=(X1+X2)×S÷Sb=(0.2+2.1)×500÷100=11.5 ③、计算电流标么值
根据计算电抗等于11.5大于3，故可按电源为无限容量的方法处理。IS=I*0.2=I*无穷=1/X=1/11.5=0.087 ④、计算短路电流
IS=I*0.2=I*无穷=0.087×500÷√3U式中:U=6KV =0.087×500÷(√3×6)=4.2(KA)⑤、按热效应校验+200电缆截面
SZX=I无穷√tj÷C 式中：C=165，tj=0.2，SZX=4200×√0.2÷165 =11.4(mm2)＜35mm2 符合要求
4、按短路电流的热效应校验南翼电缆截面 ①、选取基准容量Sb=100MVA 计算6KV最远点基准电流值 Ib=Sb÷√3Ub式中:Ub=6KV Ib=100÷√3×6 =9.6(KA)②、计算电抗标么值
电力系统:X1=Sb÷SK=100÷500=0.2 输电线路:X2=0.957×4.5=4.3 X=(X1+X2)×S÷Sb=(0.2+4.3)×500÷100=22.5 ③、计算电流标么值
根据计算电抗等于22.5大于3，故可按电源为无限容量的方法处理。IS=I*0.2=I*无穷=1/X=1/22.5=0.044 ④、计算短路电流
IS=I*0.2=I*无穷=0.044×500÷√3U式中:U=6KV =0.044×500÷(√3×6)=2.7(KA)⑤、按热效应校验南翼电缆截面
SZX=I无穷√tj÷C式中：C=165，tj=0.2，SZX=2700×√0.2÷165
=7.3(mm2)＜35mm2符合要求
八、结论
根据以上的计算，按电缆长时允许电流、允许电压损失、短路电流的热稳定校验电缆截面的情况，作出如下结论：
1、某煤矿现使用的一根ZLQ50mm2主供电电缆单独向+510水平供电，完全能够满足生产的需要；使用的一根ZLQ35mm2主供电电缆单独向+350水平供电，完全能够满足生产的需要；使用的一根ZLQ35mm2主供电电缆单独向+200水平供电，完全能够满足生产的需要。
2、某煤矿现使用的两根ZLQ35mm2联络供电电缆，完全能够满足联络的要求。
3、在南翼投产后，若+350水平或+200水平的主输电电缆发生供电故障时，启用联洛电缆供电，则+350水平或+200水平任意一条主输电电缆均不能满足同时向+350水平和+200水平供电的要求。但是，如果在+510输电电缆、+350输电电缆、+200输电电缆以及联络输电电缆的相序完全相同的情况下，当+200水平主输电电缆出现故障时，可以通过+510水平主输电电缆、+350水平主输电电缆和联络输电电缆并联向+200水平中央变电所供电，是完全能够满足生产需要；当+350水平主输电电缆出现故障时，可以通过+510水平主输电电缆、+200水平主输电电缆和联络输电电缆并联向+350水平中央变电所供电，是完全能够满足生产需要；
4、为了保证某煤矿供电安全，建议由机运科组织，机电队配合，将+350水平主供电电缆、+200水平主供电电缆、两根联络供电电缆的
供电系统是煤矿生产的只要动力来源, 如果电力运输中断, 就会出现被迫停产的后果, 而且, 其中出现淹井、瓦斯积聚、爆炸坍塌等严重事故的几率就会上升。供电过低, 会对采煤采矿的工作造成不良的影响, 严重的还会威胁到矿工的生命安全。并且, 由于时代的进步、机械技术的发展, 煤矿采区的作业区域逐渐加大, 供电线路也越来越长。煤矿采区对“安全”的要求非常高以及严格, 虽然增加了设计的难度, 但是也必须按照要求高质量地完成供电系统设计。
2 煤矿采区供电系统的设计步骤
为了保证供电系统的安全性和提高供电效率与质量水平, 保证煤矿采区工作如期进行, 就需要设计一个有序的、简介明晰、高质量和经济节能的供电系统设计的最优方案。
设计出最优的方案需要遵循下列步骤:
在进行设计方案之前, 需要做的工作是收集煤矿采区的原始资料作为设计的依据。而原始资料的收集包括采煤的方法、运输方式、采煤工作面的长度等方面。除此之外, 还需要对整个煤矿采区的电负荷情况进行全面的了解和系统地归纳总结, 列出供电系统所需要的用典设备以及制作出用电设备分布情况的平面图以及负荷统计表。
