CN112615336B - 一种井下跨中段配电系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种井下跨中段配电系统及方法，属于地下采矿领域。针对现有技术中井下跨中段配电系统在运行过程中可能发生电缆因自重而坠落的安全问题，本发明提供一种井下跨中段配电系统及方法，该配电系统包括电缆通道、电缆夹持悬吊装置；所述电缆通道设置在保安矿柱内，所述电缆夹持悬吊装置设置在电缆通道口上方，用于夹持和悬吊穿过的电缆。该技术方案突破了井下空间限制，缩短了配电线路长度，减小了配电系统始端到末端的压降；同时，利用电缆夹持悬吊装置将电缆敷设在保安矿柱内，避免自重或外力造成电缆受损，保证配电系统安全可靠地运行。

Description

一种井下跨中段配电系统及方法

技术领域

本发明属于地下采矿领域，具体涉及一种井下跨中段配电系统及方法。

背景技术

我国井下矿山大型化、机械化、数字化、智能化绿色开采已成为矿山建设的重要发展方向，电能作为可再生清洁能源，在井下矿山生产中逐步替代柴油、动力压风等，需求量日益增加。井下生产配电系统主要采用点状配电方案，即电力系统自井下变电所以辐射状向外分配电能，以此形成一个以变电所为中心的点状配电网。电缆自负载变压器接出后，沿井下巷道敷设延伸到各中段用电点，在用电点设置配电柜，供井下设施设备使用。

供配电系统中，为了保证用电设备的正常运行，线路的电能损耗引起的电压降低不能超过5％。受井下空间限制，沿巷道敷设电缆往往造成输电距离长，压降过大，造成了供电成本高、电力损耗大、影响设备使用寿命。且井下环境复杂，电缆敷设在巷道内，受爆破、片帮、机械撞击等因素影响，容易造成电缆损伤，引发供配电系统故障或安全事故。

中国专利申请，申请号CN201910673966.4，公开日2019年10月22日，公开了一种矿山井下深孔敷设电缆的方法，包括以下步骤：在上下两个中段之间钻一个连通上下两个中段的深孔，在上中段设置绳盘、支架和绞车，在支架上设置两个导向滑轮，准备钢丝绳和若干卡夹，通过卡夹将电缆与钢丝绳连接，将钢丝绳和电缆分别绕在不同的导向滑轮上，将钢丝绳从深孔中放下从而使得电缆也从深孔中放下进入下中段，将电缆敷设到指定的地点，之后在上中段靠近绞车的一侧的顶部打悬吊眼，在悬吊眼内安装固定环，将钢丝绳切断后用卡夹将钢丝绳与固定环连接。该方法虽然缩短了电缆敷设的距离，但是，只依靠钢丝绳的悬吊不能完全避免电缆因自重过大而坠落损坏的风险，而且通过深孔敷设电缆只能适用于单根或少量电缆敷设，当电缆数量增加时，深孔尺寸过小无法满足多根电缆的敷设。

发明内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术中井下跨中段配电系统在运行过程中可能发生电缆因自重而坠落的安全问题，本发明提供了一种井下跨中段配电系统及方法，它可以实现井下跨中段配电系统降低电缆敷设成本的同时保证系统更加安全可靠地运行。

2.技术方案

为解决上述技术问题，本发明公开一种井下跨中段配电系统，包括电缆通道、电缆夹持悬吊装置；所述电缆通道设置在保安矿柱内，所述电缆夹持悬吊装置设置在电缆通道口上方，用于夹持悬吊穿过的电缆，电缆穿过电缆通道后分别连接变电所和配电柜。

进一步地，所述电缆夹持悬吊装置包括电缆夹、夹持支架、底座支架、悬吊支架；所述底座支架安装在电缆通道口上方，夹持支架水平固定在底座支架上，所述夹持支架上还固定有至少一个电缆夹，所述悬吊支架垂直固定在底座支架上。

