第一节 供电电源
一、电源概况
本矿井邻近设有3座电厂，一厂位于本矿井东南约75km处，现装机容量为490MW；二厂位于一厂东北约5km处，该厂设计装设4台300MW发电机组，以220kV线路与区域电网相联，并以500kV超高压线路经繁昌与江南电网相联；三厂位于一厂西约11km处，该厂设计装设4台600MW发电机组，该厂与二厂之间设有220kV及500kV联络线，并以500kV超高压线路经繁昌与江南电网相联。
按矿区总体供电规划，矿区内已建2座大型的220kV区域变电所，即位于本矿井东约45km处的××220kV变电所和位于本矿井东南约26km处的××220kV变电所。两变电所设计均装设2台120MVA主变压器。目前两变电所2台主变压器均已投入运行。××变电所以220kV输电线路，1回经××220kV变电所与四电厂相联，另1回经××220kV变电所与一电厂相联。××变电所2回220kV电源，1回来自××变电所，另1回经××220kV变电所与四电厂相联。
二、矿井供电电源
根据邻近电网现状，并考虑本矿井为特大型矿井，用电负荷大，电压质量要求高，因此，本矿井供电电源电压采用110kV。
按矿区总体供电规划，××220kV变电所已留有2回110kV出线间隔供本矿井用电，为保证矿井供电安全可靠，本设计推荐2回110kV电源均引自××220kV区域变电所。
1
第二节 电力负荷
矿井电力负荷计算见表2-1（1）～（7）。 矿井电力负荷计算结果见表2-2。
第三节 送变电
一、供电方案
本矿井设计生产能力为3.0Mt/a，并在主要环节上留有发展到6.0Mt/a的余地。为保证供电系统的技术经济合理性，对本矿井供电系统进行了综合考虑、全面分析及多方案比选，总结归纳为以下3个方案：
方案Ⅰ：矿井110kV变电所装设2台20MVA 110/10.5kV主变压器，采用10kV配电及下井，并留有一台主变位置。
方案Ⅱ：矿井110kV变电所装设3台10MVA 110/10.5kV主变压器，采用10kV配电及下井，并留有一台主变位置。
方案Ⅲ：矿井110kV变电所装设2台20MVA 110/6.3kV主变压器，采用6kV配电及下井，并留有一台主变位置。
上述3个方案见图10-3-1～3。技术经济比较见表10-3-1。 经技术经济比较，方案Ⅰ的投资及运行费均优于方案Ⅱ、Ⅲ，同时变电所占地面积小，有利于矿井后期扩建，尤其是采用10kV配电及10kV直接下井供电，矿井后期西区及边界东风井可采用10kV配电，从而取消了35kV电压等级，简化了供电环节，节省投资，减少电能损耗，提高了供电质量。
10kV直接下井供电为我国七五科技攻关项目，并早于1989年12月28日在焦作矿务局由原能源部委托煤炭科学研究总院主持通过技术鉴定，研制的矿井成套10kV设备经各项试验及工业性运行，证明系统运行可靠，均符合各项技术要求，并推广应用，采用10kV直
2
负 荷 计 算 表
表2-1（1）
设 备 容 量 顺 序 号 名 称 电 压 （V） 回 转 数 电动机 类 型 电动机 额 定 (容量) 回转 子构 造 电动机 数量 电动 机工作 数 量 总容量 (kW) 9 6000 1700 700 1260 2500 500 12660 45 350 10 5 365 工 作 电动机 (kW) 10 6000 1700 700 945 1250 500 11095 45 350 10 5 365 需要 因数 cosφ tanφ 有效的 (kW) 14 4500 1290 550 709 800 300 8149 32 245 9 4 258 使 用 容 量 无效的 (kvar) 15 5985 1716 732 440 -387 306 8792 33 250 9.2 3.5 263 总 的 (kVA) 16 46 368 每年 工作 时间 17 每 年 消 耗 电 量 (kW·h) 备 注 1 I 一 1 2 3 4 5 6 二 1 地面负荷 2 3 10000 10000 10000 10000 10000 10000 380/220 380/220 380/220 380/220 4 5 变-变频 直流 直流 异步 同步 异步 6 3000 1700 700 315 1250 500 7 8 2/2 1/1 1/1 4/3 2/2 1/1 11 0.75 0.759 0.786 0.75 0.64 0.6 0.7 0.7 0.85 0.7 12 0.6 0.6 0.6 0.85 -0.9 0.7 0.7 0.7 0.7 0.75 13 1.33 1.33 1.33 0.62 -0.484 1.02 1.02 1.02 1.02 0.88 18 19 2×SCB9-400/10 地面高压负荷 主井提升机 副井提升机 中央风井提升 压风机 通风机 铁路装车站皮带 小 计 地面低压负荷 110kV变电所低压系统 （1） 所用电 2 主井绞车房低压系统 （1） 主井绞车房辅助设备 （2） 主井井口房 （3） 空气热加室 小 计 3
负 荷 计 算 表
表2-1（2）
设 备 容 量 顺 序 号 名 称 电 压 （V） 回 转 数 电动机 类 型 电动机 额 定 (容量) 回转 子构 造 电动机 数量 电动 机工作 数 量 总容量 (kW) 9 300 41 50 21 20 5 437 1120 439 315 1874 577 45 259 30 工 作 电动机 (kW) 10 300 41 50 21 13 5 430 1120 439 315 1874 577 45 259 30 需要 因数 cosφ tanφ 有效的 (kW) 14 210 21 20 15 10.4 4 280 672 263 189 1124 317 27 104 18 使 用 容 量 无效的 (kvar) 15 214 28 15 15.3 8 3.5 284 685 268 193 1146 323 27.5 138 18.4 总 的 (kVA) 16 399 1605 每年 工作 时间 17 每 年 消 耗 电 量 (kW·h) 备 注 1 3 (1) (2) (3) (4) (5) (6) 