根据用电设备分布情况图和相互之间的用电关系, 然后再进一步对其对应分类分组, 再根据分组的具体情况给出一个大致的规划、设立负荷集中配电点。如果出现采区作业面上功率大, 而且供电的距离较远和需要保护等级较高的用电负荷的情况, 那么就使用双干线电缆或者井下防爆式移动变电站进行供电。另外, 采区变电所位置的确定需要确定在通风良好的地方, 温度不能超过其附近巷道的5℃, 而且还要严格满足方便运输设备、电缆进出, 顶板无漏水等要求。
因为在采区作业的过程中会存在电缆悬挂形成弯曲的供电设备的这种情况, 所以在设计橡胶电缆的长度时应该尽量满足用电设备最大的供电距离。
如果煤矿的产业规模较大, 产量较高, 为了确保能在煤矿采区正常供电, 为了提高供电系统的可靠性, 在设计供电系统时就需要采用这样的一个供电设计:双回路高压电源进线加上两台或以上的移动变电站。
3 煤矿采区供电中主要存在的问题
采区供电系统的电压具有不稳定性, 波动的次数也较为频繁, 使得设备起动和日常作业、工作供电方面的可靠性降低。
多数的采煤机械设备在煤矿采区供电系统中应用都是以电力电子为核心的, 并且具有非线性电力负荷的特点, 在这些设备的运作过程当中就会产生众多的谐波分量。这种情况同样会威胁到供电系统的可靠性, 降低工作人员对此供电系统的信心。
供电系统在设计的过程中也会有考虑不周全, 忽略了煤矿采区生产量增大的情况。由于产量增大, 那么原来设计的供电系统已经不能满足这时的煤矿采区, 其中的变压器的容量不能满足数量在增加的电动拖动系统所需要的起动容量, 造成系统不能起动, 拖慢采区作业的进度与降低效率, 造成采区工作人员再一次地对供电系统的可靠性增添了怀疑。
4 煤矿采区供电系统的设计要点
4.1 采区漏电保护
现在的设备多数是智能化高科技产品, 具有漏电保护功能, 所以出现漏电的可能性的高低是取决于安装系统的可靠性。在变电所、运输巷、井底车场和其他配电点的用电设备的外壳连上橡胶电缆。另外, 必须可靠地进行主接地极, 在水沟处或者潮湿的地方可以有针对性地采用局部接地的埋设, 但采用的钢板的面积和厚度都需要多加注意。
4.2 设备的保护
除了漏电之外, 在采区的变电所、配电点和移动变电站都需要安装短路、过负荷的保护装置以及远程控制装置, 提高供电系统的可靠性。在高压电线区域必须装上具有选择性的单向接地的保护装置。
4.3 提高供电系统电压
在正常情况下, 动力线路的电压变动范围只能在5%以内, 不得超过。这是电业规程的规定要求, 也是为了保证采区电器设备能够正常运转, 高效稳定所提高的硬性要求。
为了保证采区供电系统的供电质量, 在选择电缆截面的时候往往会偏向于大型。虽然这会增加供电系统的成本, 但是采区k V级电压设计供电系统, 除了提高供电的可靠性和供电质量水平之外, 还能降低供电的电流, 减少电能在线路运行过程中的损失, 大大提高供电电路中的电能传输效率。
4.4 控制电机拖动系统
对于运作功率较大、可以空载启动和对起动没有特殊要求的机电设备, 可以采取降压起动式;而对于功率小、在运作过程总对供电系统影响不大的机电设备, 可以采取直接起动式;对于功率大、负荷又集中并且要求重载起动的点击拖动系统就要求使用变极调速的方式。针对不同的机电设备, 采取不同的起动方式, 这样才能保证供电系统的高效运转, 增强其中的可靠性。
4.5 设计电缆截面及型号
在供电系统设计的过程中, 电缆选型的设计方法的依据有:电压的损失、电流密度、机械强度和短路热稳定条件等。而采区的机电设备的电缆大部分为动力电缆, 所以电缆选型的设计方法应采用按照电压损失来对电缆截面和型号进行设计, 再用按长期运行的条件来进行检验, 确保电缆工作稳定性。
5 结语
总结以上的论述, 在进行设计煤矿采区供电系统的时候, 无可厚非的是需要根据煤矿采区的实际情况:产量多少、规模、实际用电情况、地势特点等方面, 再思考需要的系数、配电点的确定、电缆类型、长度以及机电设备的选择等多方面的因素。除此之外, 还要顾及供电系统的后期的维护工作以及采区规模发生变化后所做的应对措施。这样才能设计出科学可持续、合理规范、节能、经济的采区供电系统, 保证矿工人员的生命安全和煤矿采取工作的正常运作、高效进行。
参考文献
[1]候阿龙.煤矿采区供电系统设计探讨[J].科技情报开发与经济, 2012 (11) .
[2]彭秋红, 成兰.煤矿采区供电系统设计探析[J].煤矿现代化, 2014 (01) .