进一步地，所述电缆夹包括第一夹持件和第二夹持件，第一夹持件与第二夹持件之间通过螺栓进行连接。

进一步地，所述电缆夹持悬吊装置还包括悬吊横梁、套管；所述悬吊横梁安装在悬吊支架之间，所述套管套装在悬吊横梁上，在下放过程中作为滑轮使用。

进一步地，所述电缆夹持悬吊装置还包括钢丝绳，所述钢丝绳在下放电缆完成后缠绕在悬吊横梁上，并用绳卡固定。

进一步地，所述电缆夹持悬吊装置还包括吊装夹具，所述吊装夹具由电缆夹、板式绳夹、螺栓组成，板式绳夹安装在电缆夹一侧，用两根螺栓紧固，并将电缆与钢丝绳固定在一起。

进一步地，所述电缆通道为电缆孔或电缆井，所述电缆孔适用于单根电缆敷设，电缆井适用于多根电缆敷设。

一种井下跨中段配电方法，包括以下步骤：

步骤100，施工电缆通道：在保安矿柱内开凿电缆孔或电缆井，单根电缆开凿电缆孔，多根电缆开凿电缆井；

步骤200，安装电缆夹持悬吊装置：在电缆孔或电缆井的四周施工锚杆，锚杆布置在电缆夹持悬吊装置的边角处并与电缆夹持悬吊装置焊接固定；

步骤300，敷设电缆：电缆一端与悬吊钢丝绳采用绳卡固定后放入电缆孔或电缆井，悬吊钢丝绳缠绕套管后缓慢下放电缆，下放过程中间隔地在悬吊钢丝绳与电缆之间设置绳卡固定，下放到位后，悬吊钢丝绳上端用绳卡固定在悬吊钢梁上。

进一步地，所述步骤100中，所述电缆孔为垂直深孔，采用深孔钻机开凿，孔深按照水平分层高度确定；每个电缆孔可敷设一根电缆，敷设多根电缆时平行开凿多个电缆孔。

进一步地，所述步骤100中，所述电缆井为垂直天井，采用天井钻机施工，井深按照水平分层高度确定；电缆井用于满足多根电缆在同一井内敷设。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

采用在保安矿柱内开凿电缆通道的方法，突破井下空间的限制，供配电不受巷道长度制约，减小了输电距离，降低了电缆敷设成本，节约了电力输送能耗。电缆夹持悬吊装置的运用避免了电缆在供电过程中因自重过大而发生坠落损坏的安全风险。电缆敷设在保安矿柱内，还可以避免爆破作业、车辆通行、片帮冒顶等造成的电缆受损，保障了配电系统安全可靠性地运行。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的电缆夹持悬吊装置示意图；

图3为本发明的方法流程图；

图中标号说明：1.变电所，2.多根电缆，3.电缆通道，4.保安矿柱，5.电缆夹持悬吊装置，501.单根电缆，502.电缆夹，503.夹持支架，504.螺栓，505.吊装夹具，506.绳卡，507.底座支架，508.悬吊支架，509.悬吊横梁，510.套管，511.钢丝绳，6.配电柜。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体的实施例对本发明作详细描述。

实施例1

如图1所示，本发明公开一种井下跨中段配电系统，包括电缆通道3、电缆夹持悬吊装置5。电缆通道3施工在保安矿柱4内，当敷设单根电缆时，电缆通道3采用电缆孔，电缆孔采用深孔钻机施工，孔径一般为φ95mm～φ165mm，孔深一般为10m～90m；当敷设多根电缆时，电缆通道3采用电缆井，电缆井采用天井钻机施工，直径一般为φ1.2m，井深一般为10m～80m；电缆夹持悬吊装置5位于上分层水平的巷道内，且安装在电缆通道3上口；另外，变电所1位于下分层水平的巷道内，配电柜6安装在上分层水平用电点附近的巷道内，电缆敷设完成后，电缆的输入端接入变电所1，电缆的输出端接入配电柜6。该配电系统突破了井下空间限制，缩短了配电线路长度，减小了配电系统始端到末端的压降。同时，利用电缆夹持悬吊装置将电缆敷设在保安矿柱内，避免自重或外力造成电缆受损，保证配电系统安全可靠地运行。