4 2 副井绞车房低压系统 副井绞车房辅助设备 副井井口房 矿灯房 生活室 压风机房辅助设备 空气加热室 小 计 筛分车间变电所 3 380/220 380/220 380/220 380/220 380/220 380/220 660 660 660 660 660 660 660 4 5 6 7 8 11 0.7 0.5 0.4 0.7 0.75 0.7 0.6 0.6 0.6 0.55 0.6 0.4 0.6 12 0.7 0.6 0.8 0.7 0.8 0.75 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.6 0.7 13 1.02 1.33 0.75 1.02 0.75 0.88 1.02 1.02 1.02 1.02 1.02 1.33 1.02 18 19 2×S9-500/10 2×SCB9-1600/10 (1) 筛分车间 92) (3) 5 (1) (2) (3) (4) 准备车间、矸石仓 3号转载点 小 计 装车仓变电所 装车仓 装车站 储煤场 1号转载点 4
负 荷 计 算 表
表2-1（3）
电动机 数量 电动 机工作 数 量 8 设 备 容 量 总容量 (kW) 9 55 966 520 100 55 30 30 735 124 440 564 701 330 150 工 作 电动机 (kW) 10 55 966 260 100 33 30 30 453 124 220 344 701 330 150 需要 因数 11 0.6 0.75 0.7 0.7 0.4 1 0.65 0.65 0.3 0.3 0.65 使 用 容 量 cosφ tanφ 有效的 无效的 (kW) (kvar) 14 33 499 195 70 23 12 30 330 81 143 224 210 99 98 15 34 541 172 71 20 14 31 308 71 126 197 246 116 86 总 的 (kVA) 16 736 451 298 每年 工作 时间 17 每 年 消 耗 电 量 (kW·h) 18 顺 序 号 1 (5) 6 (1) (2) (3) (4) (5) 7 (1) (2) 8 名 称 电 压 （V） 3 660 380/220 380/220 380/220 380/220 380/220 380/220 380/220 380/220 回 转 数 4 电动机 类 型 5 电动机 额 定 (容量) 6 回转 子构 造 7 备 注 2 2号转载点 小 计 瓦期抽放站变电所 瓦期抽放站 中央风井提升辅助设备 泥浆搅拌站、油脂库 坑木房、材料库 工业场地照明 小 计 矸石山变电所 矸石山皮带机 扩堆泵房 小 计 机修车间变电所 12 0.7 0.75 0.7 0.75 0.65 0.7 0.75 0.75 0.65 0.65 0.75 13 1.02 0.88 1.02 0.88 1.17 1.02 0.88 0.88 1.17 1.17 0.88 19 2×SCB9-800/10 2×S9-630/10 S9-400/10 （1） 机修厂 (2) (3) 综采设备组装试验修理间 电机车库、编网房
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负 荷 计 算 表
表2-1（4）
设 备 容 量 顺 序 号 名 称 电 压 （V） 回 转 数 电动机 类 型 电动机 额 定 (容量) 回转 子构 造 电动机 数量 电动 机工作 数 量 总容量 (kW) 9 40 30 1251 290 50 40 380 120 80 50 15 265 工 作 电动机 (kW) 10 40 30 1251 190 50 40 280 120 80 50 15 265 需要 因数 cosφ tanφ 有效的 (kW) 14 26 30 463 162 40 40 242 102 64 40 15 221 使 用 容 量 无效的 (kvar) 15 27 31 506 142 41 41 224 90 56 35 15.3 196 总 的 (kVA) 16 686 330 295 每年 工作 时间 17 每 年 消 耗 电 量 (kW·h) 备 注 1 2 3 380/220 380/220 380/220 380/220 380/220 380/220 380/220 380/220 380/220 4 5 6 7 8 11 0.65 1 0.85 0.8 1 0.85 0.8 0.8 1 12 0.7 0.7 0.75 0.7 0.7 0.75 0.75 0.75 0.7 13 1.02 1.02 0.88 1.02 1.02 0.88 0.88 0.88 1.02 18 19 S9-1000/10 2×SCB9-400/10 SCB9-400/10 （4） 备品备件库 （5） 工业场地照明 9 小 计 矿办公楼变电所 （1） 集中空调 （2） 通信、监控 （3） 场前区照明 10 小 计 综合服务楼变电所 （1） 单身宿舍 （2） 食堂 （3） 消防救护楼 （4） 室外照明 小 计
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负 荷 计 算 表
表2-1（5）