【关键词】露天煤矿；采区划分；必要性；划分论证
根据露天煤矿生产运行的特点，可以将煤矿露天开采分为表土剥离、采掘煤炭、运输、排土、后期环境治理等几个生产环节，其中排土时，若地下水位较高，还需要进行疏干排水。由此可以看出露天煤矿开采对于所需要用到的设备机械，交通环境等要求较多，若采区划分的不合理，如采区宽度和长度不适合机械运行，或采区划分没考虑到煤矿开采后的交通路线，这些都会影响到煤矿的正常生产和安全运行，且会大大影响效益的提高。
1.露天煤矿采区合理划分的必要性
1.1维持煤矿区持续均衡生产
由于露天煤矿的开采是完全处于自然环境条件下的生产作业方式，根据煤区所蕴含的煤炭层的深度以及其体积的大小，周边山石土质水文等特点，当地气候变化情况等等多方面因素，使得煤矿开采作业的生产条件发生移动，若不能合理划分采区，就会造成煤矿区开采混乱的局面，降低生产效益。并且也会使煤矿区遭受破坏，无法进行持续均衡的生产。
1.2提高煤矿开采的生产效率
露天煤矿开采所涉及的生产环节较多，在实际的开采生产中，煤矿层表体土层的薄厚，剥离表土时所利用的机械设备性能和其自身大小，煤矿挖掘设备、交通运输状况等都直接影响着煤矿开采生产的工作效率。为此，合理的划分采区，以便实现人力物力的充分调配，制定具体的开采方案，保证预期生产或超额生产的顺利进行。
2.露天煤矿采区划分特点
（1）要在满足煤矿生产安全需求的条件下，结合露天煤矿区的实际情况，采区的划分要使开采工程尽可能少的实施基建工程，以利于有更多的时间投入生产。
（2）保持规定的各级储量指标，以保证产量的均衡，在煤矿开采时，要使其产量和质量保持稳定呈规律性变化。
（3）正确处理剥离和采掘的矛盾，贯彻“采剥并行”的方针，生产剥采比安排得要经济合理最大生产剥采比期限不能过短，两个不同时期的剥采比亦尽量变化不要太大。
（4）台阶水平推进与延深要密切配合。要按计划及时开拓新水平以保证采矿和矿量准备的衔接，在扩帮过程中，一定要遵守预定的煤矿工程发展程序。
3.以实际案例论证露天煤矿采区的划分
合理安排和划分采区是非常重要的，笔者在充分了解分析露天煤矿开采的所有运作环节后，结合某地露天煤矿开采的实施情况，探讨了采区的划分方法。
3.1露天煤矿建设条件
3.2采区划分
根据某煤矿区的煤炭存储层的特点，决定了本矿采区的划分是否合理是影响生产经济效益高低、后续采区衔接是否顺利以及露天矿区规模能否扩大的关键。本矿区的煤储存形状类似倒梯形，北宽南窄，北部3.15km，南部1.8km，南北长约7km，西部边界呈上、下直线，东部边界南端呈弧形线，上宽下窄。为此，确定采区的宽度是非常重要的。
（2）采区宽度确定的结论：
由于煤层走向大于煤层倾向（6km>2.4km），因此确定采区划分沿煤层走向进行。按半连续开采工艺条件下，确定合理的采区宽度为1200m。在首采区确定之后，沿煤层露头南部则确定为二采区，在20～13剖面之间按采宽为1200m，剩余条区最宽处不足2km，平均宽度为1.5km，将其作为一个采区进行开采，这样有利于露天矿后期生产规模的扩大。
4.结语
来矿第二天，他主动提出矿井一线工作……
由于受父辈们脸朝黄土背朝天生活的影响，出身于农民家庭的**传承了劳动人民吃苦耐劳、坚韧不拔的光荣传统。1997年8月毕业于太原理工大学采矿工程系的**，被分配到他向往的矿山工作。在他报到的第一天，映入**眼前的到处是一片砖头瓦砾，杂草丛生，由于是建矿初期，矿井的基础设施还不健全，环境条件相对也比较恶劣，再加上他初来乍到，对矿山周围的一切都不熟悉，但这所有的一切并没有吓倒**。晚上，他回到宿舍，在自己的日记中写道：没有今天的努力奋斗，哪来明天的美好希望，只要努力，一切都会改变。默默地给自己定下了：“既来之，则安之；既安之，则干之；既干之，则好之”的座右铭。第二天，**就主动提出到矿井一线工作，当时分配到矿井工作的本科毕业生很少，自然而然就有许多科室想留**，但都被他婉言拒绝了，他选择从一名普通的掘进支护工做起。参加工作后，**认真刻苦，兢兢业业，经常是早出晚归，每遇到不懂之处，他都会虚心地向老师傅请教，直至完全弄明白为止。功夫不负有心人，很快他就适应了井下的工作，掌握了矿井掘进支护的技术。建矿初期，矿井使用的是棚锚支护，成本高、效果差。于是他倡导使用全锚支护，并亲自操作。被采纳后，延米成本节约1000元左右，以20xx0米/年的单进水平考虑，每年可节约支护投入20xx万元左右。全锚支护的使用大大降低了工人的劳动强度，提高了工作效率。矿领导看到他责任心强，工作又积极肯干，先后提拔他为技术员、副队长、书记、队长等职。
他常常三更半夜从矿井下上来，孩子都快不认识他了……