由图2所示的电缆夹持悬吊装置示意图看出，本发明包含的电缆夹持悬吊装置5由电缆501、电缆夹502、夹持支架503、螺栓504、吊装夹具505、绳卡506、底座支架507、悬吊支架508，悬吊横梁509，套管510，钢丝绳511组合构成。所述底座支架507由槽钢或工字钢焊接而成，大小以最小边大于电缆通道直径为宜，固定在巷道底板上。所述夹持支架503为镀锌角钢，两端开孔，用螺栓504平行固定在底座支架507上，间距略大于电缆夹502的长度。所述悬吊支架508为镀锌角钢，下端焊接固定在底座支架507上，上端安装圆钢作为悬吊横梁509，横梁上安装无缝钢管作为套管510。悬吊横梁509用于电缆下放后固定悬吊钢丝绳511，承受电缆501的重量；套管510还可以在下放过程中作为钢丝绳滑轮使用，可保证电缆501匀速下放。电缆501下放到位后，钢丝绳511缠绕在悬吊横梁509上，并用绳卡506固定。所述电缆夹502一般选用长方形电缆夹，橡胶或尼龙材质，避免电缆下放过程中造成外皮划伤。所述钢丝绳511为一般采用直径10mm～20mm普通钢丝绳，依据电缆悬吊长度及电缆型号计算悬吊重量，承重系数5倍以上。所述吊装夹具505由电缆夹、板式绳夹、螺栓组成。板式绳夹采用镀锌扁钢两端开孔制作而成，安装在电缆夹一侧，用两根螺栓紧固，将电缆与钢丝绳固定在一起，从而实现悬吊功能。该技术方案解决了井下跨中段配电系统在运行过程中可能发生电缆因自重而坠落的安全问题，还能满足不同规格电缆的施工要求，突破井下空间的限制，供配电不受巷道长度制约，减小了输电距离，降低了电缆敷设成本，节约了电力输送能耗；还可以避免爆破作业、车辆通行、片帮冒顶等造成的电缆受损，保障了配电系统安全可靠性地运行。

实施例2

具体施工前，需要先建设变电所，为了保证配电线路末端的设备正常工作，保证其工作电压对始端的电压偏移在允许值内，首先要统计确定井下用电设备的功率、电压范围以及作业区域，在保证配电线路末端的电压偏差在允许值内的基础上，按照统计结果选取合理位置设置井下变电所，确定变电所容量；其次，依据电缆型号计算电压降在允许之内时的配电线路长度，并以此来合理确定单个变电所的配电范围；最后在选取的位置处建设变电所。

如图3所示，一种井下跨中段配电方法包括以下步骤：

步骤100，施工电缆通道。根据变电所及用电设备在井下各水平分层的空间关系，以及井巷工程的现状，上下对照，在保安矿柱内选定合理位置开凿电缆通道。电缆通道可采用电缆孔或电缆井两种形式，按照敷设电缆数量的多少，可灵活应用，单根电缆采用电缆孔敷设，多根电缆采用电缆井敷设。所述电缆孔一般为垂直深孔，采用深孔钻机开凿，孔径一般为

孔深按照水平分层高度确定，一般为10m～90m。每个电缆孔可敷设一根电缆，需要敷设多根电缆时，可平行开凿多个电缆孔，电缆孔间距一般为0.3m～0.5m。所述电缆井适用一般为垂直天井，采用天井钻机施工，直径一般为/>

井深按照水平分层高度确定，一般为10m～80m。电缆井适可满足多根电缆在同一井内敷设。通过电缆孔或电缆井敷设电缆，避免了电缆在巷道敷设时，上下水平分层联络巷道距离较远，造成配电线路过长而造成的压降问题。

步骤200，安装电缆夹持悬吊装置：由于电缆在电缆孔或电缆井内敷设，垂直高度较高，电缆自重较大，为避免电缆在自重载荷下遭受破坏，同时固定电缆，保证其不会在孔内坠落，需要在孔口安装电缆夹持悬吊装置。当采用电缆孔敷设电缆时，电缆夹持悬吊装置外形尺寸按照0.5m×0.4m×0.5m(长×宽×高)制作；当采用电缆井敷设电缆时，电缆夹持悬吊装置外形尺寸按照1.5m×0.4m×0.5m(长×宽×高)制作。所述的底座支架507采用槽钢制作，焊接成井字形，固定在电缆通道上口；夹持支架503采用角钢制作，两端开孔，用螺栓504固定在底座支架507上，角钢间距以略大于电缆夹502长度为宜；悬吊支架508采用角钢制作，角钢下端焊接固定在底座支架507上；悬吊横梁509采用圆钢制作，安装在悬吊支架508上；套管510采用无缝钢管制作，套在悬吊横梁509上；吊装夹具505由电缆夹、板式绳夹、螺栓组成。板式绳夹采用镀锌扁钢两端开孔制作而成，安装在电缆夹一侧，用两根螺栓紧固，将电缆与钢丝绳固定在一起，从而实现悬吊功能。悬吊钢丝绳511采用普通钢丝绳，电缆下放时，悬吊钢丝绳511与电缆501用吊装夹具505固定缓慢下放，每下放3m用吊装夹具505固定一次，电缆下放到位后，钢丝绳511绕在悬吊横梁509上，用绳卡506固定，电缆501用两对电缆夹502夹持，电缆夹502交错叠放在夹持支架503上，多根电缆敷设时，电缆夹502可紧密排列，也可留有间隙。