设 备 容 量 顺 序 号 名 称 电 压 （V） 回 转 数 电动机 类 型 电动机 额 定 (容量) 回转 子构 造 电动机 数量 电动 机工作 数 量 总容量 (kW) 9 318 303 30 170 821 30 90 60 7883 20543 工 作 电动机 (kW) 10 282 159 30 113 584 30 60 60 7007 18102 需要 因数 cosφ tanφ 有效的 (kW) 14 169 119 30 85 360 26 45 30 4177 3550 11699 使 用 容 量 无效的 (kvar) 15 149 105 31 75 540 27 40 31 4156 3533 12325 总 的 (kVA) 16 37 60 43 每年 工作 时间 17 每 年 消 耗 电 量 (kW·h) 备 注 1 11 (1) (2) (3) (4) 12 13 14 2 锅炉房变电所 锅炉房 日用消防泵房 工业场地照明 矿井水处理站、污水泵房 小 计 信号楼变电所 水源井变电所 通风机房辅助设备 地面低压负荷合计 计入0.85 地面高低压负荷合计 3 380/220 380/220 380/220 380/220 380/220 380/220 380/220 4 5 6 30 7 8 3/2 11 0.6 0.75 1 0.75 0.85 0.75 0.5 12 0.75 0.75 0.7 0.75 0.7 0.75 0.7 13 0.88 0.88 1.02 0.88 403 1.02 0.88 1.02 18 19 2×S9-630/10 SCB9-50/10 3×SCB9-50/10
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负 荷 计 算 表
表2-1（6）
电动机 数量 电动 机工作 数 量 8 5/2 设 备 容 量 总容量 (kW) 9 8000 8248 3500 1916 740 681 80 15165 23165 工 作 电动机 (kW) 10 3200 8248 3500 1731 740 673 80 14972 18172 需要 因数 11 0.9 0.6 0.6 0.7 0.7 0.7 1 使 用 容 量 cosφ tanφ 有效的 (kW) 14 2880 4949 2100 1212 518 471 80 9330 12210 10379 无效的 (kvar) 15 1555 3959 1848 1066 456 415 106 7850 9405 7994 总 的 (kVA) 16 每年 工作 时间 17 每 年 消 耗 电 量 (kW·h) 18 顺 序 号 1 Ⅱ 一 1 二 1 2 3 4 5 6 名 称 电 压 （V） 3 10000 660 660 660 1140 660 127 回 转 数 4 电动机 类 型 5 异步 电动机 额 定 (容量) 6 1600 回转 子构 造 7 备 注 2 井下负荷 井下高压负荷 主排水 井下低压负荷 东二（13-1）采区 接替采区 井下降温 井下大巷运输 井底车场动力 井下照明 小 计 井下高低压负荷合计 计入0.85 12 0.88 0.78 0.75 0.75 0.75 0.75 0.6 13 0.54 0.8 0.88 0.88 0.88 0.88 1.33 19
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负 荷 计 算 表
表2-1(7)
电动机 数量 电动 机工作 数 量 8 设 备 容 量 总容量 (kW) 9 43708 4769 48477 工 作 电动机 (kW) 10 36274 3855 40129 需要 因数 11 使 用 容 量 cosφ tanφ 有效的 (kW) 14 22070 17662 2377 20039 20039 101 20140 无效的 (kvar) 15 20319 16255 1128 17383 -10200 7183 1450 8633 总 的 (kVA) 16 24004 26503 21287 21912 每年 工作 时间 17 每 年 消 耗 电 量 (kW·h) 18 顺 序 号 1 Ⅲ 名 称 电 压 （V） 3 回 转 数 4 电动机 类 型 5 电动机 额 定 (容量) 6 回转 子构 造 7 备 注 2 全矿高低压负荷合计 计入重合系数0.8 选煤厂 110kV变电所10kV母线总负荷 电容补偿量 补偿后 主变损耗 110kV变电所110kV母线总负荷 吨煤电耗（不包括选煤厂） 12 0.736 0.903 0.92 13 0.486 19 2×SFZ9-20000/110 5329×410 17.7kwh/t 9
电 气 设 备 指 标 表
表2-2 电气设备指标 设备容量（kW） 工作设备容量（kW） 实际使用容量 最大有功功率（kW） 最大无功功率（kvar） 最大视在功率（kVA） 自然功率因数（cosφ） 补偿容量（kvar） 补偿后（110kV） 最大有功功率（kW） 最大无功功率（kvar） 最大视在功率（kVA） 功率因数（cosφ） 吨煤电耗（kwh/t） 17.7 矿 井 43708 36274 17662 16255 24004 0.736 -10200 20140 8633 21912 0.92 3.16 选 煤 厂 4769 3855 2377 2152 3206 0.74 -1024
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供电方案技术经济比较表
表10-3-1 编 号 工方 案 业场地 后期 主变压器 主 接 线 配电电压 下井电缆 西区供电电压 东风井供电电压 投资（万元/a） 年电能损耗（万度/a） 变电所及线路 年运行费（万元/a） 年电能损耗费 合 计 优 点 Ⅰ 2×20MVA 110/10.5kV 单母线分段 10kV 4×MYJV42-8.7/10kV 3×150 10kV 10kV 1280 176 91 79 170 投资及年运行费省，变电所占 地面积小，有利于扩建 与本矿区其它矿井配电电压（6kV）不一致 Ⅱ 3×10MVA 110/10.5kV 单母线分段 10kV 4×MYJV42-8.7/10kV 3×150 10kV 10kV 1366 161 101 73 174 投资及年运行费较省 主接线复杂，变电所占地面积大，不利于扩建，与本矿区其它矿井配电电压（6kV）不一致 各方案均未计入相同部分 Ⅲ 2×20MVA 110/6.3kV 单母线分段 6kV 6×MYJV42-6/6kV 3×240 35kV 35kV 1815 218 166 98 264 有利于6kV设备代用 缺 点 投资及年运行费较高，后期需 增加或更换3圈主变 备 注