几年来，**无论在哪个工作岗位上，他对工作的热情始终没有改变，始终是脚踏实地，任劳任怨。有人戏称他傻，“大学本科毕业还用在一线长时间受那份苦，随便找个科室，既体面还少受罪。”**听到这话后，总是对周围的人说：逆境锤炼人的品质，我们无论做什么工作，都不能怕苦、怕累，只有脚踏实地地做事，才能对得起自己的良心、父母的期盼和领导的培养。他是如此说的，也是如此做的。20xx年8月份的一天，已经成为掘进队队长的**在检查完井下工作，刚升井，上二班的一名乳化泵司机跑到**面前说：“队长，井下一台乳化泵在运转中出了故障，另一台开机后工作压力达不到要求标准，值班电工又排除不了故障，工作面现在已经停工”。**一听二话没说，连忙又换上工作服三步并做两步匆忙下井。来到工作面向泵站司机了解了情况后，采用“系统排查法”对设备进行排查，问题找到了，原来是吸、排液阀组件，阀芯磨损严重，密封件损坏，他立即与工友拆除磨损旧件，换上了新的配件，乳化泵运转起来了。看到这台泵运转正常，他又和工友们投入到另一台泵检修。时间一分一秒地过去了，已经是晚上三点多钟了，从早晨7点钟吃了早饭到现在已经有20个小时，长时间超负荷工作，在装配每一个零配件时，他头上的汗滴顺着脸不停地往下流，衣服湿透了，他全然不顾，直到第二台泵修好，他才露出了笑脸，拖着疲惫的身体升井。象这样在井下一工作就是二、三十个小时，这对**来说是家常便饭，难怪他一回到家，妻子便埋怨地说：“你经常三更半夜回来，一顿热饭吃不上不说，连孩子都快不认识你了。”望着妻子日渐消瘦的脸庞、委屈的眼神，**久久说不出话来，他只能默默在心底乞求妻子的谅解，他知道工作岗位离不开他，他也舍不得离开那心爱的工作岗位，因为在那里有他的梦想与希望。
在他看来，一天不学习，就不能适应矿井发展的需要……
XXX机电科
2005/10/3
XXX己5采区排水系统选型设计
选型计算基础：
根据XXX己5采区初步设计说明书载明的数据，己5采区正常涌水量：小时涌水量160 M³，日涌水量为：3840 M³，最大涌水量为：320 M³/h，日最大涌水量为：7680 M³，己5采区泵房地坪标高-78，斜井地面井口标高为+193.5，查阅矿井基本情况资料：斜井长度311.7M，斜井坡度a1：25°；暗斜井长度562 M，坡度a2：14°。排水方案：
初步设计确定的方案是二级排水，即将己5采区的涌水通过己5采区水泵排至二水平水仓，再由二水平中央水泵通过副井筒主排水管路排至地面。这一方案增加了二水平中央泵房的负担，使原本排水能力就不富余的二水平主排水系统更趋紧张。
经过有关技术人员的分析论证认为：采用一次集中排水的方案更符合己5采区的实际，即在暗斜井，暗斜井内新辅设一趟管路，再加上两个斜井内原有的一趟8″排水管路，将己5采区的涌水直接排至地面。这一方案得到了XXX主要领导的认同。
本次排水设备的选型设计计算就是依据上述斜巷集中排水方案和计算基础而进行的。设备选型计算与台数的确定：
一． 排水设备能力与台数的确定。
1.按照《煤矿安全规程》的规定，井下主要排水设备必需有工作.备用和检修的水泵.其中工作水泵的能力,应能在20h内排出24h的正常涌水量,备用水泵的能力应不小于工作水泵的70%.工作和备用水泵的总能力,应能在20h内排出24h的最大的涌水量.检修水泵的能力应不小于工作水泵能力的25%,水文地质复杂的矿井,可在主排水泵房内预留安装一定数量的水泵位置.2.必须有工作水管和备用水管,工作水管的能力应能配合工作水泵在20h内排出24h的正常涌水量.工作和备用水泵的总能力,应能配合工 作和备用水泵的20h排出24h的最大涌水.3.配电设备应同工作.备用及检修水泵相适应,并能够同时开动工作水泵和备用水泵.有突水淹井危险的矿井,可另行增建抗灾强排能力泵房.二.设备的选择与计算: 1.按正常涌水量确定排水设备所必须的排水能力 Q1=Q r/20=3840/20=192(m³/h)------式1.H1=K(H h+5.50)-------------------------式2.=1.35(27105+5.5)=373.95(M)式中H h=193.5-(-78)=271.5(M)
K为扬程埙失系数,对于斜井K=1.20---1.35
角度大时取K=1.35.根据Q1, H1确定水泵流量和扬程,查阅<煤矿工业设备手册>(上),初步确定水泵型号为:MD280-65/84×6型.2.正常涌水量期间所需的水泵工作台数
ηr=Q1/Q=192/280=0.685(台)------式3