步骤300，敷设电缆：从井下变电所负载变压器接电后，电缆通过步骤200施工在保安矿柱内的电缆孔或电缆井敷设，敷设时采用电动卷扬机辅助下放，电缆一端与悬吊钢丝绳采用绳卡固定后放入电缆孔或电缆井，悬吊钢丝绳在套管上缠绕2～3圈后连接在卷扬机上，然后开动卷扬机，套管转动，缓慢下放电缆；电缆下放过程中由悬吊钢丝绳承重，每下放3m，悬吊钢丝绳与电缆设置绳卡固定，固定时电缆外侧用橡胶片保护，防止电缆破损；电缆下放到位后，悬吊钢丝绳末端用绳卡固定在悬吊钢梁上。电缆进入上下水平分层巷道，再通过巷道敷设到用电点附近。

电缆敷设完成后，开始接线工作；电缆始端接入下水平分层的变电所内，末端连接配电柜，供用电设备使用。

以上示意性地对本发明创造及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，在不背离本发明的精神或者基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。附图中所示的也只是本发明创造的实施方式之一，实际的结构并不局限于此，权利要求中的任何附图标记不应限制所涉及的权利要求。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本专利的保护范围。此外，“包括”一词不排除其他元件或步骤，在元件前的“一个”一词不排除包括“多个”该元件。产品权利要求中陈述的多个元件也可以由一个元件通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。

Claims (5)

1.一种井下跨中段配电系统，其特征在于：包括电缆通道和电缆夹持悬吊装置；所述电缆通道设置在保安矿柱内，用于连通上下两层巷道；所述电缆夹持悬吊装置设置在电缆通道口上方，用于夹持和悬吊穿过的电缆，电缆穿过电缆通道后分别连接变电所和配电柜；所述电缆夹持悬吊装置（5）包括电缆夹（502）、夹持支架（503）、底座支架（507）和悬吊支架（508）；所述底座支架（507）安装在电缆通道口上方，夹持支架（503）水平固定在底座支架（507）上，所述夹持支架（503）上还固定有至少一个电缆夹，所述悬吊支架（508）垂直固定在底座支架（507）上；所述电缆夹持悬吊装置（5）还包括悬吊横梁（509）、套管（510）；所述悬吊横梁（509）安装在悬吊支架（508）之间，所述套管（510）套装在悬吊横梁（509）上，在下放过程中作为滑轮使用；所述电缆夹（502）包括第一夹持件和第二夹持件，第一夹持件与第二夹持件之间通过螺栓进行连接；所述电缆夹持悬吊装置（5）还包括钢丝绳（511），所述钢丝绳（511）在下放电缆完成后缠绕在悬吊横梁（509）上，并用绳卡（506）固定；所述电缆通道为电缆孔或电缆井，所述电缆孔用于敷设单根电缆，所述电缆井用于敷设至少两根电缆。

2.根据权利要求1所述的一种井下跨中段配电系统，其特征在于，所述电缆夹持悬吊装置（5）还包括吊装夹具（505），所述吊装夹具（505）由电缆夹、板式绳夹、螺栓组成，板式绳夹安装在电缆夹一侧，用螺栓紧固，并将电缆与钢丝绳固定在一起。

3.一种基于权利要求1或2所述井下跨中段配电系统的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤100，施工电缆通道：在保安矿柱内开凿电缆孔或电缆井，单根电缆开凿电缆孔，多根电缆开凿电缆井；

步骤200，安装电缆夹持悬吊装置：在电缆孔或电缆井的四周施工锚杆，锚杆布置在电缆夹持悬吊装置的边角处并与电缆夹持悬吊装置焊接固定；

步骤300，敷设电缆：电缆一端与悬吊钢丝绳采用绳卡固定后放入电缆孔或电缆井，悬吊钢丝绳缠绕套管后缓慢下放电缆，下放过程中间隔地在悬吊钢丝绳与电缆之间设置绳卡固定，下放到位后，悬吊钢丝绳上端用绳卡固定在悬吊钢梁上。

4.根据权利要求3所述的一种井下跨中段配电方法，其特征在于，所述步骤100中，所述电缆孔为垂直深孔，采用深孔钻机开凿，孔深按照水平分层高度确定；每个电缆孔可敷设一根电缆。

5.根据权利要求4所述的一种井下跨中段配电方法，其特征在于，所述步骤100中，所述电缆井为垂直天井，采用天井钻机施工，井深按照水平分层高度确定。

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