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接下井供电，具有很好的社会和经济效益。
综上所述，本设计推荐方案Ⅰ。 二、输电线路
本矿井电源线为2回110kV线路，业主已委托××供电局设计室设计，导线截面为LGJX-150，每回全长约26.6km。目前2回线路均已施工，其中一回，××35kV变电所至矿井35kV临时变电所段已降压运行，以满足基建施工用电。
三、工业场地110kV变电所
地面110kV变电所位于工业场地东侧，进出线方便，并接近负荷中心。
本变电所为终端所，110kV出线少，故110kV侧及10kV侧主接线均采用单母线分段。
所内设SFZ9-20000/110 110/10.5kV主变压器2台，留有1台主变位置，2台主变正常分列运行，负荷率53%，保证率94%，矿井后期开拓西区（地面约4000kW、井下约5000kW）和建东回风井（约1500kW）时，必须再投入1台主变；110kV侧采用手车式SF6断路器，配弹簧操作机构，并留有1回主变2回矸石电厂接入系统1回备用间隔，以满足后期发展的要求；10kV侧采用中置移开式真空开关柜，配弹簧操作机构。所内所有断路器均为电动操作。变电所除主变采用室外布置外，其余均采用室内布置。
变电所采用微机变电站综合自动化系统，该系统集保护、远动、通讯于一体的综合自动化系统，具有保护、遥测、遥信、遥调、遥控功能，可实现对变电所进行全方位的控制和管理，实现变电所少人或无人值守，并与矿井生产监控及计算机管理系统联网。
所用电采用2台50kVA 10/0.4/0.23kV变压器互为备用。操作电源采用DC220V，100Ah铅酸免维护成套直流电源装置。
四、短路电流计算
××220kV变电所110kV母线最大运行方式系统阻抗为0.106；
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最小运行方式系统阻抗为0.2868；（Sj=100MVA）。为限制短路电流，矿井主变正常分列运行。短路电流计算见图10-3-4，计算结果见表10-3-2。
短路电流计算结果表
表10-3-2
短路点 运行方式 最 大 110kV母线路 最 小 最 大 10kV母线 最 小 6.2 112 1.37 7.74 273 141 短路电流（kA） 2.7 短路容量（MVA） 538
由以上计算，经校验，矿井地面110kV变电所10kV母线馈出的10kV交联聚乙烯铜芯电缆的最小截面为70mm2，电流互感器LZZQB6-10最小变比为100/5。
五、谐波抑制及功率因数补偿
主、副井提升机晶闸管供电装置构成供电系统的主要谐波源，使得流入电网中谐波电流及谐波电压畸变率均超过国家谐波管理规定标准，故需设置高次谐波滤波装置。
正常供电时，主、副井提升机分别运行于110kV变电所10kV侧两段母线上，通风机与副井提升机在一段运行。考虑到主井提升机启动时无功冲击较大，达9.74%，故在10kV主井段设1套动态无功补偿及滤波装置，装置容量约为15Mvar，动态补偿容量为0～10Mvar；在10kV副井段设1套静态无功补偿及滤波装置，滤波装置容量为6Mvar，并利用矿井通风机功率因数在-0.75～-1～+0.75范围内可调，相应无功功率在-1102kvar～+1102kvar范围内连续可
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调，滤波装置投运后，公共连接点上的各项谐波指标均能满足国家谐波管理标准的规定要求，补偿后矿井功率因数达到0.92。
六、单相接地电容电流的限制
本矿井为特大型矿井，10kV系统单相接地电容电流达45A，为限制单相接地电容电流，采取在10kV各段母线上设置电容电流自动跟踪补偿装置，以满足《规程》规定的要求。
第四节 地面供配电
一、工业场地
场内各车间10kV电源均由地面110kV变电所配出，对一级、二级高压负荷均采用双回路供电，并分别接于不同的母线段上。
场内低压负荷较集中的主井、副井、瓦斯抽放站、筛分车间、装车仓、锅炉房、机修厂等处设10kV变电所，对一级、二级低压负荷均采用双回路供电，并分别接于不同的母线段上。
地面生产系统由于用电负荷大，供电距离远，故地面低压除生产系统采用660V外，其余均采用380/220V。
二、场外供电
矸石山、水源井均设10kV变电所，10kV电源均引自矿井地面110kV变电所。
三、西区及东回风井场地
矿井后期西区及东回风井场地均采用10kV供电，10kV电源均引自矿井地面110kV变电所。
四、工业场地电缆敷设
场内配电均采用电缆，电缆较集中段采用电缆桥架敷设。
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第五节 井下供配电
一、井下负荷及下井电缆选择
井下-762m水平设主变电所及水泵房联合硐室，泵房内设5台主排水泵，每台泵的电动机功率为1600kW、10kV。井下正常涌水量时2台水泵工作，井下高低压计算负荷为1310kVA，10kV侧计算电流为756.4A。井下最大涌水量时3台水泵工作，井下最大计算负荷为14476kVA（不含西区负荷），10kV侧计算电流为835A。负荷统计详见主变电所负荷统计表10-5-1。
主变电所负荷统计
表10-5-1
用电地点 主排水泵 东二（13-1）采区 接替采区 井下制冷 大巷运输 井底车场 井下照明 小 计 计入重合系数0.85 设备容量 (kW) 8000 8248 3500 1916 740 681 80 2316 工作设备容量 (kW) （3200） 4800 8248 3500 1731 740 673 80 (18172) 19772 计算有功功率 (kW) （2880） 4320 4949 2100 1212 518 471 80 (12210) 13650 (10379) 11603 计算无功功率 (kvar) （1555） 2333 3959 1848 1066 456 415 106 (9405) 10183 (7994) 8656 注：括号里的数据为正常涌水负荷