确定水泵工作台数为1台.同时确定备用水泵1台,检修水泵1台.3.正常涌水量期间一昼夜内工作水泵的开泵时间: T r=Q r/ ηr Q=3840/1×280=13.7(h)--------式4 4.排水管直径: Dg=√4Q/∏.Vd3600=4×280/∏.2×3600=0.223(M)-------式5 式中Vd------排水管水流速度Vd=1.5---2.2M/S 取Vd=2.0M/S 根椐Dg=0.223查表确定标准管径D=250MM 5.排水管中实际水流速度: V d1=4Q/3600∏D²=1.59(M/S)-------式6 V d2=4Q/3600∏D∏²=2.48(M/S)6.吸水管直径: Ds=Dg+25(mm)------------式7 =223+25=248(mm)取Ds=250MM 7.吸水管的实际流速
VS=0.8---1.5M/S VS=4Q/3600∏Ds²=4×280/3600∏(0.25)²=1.59(M/S)----------式8 8.管路中扬程埙失
△ =Haf+Hsf=RTQ²=Lj.λ.Vd2/2g------------式9 式9中：Haf--------排水管中扬程埙失
Hsf--------吸水管中扬程埙失 Lj.---------管路计算长度
λ------水与管壁摩擦的阻力系数
查表可知：Dg=200MM时λ=0.0304，Dg=250MM时λ=0.0284，Lj=Ld+L(M)----------式10 Ld=Hh+L1+L2+L3+h1+h2---------式11 Hh=311.7+562=873.7(m)斜井长度 L1=20M---------泵房长度 L2=300M--------地面管长度 L3=200M--------平巷管路长度 h1=2.5M-------环管高度
h2=23M--------超井口标高 Ld=873.7+20+300+200+2.5+23=1419.2（M）L-------管件的等值长度
L=8.8+2.2×8+17.161×3+52×2+2.2×2=185.63M △ =0.0284×（1419.2+185.63）/0.25×1.592/2×9.82=23.5（M）9．吸水高度HS=Hst-(10-Hw)-Hsf-Vs2/2g+(0.24-HO)
查表HS=6.8M
10．水泵总扬程：
Hi=Ha+Hs+Haf+Hsf=294.5+6.8+23.5=318(M)11.选择水泵：
选择水泵的扬程应比计算值5----8%，这是考虑水泵经过磨埙使扬程降低，管壁积垢阻力增加时所需的余量扬程。因此水泵扬程的确定为
H=（1+8%）Hi=1.08×318=343.44(m)水泵工况点的确定：（1）求水泵的级数
ηa=H/He=343.44/65=5.28(级)
取水泵的级数为6级（2）确定水泵工况点：
管路阻力
R=(H-Ht)/Q².ηa=(318-301.3)/280².6=0.000036 式中Ht=Ha+Hs=294.5+6.8=301.3(m)按Ht+RQ²即H=301.3+0.000036 Q²在水泵特性曲线上绘出管路特性曲线。
（一）高压供电
1、为了加强高压供电管理，高压线路和设备均由机运科负责，机运科要设有一名技术员专管，电工班具体负责高压供电系统的检查、调整和试验。
2、地面高压架空线路、井上下高压电缆、高压配电装置都要统一编号，要注明规格、长度、容量等数据。机运科要有以下图纸。
（1）、地面高压架空线路输电线路和位置图。
（2）、高压供电系统图
（3）、井下高压电缆和高压设备安装位置图
（4）、高压供电设备牌板和台账
（5）、高压电气设备预防性试验资料和维修记录
3、高压供电设备，按规定检修周期和电气设备的检修标准进行检修。检修后，要进行验收并做好检修记录入档。
4、架空线路每年要进行不少于二次的登杆检查，每月不少于一次的定期巡视，每年雨季前进行一次全面检修，遇到大风暴雨和严重结冻等特殊情况要及时检查。
5、井上下高压电缆每月要进行一次定期检查，每年一次防锈、防腐处理，在电缆设施处进行其他，施工单位要制订措施，按程序审批后，由机运科现场核准、落实，方可进行施工。
6、电气设备使用绝缘油，要进行定期试验。直接启动设备的操作开关半年一次，其它每年一次，因短路掉闸三次者，必须补加一次试验，对试验不合格者，要及时处理和更换。
7、井上下高压线路和设备的安装必须有合理的设计并经有关单位审批后，方可进行。高压电气设备在安装检修后，运行期间要根据煤矿电气设备绝缘试验的规定，进行定期试验和接地电阻的测定，不合格者，要及时处理。
8、防避雷保护要按照“高压保护规程”进行安装，根据《煤矿电气设备试验规定》进行试验和测定。