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下井电缆截面的选择按表10-5-1负荷，并考虑西区大巷胶带机的用电进行计算，总负荷为15597kVA，即选用MYJV42-10kV、3×150，交联阻燃聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套粗钢丝铠装电力电缆4根，每根电缆整长1300m。
下井电缆由矿井110kV变电所10kV侧不同段母线引来。井下主变电所按下井电缆根数分成单母线自然段，其中一段作为公共母线段。当任一根下井电缆发生故障时，其余下井电缆均能满足井下最大涌水时全部负荷的用电量。
西区井下计算负荷为5000kW，井下供电由西区井筒敷设MYJV42-10kV 3×240，交联阻燃聚乙烯绝缘聚氯乙烯护套粗钢丝铠装电力电缆二根，当一回电缆故障时，另一回电缆能保证西区井下设备负荷的用电量。
二、井下供配电及电压
井下主排水泵直接由主变电所不同母线段10kV供电，大巷强力胶带运输机、采区变电所、井底车场变压器均采用10kV双回路供电，电源引自井下主变电所不同母线段。
井底车场低压设备配电电压为660V。装载设备、井底水窝水泵由井底车场动力变压器660V双回路供电，并引自不同母线段。
三、采区供电
本矿井下开拓东二（13-1）采区配备1个综采工作面、4个机械化掘进工作面和1个综掘工作面。采煤面选用MGTY500/1200-3.3综采机组，由于采煤面产量高，用电量大，为保证采煤面用电质量，工作面采用10/3.3/0.69kV三卷移动变电站供电。掘进工作面采用660V电压供电。
采区变电所双回路电源分别引自井下主变电所不同段母线。采区变电所10kV母线正常为分列运行，任一回电源电缆故障时另一回电源电缆能保证全采区的负荷用电。采煤面和综掘工作面均采用移动变电站供电。局扇供电均按“三专二闭锁”要求执行。
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四、主要电气设备选型
本矿井为高瓦斯矿井，井下主变电所内选用综合自动化保护装置的KGS1-D矿用一般型手车式高压真空开关柜25台，KGLJ-Ⅲ-32/4高压漏电监护装置一台，预留6台高压柜备用位置；选用KDC1矿用一般型抽出式低压开关柜11台，预留3台备用位置；变压器选用KS9型矿用变压器2台。
采区变电所内选用BGP47-10型高压防爆配电装置，柜内设有微电脑程序控制综合保护器。低压选用BKDZ型智能化真空馈出开关、BQZ型智能化真空磁力启动器及BQD真空磁力启动器，变压器选用KBSG型防爆变压器。
各配电点均采用BKDZ型开关及8SKC系列井下组合式防爆开关，移动变电站选用KBSGZY防爆移动变电站。
井下高、低压电缆一律选用铜芯，并满足《中华人民共和国煤炭行业MVV、MT818标准》要求的阻燃电缆。
五、井下继电保护
井下配电网路均应装设过流和短路保护装置。
井下高压电动机、动力变压器的高压控制设备应具有短路、过负荷、接地和欠压释放保护。井下由采区变电所、移动变电站或配电点引出馈电线上设短路、过负荷和漏电保护。井下主变电所的高压馈出线上，必须装设有选择性的单相接地保护装置；供移动变电站的高压馈出线上，必须装设有选择性的动作于分闸的单相接地保护装置。
井下低压电动机控制设备，应具有短路、过负荷、单相断线、漏电闭锁保护装置和远程控制装置。低压馈出线上，必须设检漏保护装置或有选择性的漏电保护装置，保护自动切断漏电的馈电线路。
六、井下接地
井下所有电气设备的保护接地装置和局部接地装置应与主接地极连成一个总接地网。接地网上任一保护接地点电阻值不超过2Ω。采区变电所（包括移动变电站），装有电气设备的硐室和所有配电点应设
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局部接地极。每一移动式和手持式电气设备至局部接地极之间的保护接地用的电缆芯线和接地连接导线的电阻值，不得超过1Ω。
在主水泵房主副水仓中各埋设一块1250×600×5镀锌钢板作主接地极，并与各配电点的局部接地装置连接。
七、井下照明
井下照明采用BZX-4-C型防爆照明综合装置，照明灯具选用节能型DSC2×9/127Y（A）荧光灯，照明电压为127V，照明电源分别引自就近的变电所和动力配电点。
第六节 安全生产监控及矿井自动化
安全生产监控及矿井自动化部分是现代化矿井的核心。为把刘庄矿井建成国内领先世界一流的高产高效现代化矿井，就必须提高安全生产监控及矿井自动化的水平。本设计要求实现的目标是：在生产设备质量可靠、环境条件允许、生产机构和管理水平配套的情况下，逐步做到井下除掘进头以外的所有电气设备均能在地面调度中心集中控制和监视，井下各系统的控制可实现无人值守，仅有巡检工进行巡视和维护，巡检工可以就地紧停现场设备或根据现场情况向地面调度中心汇报需要起停哪些设备，但设备的起停是由调度员根据总体情况来确定和操作的；对地面各车间除副井绞车房、锅炉房和瓦斯抽放站外，均可实现无人值守，设备的控制和监视均在调度中心进行，实现全矿的管控一体化。为便于调度和控制，根据各子系统的性质和功能把整个矿井的综合监测监控系统划分为四大系统，即安全监控系统、生产监控系统、电力调度系统和矿井地面消防监视系统。各系统通过各自独立的通讯干缆连接各自的子系统，在矿井调度中心有相对独立的控制和显示终端，利用计算机应用、传感器测量以及信息传输和控制技术对各系统的设备和参数进行集中控制和监视。再通过联网统一纳入到上一级网络。矿井综合自动化系统见图10-6-1。
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一、矿井安全监控系统
安全监控系统包括与矿井安全有关的各子系统，主要是井下环境参数的监测和相关设备的闭锁控制，以及井下排水系统、矿井通风系统、束管监测系统、瓦期抽放站、井下防灭火系统等。
矿井安全监控系统由地面中心站，现场分站、安全生产参数传感器、断电仪、报警器以及信息传输介质、网络通讯接口等组成。对矿井生产环境中影响安全生产的参数和设备进行自动检测和闭锁控制，并在地面中心站计算机上进行集中显示、报警、记录和自动报表等，以提高矿井生产的安全性和自动化水平。主要检测的参数有瓦斯浓度、风速、负压、温度、一氧化炭浓度、风门开关状态、风筒开关状态、煤仓煤位、井下水仓水位等。同时在调度室能够对井下排水系统、矿井通风系统的设备进行集中控制，对瓦斯抽放站和束管监测系统的设备运行状态和参数进行监视。
安全监控设备必须具有故障闭锁功能：当与闭锁控制有关的设备未投入正常运行或故障时，必须切断该监控设备区域的全部非本质安全型的电源并闭锁；当与闭锁控制有关的设备工作正常并稳定后，自动解锁。系统同时具备甲烷断电仪和甲烷风电闭锁装置的全部功能，既使主机或传输电缆发生故障时，局部系统仍能保持就地处理功能，即当瓦斯超限时，仍能实现断电闭锁。当电网停电后，系统必须保证正常工作，时间不小于2小时。
井下排水系统、矿井通风系统、束管监测系统、瓦斯抽放站等系统各自的监控系统见相关章节的说明。
二、矿井生产监控系统
生产监控系统包括煤流系统（即采煤工作面自动化系统、运煤皮带系统、主井提升系统、主井地面生产系统、装车系统、煤量计量系统）；矸石流及辅运系统（即掘进工作面设备系统、运矸皮带系统、风井矸石提升系统、地面排矸系统、轨道运输系统、副井提升系统）；以及矿井压风系统、降温系统、地面水处理系统、锅炉房控制系统等。
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矿井生产监控系统由地面中心站、现场分站、信息传输介质、网络通讯接口等组成。对生产监控系统范围内的各子系统（副井提升系统和锅炉房控制系统除外）的设备能够在调度中心进行集中控制和监视，对副井提升电控系统和锅炉房控制系统能够集中监视。
1．采煤工作面自动化系统
采煤工作面自动化是当今现代化矿井完全实现自动化最关键和困难的环节，因为此系统不仅对采煤工作面的设备和电控系统的可靠性和先进性要求非常高，而且对工作面的地质条件和管理水平要求的也很高。
工作面自动化系统可以根据不同的水平来设计。较低水平的控制系统是双向邻架单一控制，然后扩展到自动排序、成组控制、成组推移、组合功能等，这些功能可以不需要主控台，仅通过安装在支架上的电液控制器的设定就可完成。自动化程度较高的控制模式是连接采煤机输入的信息，对采煤机支架等进行连续跟踪控制，本次设计决定选用此种控制系统，在下顺槽增加一台PM4电液控制器来输入采煤机的数据，可以在瞬时间内就把采煤机的准确位置传输给工作面液压支架内的PM4电液控制器（SCU），这一功能可以自动启动，也可选用红外线系统来启动，并在现场顺槽内安装一个主控台进行就地控制和显示，同时将相关信息纳入生产监控系统的网络，在地面调度室由生产监控系统的操作显示终端进行集中控制和显示。显示的工作面主要数据有：
a．工作面的布置，包括液压支架、工作面输送机和滚筒采煤机的位置。
b．每台液压支架的立柱压力。 c．工作面输送机的现有载荷。 d．液压支架的动作。 2．井下胶带运输系统监控
本矿井选用KJD2型矿用胶带监控系统对井下5条运煤皮带和5
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条运矸皮带进行监测和控制。控制系统由KJD2主站KJ2002分站及检测传感元件组成。控制分站安装于胶带机现场，完成对胶带机的信号检测和执行控制，每个分站可以对相应的胶带机进行单独控制。主站设于井下集中控制室内，以手动或自动方式对胶带运输系统的工作状态、故障性质、故障地点、煤仓煤位、运煤量等重要信息进行显示，并能遥控胶带机、给煤机等设备的开停和相关皮带之间的闭锁控制。每条皮带主要的检测保护有：胶带速度、胶带跑偏、紧急闭锁、物料探测、设备开停、烟雾、料位、运煤量及温度保护、灭火洒水保护、防尘洒水保护、断带保护、撕裂保护等。
井下胶带运输监控系统见图10-6-2。
矿井生产监控系统范围内的其他各子系统的电控见相关章节的说明。
3．矿用人员安全检测系统
本设计选用KJ69型矿用人员安全检测系统，可实现查询当前井下人员和车辆的数量及分布情况，查询任一指定井下人员和车辆在当前或指定时刻所处的区域；查询任一指定井下人员本日或指定日期的活动踪迹。在井下一些重要硐室、危险场合（如盲巷等）配备RFID识别器和语音站可有效地阻止人员违章进入，并将违章人员记录在案；班末清点时，如发现人员丢失则报警；或者发现人员在井下超过给定时间，自动报警提示并提供相关人员的名单等信息；可对事故现场人员进行搜寻和定位搜寻，以便及时救护；可对井下人员进行下井次数、时间等多种分类的统计，便于考核。
三、电力调度系统
电力调度系统的范围包括矿井地面110kV变电所、地面各级变电所、井下中央变电所、采区变电所等。由地面中心站、现场分站、信息传输介质、网络通讯接口等组成。利用计算机应用、信息传输、现代控制和传感技术对矿井电力系统范围内的各子系统的设备在调度室对应的上位机上进行集中控制和监视。要求具有以下功能：
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1．实时采集与上传井上和井下各级变电所、移动变电站3kV以上馈电开关的电压、电流、功率因数等电气参数。
2．地面110kV变电所内的所有开关、地面各车间变电所的进线开关、井下中央变电所的所有开关、采区变电所的所有开关等在调度室上位机上能够远程合/分闸。
3．在调度室上位机上能够监视各变电所的短路、漏电、接地、过流、欠压、缺相等保护，并对其进行报警。
4．在条件成熟时也可将控制网络扩展到低压系统。 四、消防监视系统
消防系统包括消防泵站、喷淋系统、火灾报警及联动等，这些都是在矿独立的消防中心进行控制和显示，详见刘庄矿消防设计。
在矿调度室设置一个消防监视站与消防中心联网，把消防系统重要的信息在消防监视上位机上进行显示。
第七节 通信调度及信息管理系统
一、通信调度
（一）通信网络、通路组织及传输方式
根据淮南新集矿区通信工程初步设计审定意见和《关于建设新集矿区专用网的技术协议》，新集矿区已建设成以公司通信中心为交换调度汇接中心的矿区专用通信网，并以端局的方式接入淮南市凤台本地网，刘庄矿井通信站作为矿区专用通信网的一个通信支所，它与公司及公司下属其它单位的话务往来以及市话、长话等业务均由矿区通信中心汇接集中受理，矿井内部话务由本矿井交换机受理。