9、地面变电所，出线上要装设过流和选择性的检漏电保护装置，井下中央变电所及采区变电所的高压开关，要装设过流及无压释放的保护装置。上述保护根据《煤矿安全规程》规定进行装设、整定校验装置。上述保护根据《煤矿安全规程》规定进行装设、整定、校验和调整，每年不少于一次，应在雨季前进行。遇到越级跳闸、保护失灵和仪表不准等腰立即进行检修或更换，保护整定值不经过主管技术员批准，不准任意变动。
10、有人值班的地面变电所，井下中央变电所，都要设置事故照明或报警信号，井上下变电所都要设有不少于两只灭火器、0.3m³的灭火黄砂，并备有钎子、铁锹等灭火工具，上述灭火器材都要设置在机房和銅室的入口明显处，并妥善保管。
（二）井下低压供电管理制度
1、机运科要设有专职井下低压供电技术员，配备防爆设备维护人员，具体负责低压电器设备的检修工作。
2、各采区电气设备的安装必须要有设计，设计中包括供电系统图、变压器容量、开关型号、电缆截面、电缆长度、过流保护整定值；二相短路电流值等技术数据；然后方可安装。在投入运行前要检查过流、漏电、接地三大保护装置是否与设计和《煤矿安全规程》要求相符，否则不准投入生产。
3、井下装设零星电气设备，安装单位必须以书面形式书写用电申请，经专管电气技术员批准，在指定的地点和部位搭火，供电维护班有权拆除，由此影响生产和出现事故由私自搭火人负责。当设备和线路需要拆除时，向变电所值班员提出停电通知，并汇报调度室。在拆除开关一端口电缆出线时，拆除电缆的开关接线口用合格的钢板堵死，防止开关爆炸。
4、井下变电硐室的漏电继电器必须使用，每天进行一次动作试验，每月进行一次远方试验。127V系统要安装综合保护，每天要进行一次动作试验，由各井区维护班长负责试验，其它变电所由供电维护班负责试验。上述试验，都要详细记录漏电继电器检查记录薄内，发现继电器或开关跳闸不灵敏时，要及时检修或更换.5 井下变电所内的电气设备,机运部资料室都要有相应的低压供电系统图,在图上要注明设备型号 规格 电缆线截面 电缆长度 过流整定值 两相电流短路值等技术数据，并妥善保管。井下低压防爆开关的过流保护，要根据设计和低压供电系统图中标定的整定值进行过流整定和装设保险，不经专管井下电气技术员批准，不得任意改动，过继电器由井下供电包机人负责，每周检查核对一次。7 接地保护要符合《煤矿安全规程》规定。矿用低压橡套电缆要由机运部负责统一管理 统一领取 统一建卡编号 统一分配 统一维修。使用中的电缆要吊挂整齐 四线分开，禁止铁丝吊挂，要消灭“鸡爪子”“羊尾巴”“明接头”，电缆在安装和回收过程中，不准任意割断，特殊情况需机运部批准。每旬进行一次井下低压供电检查，重点检查设备完好情况，电缆吊挂情况，小型电气状况，要求防爆设备装备率到达百分之百，防爆设备失爆率为零，电气设备完好率不低于90%，低压电缆合格率不低于90%，小型电器合格率不低于85%。
垞城煤矿隶属于徐州矿务集团, 位于江苏省徐州市铜山区柳新镇境内, 矿井开拓采用立井多水平分区式开拓方式。第一水平为-260 m水平, 第二水平为-750 m水平, 中间设-600 m辅助水平, 其中-260 m水平已开采结束, -750 m水平为主生产水平;矿井分南北翼开采, 北翼走向长6 000 m, 南翼走向较短只有2 400 m。
1 采区概况
小湖系南二采区位于垞城矿-750 m水平南翼, 采区开采上限为-750 m水平, 下限至-1 200 m水平, 北至-750 m南一下山采区边界, 南至垞柳井田边界。采区倾斜方向分两个阶段, -750～-960 m为第一阶段, 走向长650～750 m, 倾斜宽480 m;-960～-1 200 m为第二阶段, 走向长1 300～1 400 m, 采区倾斜宽670 m。采区面积1 406 400 m2。可采煤层9煤厚度0.9～3.8 m, 平均1.77 m, 结构较为简单, 倾角24°～32°, 平均27°, 煤层赋存稳定。直接顶为深灰色泥岩, 厚2.8m, 老顶为灰白色砂岩, 厚13.8 m。直接底为灰黑色泥岩, 厚2.35 m。水文地质条件较为简单, 没有大的含水构造, 预计正常涌水量25 m3/h, 最大涌水量50 m3/h。
由于南二采区与南一采区相邻且走向较短, 故原设计方案利用已有的-750 m南一下山采区生产系统进行回采。即在-750 m水平沿7煤层位布置一条回风道, 在-960 m水平沿9煤底岩石布置一条运输大巷, 到南翼采区的边界。在南一采区的边界布置两条沿煤上山至-750 m水平、布置2条岩石下山至-1 200 m水平, -750～-960 m为单翼采区, -960～-1 200 m为双翼采区。布置走向长壁工作面。全区划分7个区段, 11个工作面, 分二个阶段进行回采。
原方案巷道布置如图1所示。