根据新集矿区通信网的发展规划以及刘庄矿井在数据、语音、视频方面的业务需求，考虑当今通信网络的发展趋向，本设计在刘庄矿井通信站与总公司通信中心间拟建SDH同步数字传输网，采用光缆传输。光缆中除传输生产、安全、运销调度电话和行政电话等语音信
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号外，还利用不同的芯线传输计算机网络信息，工业电视、有线电视及视频会议信息，矿井通信系统见图10-7-1。设计在矿井通信站与新集通信中心分别配置ZXSM-150光同步数字终端复用与分插复用设备，连接接入设备、交换设备，形成传输通路。为了与新集通信中心现有通信设备配套兼容、维护管理方便、建议该部分设备由新集通信中心统一购置。通信工程初期按2×2Md/s数字中继配置，矿区通信中心至公用网的中继扩容与本地网发展相一致。
（二）行政电话与生产调度通信系统
为与矿区通信设备一致，行政电话拟选用西门子程控数字电话交换设备，型号为Hicom 350E，初装容量500门，并考虑本矿井建设发展的需要，留有扩展余地。系统中继入网采用DOD1+DID全自动直拨出入方式，配置信令类型为中国1号信令（随路信令）。
生产调度选用容量为250门DDK系列矿用程控电话调度系统，矿井重要生产及管理岗位设置生产调度电话。调度交换机的数字中继通过2M同轴数据线与行政交换机的数字中继连接，并通过SDH数字信道接入矿区调度通信系统。
（三）电力调度
矿井110kV变电所与主、副井绞车房、压风机房、扇风机房和下级变电所间的电力调度通过生产调度电话实现。
矿井110kV变电所与××220kV变电所间电力调度通信采用光缆及电力载波两种通信方式。
（四）井下运输调度通信
井下运输调度通信选用矿用机车无线电通信系统，实现地面调度中心、井下机车调度室和蓄电池机车司机之间的相互通信联络。
（五）直通电话
矿井地面防火灌浆站与井下灌浆点之间；综采面与地面调度中心；副井提升的井底—井口—提升机房之间；主井提升的装载点—卸载点—提升机房之间；矿山救护队与矿调度中心以及其他局部电话联系紧
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密的生产环节间均设有直通电话联系。
（六）通信线路
矿井通信站至××变电所通信站通信线路采用16芯OPGW复合光缆沿本矿井变电所至张集变电所110kV线路杆塔架空敷设，××变电所通信站至××通信中心通信线路采用12芯ADSS全介质自承式光缆，利用已有35kV线路电杆架空敷设。其中有线电视、工业电视各占一芯，语音通信、计算机网络通信各用两芯、电力调度语音及数据各占两芯。
（七）通信线网
工业场地通信线网主要采用HYA型铜芯塑料绝缘电话电缆沿桥架架空敷设。
综合服务区通信线网在工业场地内沿电缆桥架架空敷设，出工业场地围墙采用穿管直埋敷设。
井下通信电缆选用铜芯阻燃型护套电缆，矿井主、副井筒各敷设一根HUYVA39-80×2×0.8井筒电缆至-750m水平井底车场，两根井筒电缆间设一根HUYVA-80×2×0.8通信联络电缆，以保证重要用户在电缆故障或维修情况下通信畅通。引至采区的通信电缆由井底车场分线盒引出。
二、信息管理系统
现代化的矿井，需要先进的管理思想，高效务实的组织结构，畅通无阻的信息流通和反馈；企业资源的优化配置，需要对资源存量、资源流动趋势和调控资源达成目标的信息进行收集、整理、分析、预测和控制；企业决策者做出正确的决策需要真实、准确、及时的辅助信息。信息只有在传播、处理、提炼的过程才有价值，网络连接计算机构成信息流通的通道。因此要实现刘庄矿井的全面信息化，首先要建立信息传输通道即计算机网络，再在此基础上完成各种信息的采集、整理、分析与处理。
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（一）设计原则
在进行矿井网络组建及其信息管理系统的规划时，遵循数字化、高速化、智能化、个人化、标准化、安全可靠、易扩充升级的设计原则，并充分考虑公司信息化总体规划及矿区计算机网络建设现状，实行“效益驱动、总体规划、分步实施、重点突破”的指导思想，力求把本矿井建设成为国内一流、世界领先水平的矿井。
（二）网络组建
网络结构采用10M/100M/1000M以太网树型拓扑结构，上联1000M，进各楼宇、厂房100M，至各信息点10M/100M。核心层采用具有路由功能的三层交换机，通过路由器上联公司广域网，并通过公司信息中心接入国际互联网。下联综合自动化系统各台监控主机（生产监控、安全监控、电力监控、消防监视主机）、行政电话系统及调度电话系统工作站、工业电视视频服务器、视频会议服务器以及行政办公楼、生产办公楼、综合服务楼、化验楼、各厂房等信息点。应用系统采用多层技术架构，将应用服务器、数据服务器、WEB服务器分离，中心两台数据库服务器采用高可靠性集群并配置磁盘阵列，正常运行状态下，一台为活动状态，一台为备份状态。异常时，活动主机上的应用全部切换至备份主机。矿井信息管理系统网络拓扑图见图10-7-2。
（三）软件平台
系统采用当前最先进的浏览器/WEB服务器模式，将传统的运行在客户端的应用软件移植到服务器端。用户完全可以通过操作系统所带的浏览器执行应用程序，而无需在客户端安装任何软件。这既降低了网络使用成本，又使得操作变得极为简便。
（四）系统组成
本矿井信息管理系统的信息源来自全矿井生产、安全、电力、消防监测控制系统及人、财、物、产、供、销等各方面的信息，它由信
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息管理应用系统、综合自动化系统、语音通信系统、视频系统、智能工广及楼宇系统组成。其中信息管理应用系统包括生产管理信息系统、安全管理信息系统，企业经营管理信息系统、电子商务应用系统。详细系统组成见图10-7-3。
（五）系统目标