第一阶段:在-960 m水平设-960 m南翼运输大巷, 机轨合一布置。92103工作面回采结束后, 沿92103工作面底板掘进-960 m南翼运输大巷至南翼采区边界后, 沿煤层向上掘回风上山, 与-750 m回风道贯通形成生产系统, -960 m南翼运输大巷至-750 m总回风道共划分为3个区段, 即3个工作面。
第二阶段:沿9煤底板布置二条岩石下山至-1 200 m水平, -960～-1 200 m布置为双翼采区, 划分为4个区段, 共8个工作面。
-960 m南翼运输大巷为机轨合一巷, 巷道采用锚喷支护, 半圆拱形断面, 净宽4.5 m, 墙高1.6 m, 净断面积15.15 m2, 为南翼延深采区进风、运输、排矸、行人的主要巷道。在-960 m车场建一煤仓, 起缓冲作用, 在-1 200 m下部车场设变电所、泵房、水仓等硐室。
2 原方案存在的问题
原设计方案是完全根据南翼采区生产系统情况考虑的, 运输环节多, 系统复杂, 生产能力小, 不能发挥综合机械化采煤的优势。
主要上下山是沿煤层布置, 巷道变形严重, 维修量大。随着开采深度的加大, 地温升高, 需风量加大, 不能满足通风降温的要求。为此有必要对小湖系南翼二采区原设计方案进行优化, 简化生产系统, 保障安全, 提高生产能力。
3 采区优化方案
根据采区的煤层赋存状况及地质条件、工作面回采时的机械装备及技术管理水平、现有的生产系统等, 提出4个优化方案, 经筛选后提出如下方案。
在-750 m水平9煤底板岩石中布置南二采区运输大巷至南翼采区边界, 在南翼采区边界附近, 9煤采空区下面岩石内布置2条下山, 从-750 m水平延伸至-1 200 m水平, -750～-960 m布置为单翼采区, -960～-1 200 m布置为双翼采区。优化方案巷道布置如图2所示。
-750 m南二采区运输大巷为机轨合一巷, 巷道采用锚喷支护, 半圆拱形断面, 净宽4.5 m, 墙高1.6 m, 净断面积15.15 m2, 为南二采区进风、运输、排矸、行人的主要巷道。
在南二采区上部车场建一煤仓, 起缓冲作用, 煤仓下口与-750 m运输大巷相通, 上口与皮带下山相通, 皮带下山布置在采空区下方20 m左右岩层中, 倾角25°, 皮带下山与工作面皮带机道采用反坡沟通, 由皮带下山内掘上山见煤后, 沿煤掘进皮带机道。皮带下山采用锚喷支护, 半圆拱形断面, 净宽4.5 m, 墙高1.4 m, 净断面积14.2 m2。主要任务是运煤、进风, 兼顾行人。
南二采区上部车场采用顺向平车场形式与南二运输大巷相连接。绞车房通道与大巷相沟通。南二轨道下山布置在采空区下方15 m左右岩层中, 倾角25°。轨道下山与工作面材料道采用甩车场形式相连接。轨道下山采用锚喷支护, 半圆拱形断面, 净宽4.2 m, 墙高1.4 m, 净断面积12.8 m2。主要任务是辅助运输、回风。
采区下部车场布置在-1 200 m水平, 设有变电所、泵房、水仓等硐室。
采区巷道采用单一煤层布置方式, 根据煤层的开采条件及现有的开采经验, 沿走向布置长壁工作面进行回采, 采用综合机械化采煤工艺。全区设计工作面11个。
4 优化方案分析
方案比较如表1所示。从表1中可以看出, 优化方案比原方案总工程量减少695 m, 多回收煤炭资源14万t, 节省资金1 000万元以上;生产系统简单, 安全可靠, 因此确定实施优化方案。
5 结论
关键词：三维地震技术 煤矿采区 宽方位角
中图分类号：P631.4 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）02（c）-0070-01
目前，在煤炭开采中会遇到各种各样非常复杂的地质问题，其中主要的地质断层的主要问题有如下几个方面：褶皱、岩溶水、采空区、接缝侵蚀区、含隔水层和陷落柱，以及导水裂隙等“地质环境”问题。在煤炭开采中就需要使用一定的技术对复杂的地质环境问题，进行探测，而高分辨率地震勘探技术在煤矿采空区解决上述问题方面发挥了重要的作用。
1 高分辨率三维地震技术
三维地震勘探技术作为煤目前炭勘探的主要技术手段，通过用三维地震勘探与钻孔技术相配合使用，能够更准确的探测到煤炭开采中的各种复杂地质环境，为煤矿开采确定井筒位置，巷道布局和工作面选择方面提供了理论依据，能够使钻探密度降低，进而大大降低勘探成本。而三维地震勘探技术具有一定的局限性，越来越不能适用于煤矿开采的需要，这就给高分辨率三维地震技术的发展提供了机会。
2 高分辨率三维地震勘探矿区是专为资源开发设计
高分辨率三维地震勘探技术起源于三维地震勘探，但由于高分辨率三维地震勘探技术在地质勘探的时候，更注重数据的采集等，使得其和三维地震勘探技术在数据采集参数上的选择和数据处理方式等，都有很多的不同，例如：高分辨率率三维地震技术就注重空间—时间采样间隔更小、分辨率高、高信号信噪比、高保真度和准确归位反射波四个方面，这就比要求高分辨率地震勘探技术人机交互方面比三维地震勘探技术更先进。利用高分辨率三维地震勘探来勘探地质构造，通过提高信噪比和分辨率，能够有效改变原有数据采集误差较大的问题，通过精确度更够的数据量，以及三维可视化技术，能够灵活地显示在特定方向地质的轮廓线剖面图件等。
3 矿区采用高分辨率三维地震勘探技术的实际应用
目前，在我国几大矿区主要采用高分辨率三维地震勘探技术，达到提高了煤炭地震勘探环境的准确性。据不完全统计，截至2010年10月底，我国的煤矿采空区累计完成三维地震勘探项目150个，面积460平方千米，45万的物理点，取得了丰富的地质成果。实际验证结果显示，采用高分辨率进行地质问题勘探，其吻合率达80%以上。
4 高分辨率三维地震技术在矿区的面临的问题
目前，在我国煤矿区高分辨率三维地震勘探已处于勘探成熟期，但是三维地震勘探技术依然存在以下的的问题高分辨率三维地震勘探技术在矿区的应用仍面临许多挑战，从传统影响地质的幅度、能量和波阻抗的指标，直接变换透视研究复杂的采矿环境结构，需要分析研究裂缝区域中的差别，以及地下水的分布。进而从地震数据中索取更多岩性信息，这对于采集，处理和解释都提出新的问题。
5 高分辨率三维地震技术发展展望
笔者认为高分辨率三维地震技术，在解决面对数据收集等问题不能被限制在单波，数据接收问题使接收范围更宽角，数据解释也要突破多解。而技术的发展主要往以下几个技术方向发展。
5.1 不限制与单波，往反射纵波宽方位角观测技术发展
宽方位角采集在异性介质的条件下，采集数据更准确，宽方位角观测，其反射波振幅随偏移和方位角（AVOA），具有识别改变的方向多个裂缝的能力，以及更高的成像分辨率，更好的空间连续性，更有利于减轻相干噪声衰减和多波干扰。因此，反射纵波宽方位角观测技术的不断发展，能够为高分辨率地震勘探技术提供数据采集的基础，只有更精确的数据，擦能够提高收集效率，降低处理数据的成本。
5.2深部地质数据采集精度越来越高
深部地质数据对深度开采有着巨大的作用，原来观测系统设计的最大偏移距小，其主要勘探对象多针对浅、中层，使得不利于深层勘探目标资料获得，无论是SNR或分辨率都难以满足地质深构造的解释精度。对于深层采集，笔者认为，需要注意各种仪器的配合，通过宽频带、高覆盖率和检测器的优化组合，才能够获得更多深部地质数据。
5.3多波和多分量地震数据采集技术发展
多波指纵波、横波、转换波，而目前多组分检波器通常只能接收到的两个水平和一个垂直测量记录横波（S）和纵波（P），随着技术的不断发展，三组分垂直横波地震勘探技术相结合，能偶带来更多新的有用的信息，进而得以提高横波，转换波的有用信息，提高解决复杂的地质岩性分析的能力。
5.4 解释和处理技术的不断发展
由于云计算和大数据技术的不断发展，计算机的处理速度和计算能力得到充分提高，能够在处理的数据的时候，允许进行“叠前处理”和推迟到偏移后。例如：三维三分量地震数据处理需要使用转换波校正井，三维转换波抽道集，转换波动校正技术。计算机计算能力的提高，大大降低了解释和数据处理的工作量。
同时随着人们能够将采集到的大量的数据结合起来，利用计算机技术，将地质体的几何形状，拓扑结构和性能的定性和定量描述和通过层位标定，使地层、煤、储、块、陷阱和物业具有层状结构的元素，并通过缩放以及不同的网格配置为煤储层在不同的发展阶段提供可视化的数据解释。
6 结语
高分辨率三维地震技术是必不可少的地球物理勘探方法。它的发展和云计算技术，大数据信息技术，图像处理技术和相关学科的发展紧密相关。它的成功应用发展，使我们的煤炭开采精确到一个新水平，为未来的煤炭开采项目提供有效的方法和技术，现代化矿井巷道的开发建设以及采区工作面布置提供了可靠的科学依据。
参考文献
[1]丁在宇，罗振丽.高分辨三维地震技術在煤矿开采中的应用和发展[J].能源技术与管理，2004（4）：31-33.
[2]勾精为，崔宝兰，龚幸林.对进一步提高三维地震效果的几点构想[J].中国煤田地质，1997（S1）：1-6.
【煤矿采区供电设计】推荐阅读：
煤矿采区安全技术措施10-19
31采区变电所管理制度12-09
1第1章煤矿供电系统01-12
煤矿雷电防护设计方案05-24
煤矿防治水专项设计05-31
非煤矿矿山建设项目安全设施设计审查、竣工验收(河南)06-09
煤矿开拓开采05-24
煤矿党员材料06-09
大沟煤矿06-16
煤矿事故分类06-16