本矿井信息化建设的总目标是以先进的管理思想为指导，以成本控制为核心，以信息技术为支撑，实现企业物流与资金流的双闭环控制。并建立以物流、资金流、信息流为一体的管理体系，为经营管理提供决策支持，大幅提高企业管理水平；建立以市场为导向、以客户为目标的销售体系，形成“以我为主，归我管理，由我调控”的销售网络，全面提升对市场的控制力。
（六）系统功能
1．综合自动化系统：实现以矿调度为中心的安全生产指挥系统，调度指挥员根据全矿井监测监控子系统提供的动态实时图形、文字、数据及视频、语音信息，及时有效的指挥控制生产。详见本章第六节说明。
2．企业经营管理信息系统：实现企业经营管理的信息处理自动化，提高整个煤矿经营管理信息的反馈速度，实现对信息的动态跟踪与控制，为领导决策提供依据，从宏观上实现企业资源的优化配置。
3．生产管理信息系统：实现生产现场的信息处理自动化，提高对现场生产信息的综合处理能力和反馈速度，从微观上保证生产资源的有效利用。
4．安全管理信息系统：提高对生产现场监控能力，能对来自不同信息源的安全信息进行综合管理和分析，实现对生产现场安全信息的快速反馈、动态管理与控制。
5．电子商务应用系统：实现企业形象宣传、新闻动态、网上采购、网上招标、网上招聘、网上销售、商贸活动、广告服务、客户服务中心等功能。通过互联网，以最快的速度为用户提供服务，密切合
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作伙伴关系，建立忠诚的用户群。
（七）系统实施
本系统按系统结构从底层到高层分四部分实施，第一部分是综合自动化系统的网络建设并实现全矿井生产、安全、电力、消防等系统的监测监控及其信息数字化。这是本矿井信息化建设的基础，也是难点，周期较长，可随着矿井各监测监控系统的建设逐步实施、逐步完善。第二部分是矿内局域网的建设，局域网的组建应在矿井建设的初期进行，综合布线系统要在行政、生产办公楼施工时穿管预埋，在矿井建设期间就实现人、财、物以及工程项目管理的信息化。并利用计算机网络和第一部分的成果逐步实现矿井生产、安全、经营管理的信息化。第三部分是本矿局域网与总公司广域网络互联，这一部分应与刘庄矿井局域网的建设同步进行，实现公司及下属单位内的信息资源共享，为公司高层领导的远程调度指挥及决策提供依据；第四部分是通过总公司信息中心网络接入国际互联网，建立本矿井自己的网站，开展电子商务。这一部分是树立企业形象、建立良好的供销网络，适应加入WTO后的国际化市场并提高竞争力的关键，应由公司统筹考虑，建议应在矿井投产的前期组织实施。
三、调度中心
调度中心站是调度监控系统的核心，也是矿井的生产指挥中心。综合自动化系统中安全监控、生产监控、电力监控、消防监视系统工作站及相应传输接口均汇集于此，并包括调度通讯系统的调度显示端、操作触摸屏及LED电子显示屏；工业电视系统的电视墙及大屏幕投影显示系统。调度人员在此根据来自现场的各种信息实现全矿井生产的集中调度指挥。
四、信息中心
信息中心是信息管理系统的核心，核心层交换机、应用服务器、数据库服务器、WEB服务器、视频服务器、网络管理工作站、磁盘阵列及网络打印机均汇集于此。综合自动化系统中各台监控主机通过
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核心交换机与数据库服务器进行通讯，实时交换数据，除自动采集的数据外，还有各科室、车间人员通过各自的信息终端手工录入的数据，并通过局域网传输至数据库服务器，所有有关生产、安全、电力、消防及产、供、销、人、财、物方面的数据经相应的服务器端软件处理后在客户端通过浏览器软件变成界面友好的动态直观的图形、报表、文字信息，供矿领导及各职能科室随时获取，并及时准确的做出相应的决策。
第八节 铁路通信、信号及电力
（一）通信 1．通信网构成
矿井铁路专用线在××车站接轨。
矿井装车站设列调、货调、各站、养路、闭塞电话及自动电话。车站通信机械室内设有ONU设备，该站通过光缆从颍上车站接入原SDH环，要求从蚌埠提供一个2M资源。ONU设备由××网管台统一管理。本通信网能为矿井直接办理货运业务提供丰富的数据接口。
矿井装车站信号楼内设JHT型18门电话集中机设备一套，完成站场通信业务的要求。
矿井装车站内设有TW-43车站电台，以方便调度所与值班员联系。
2．通信线路
××站与矿井装车站之间，埋地敷设一条铠装四芯单模光缆，沿铁路专用线敷设。为满足信号闭塞线的需要，与四芯光缆同沟敷设一条HEQ22-1×4×0.9低频对称电缆。
矿井装车站信号楼内设有LCF24充气机向××车站方向单向充气维护。
××站通信工程的改扩建设计由××铁路分局确定。
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3．通信建筑及定员
矿井装车站内通讯设备及区间电缆线路的维护，由××车站通信（电缆）工区管辖。增设建筑面积50m2，增加劳动定员4人。
（二）信号 1．信号设备
矿井装车站站场设有到发线、装车线、材料线和机待线。 矿井与××站之间，列车送空取重作业按行车办理。矿井装车站选用铁道部6502大站电气集中设备，区间闭塞有用铁道部64D继电半自动闭塞装置。有条件时装车站也可选用微机联锁设备。
装车站内选用ZD6型电动转辙机及透镜式色灯信号机等设备。 由于专用线的接入，××站站内信号装置应相应改动，其设计将由××铁路分局确定。
2．行政区划分、定员及生产建筑
矿井装车站信号楼内设信号工区，其建筑面积为70m2，劳动定员为5人。
（三）电力 1．设备选择
信号及通信设备的供电按一级负荷考虑。信号主电源由30kVA信号专用变压器供给。站场配电及照明电源引自附近车间变电所低压侧，并作为信号设备的备用电源。
站场照明线路沿线路外侧埋地敷设，选用VV22-1000，4×16mm2电力电缆。咽喉区及调车作业繁忙的地段采用投光灯杆塔。照明线路应满足调车作业的建筑限界和照明照度的要求。
2．行政区划分和定员
矿井装车站电力设备的维护，可由××车站电力工区管辖。增设建筑面积30m2，增加劳动定员2人。
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