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矿井提升机罐笼是矿山的“主动脉”,承担着人员升降、物料运输、设备下放等核心功能。而随着智慧矿山建设的推进,罐笼上的用电设备越来越多——从照明、语音对讲,到自动阻车器、罐帘门,再到视频监控和人员定位装置。然而,如何为这些设备安全、稳定地供电,却成了一个让矿山管理者头疼的难题。
一、两条老路:拖缆与蓄电池的“死胡同”
矿用罐笼的传统供电方案主要有两种:拖缆和蓄电池。但这两条“老路”,每条都越走越窄。
拖缆方案一度被认为是罐笼供电的“标准答案”——在罐笼上拖拽一根随行电缆,为附属设备供电。然而,这一方案的风险在实践中不断暴露。矿井深度动辄数百米,罐笼每天往复运行上百次,拖缆在长期弯曲、拉伸、摩擦中极易磨损破皮,轻则信号中断,重则漏电触电,甚至引发电气火花。
潞安化工余吾煤业的实践揭示了拖缆方案的深层痛点:该矿副立井提升机运行高度达到558.9米,供电线路需要经过长距离输送,涉及防爆措施、接地保护、过载保护等多种安全配置。此外,由于罐笼附属装置位于高空,维护和检修电力设备困难重重——供电系统既要有足够的防护能力应对井下湿度、腐蚀、振动等不利因素,又要兼顾易于维护的设计要求。
蓄电池方案则是另一条“曲折之路”。使用蓄电池供电,固然无需拖缆,却带来了频繁更换电池的负担。国家能源集团国神公司黄玉川煤矿的经历最为典型:在大罐笼提升机罐内自动阻车器项目中,由于采用纯蓄电池供电,该矿需长期配备备用电池,每7至8天就必须更换一次电池,每月更换达4次。更换电池程序繁杂,频繁的拆装更导致电池防爆外壳螺丝滑扣、电源接头松动。更严重的是,如蓄电池得不到及时更换,运行中突然断电将直接影响阻车器动作,导致罐笼物料装卸受阻。
而更深层的隐患在于安全。在数百米的深井井筒内高空拆装蓄电池,本身就是一个高风险作业——可能导致坠物伤人,甚至作业人员坠入井筒。这已然违背了矿山“少人则安、无人则安”的安全理念。
二、痛点升级:传统供电如何制约智慧矿山建设
2025年,中国矿井提升机行业市场规模约为132亿元,其中煤矿提升机占比超过70%。在这一庞大的存量市场中,罐笼供电问题正从“技术问题”升级为“战略问题”。
一方面,罐笼功能不断扩容。开滦集团首套“智慧”罐笼投入使用后,机电科科长马洪钧道出了研发过程的艰辛:“罐笼是长距离移动设备,要加装功能配件,首先必须解决供电和信号传输两大难题”。在智慧矿山建设中,罐笼正从简单的载人载物工具,演变为集成智能监控、实时通信、安全预警和自动控制的综合系统。供电系统的稳定性和可靠性,直接决定了这些智能化功能能否真正落地。
另一方面,政策对矿山安全的要求持续收紧。2026年1月,国家矿山安全监察局明确提出推进煤炭深部安全开采工程试验。同年3月,国家矿山安监局发布《矿山智能机器人重点研发目录》,提出7大类56种矿山智能机器人的研发应用方向,旨在推动矿山险、累、苦、脏岗位的机器人替代。山东省更是明确到2026年省属及部分市属煤矿完成重点场所人工智能场景建设,2027年全省煤矿智能化开采产量占比达95%以上。
在此背景下,罐笼供电方式的无线化、免维护化,已经不是“选择题”,而是智慧矿山建设的“必答题”。
三、破局之道:宇称时空罐笼无线充电方案
面对拖缆磨损与蓄电池频繁更换的双重困境,宇称时空推出了专为矿用罐笼场景设计的无线充电解决方案。该方案基于磁共振耦合原理,发射端安装在井架固定位置,接收端集成于罐笼上,利用罐笼每次停靠井口或井底的短暂窗口,即可完成非接触式自动充电,真正实现“停靠即充、随行随用”。
全功率矩阵,精准匹配不同罐笼需求。 针对不同吨位和用电需求的罐笼设备,宇称时空提供600W、900W、1200W三个功率等级的无线充电产品,输出电压覆盖24V、36V、48V,输出电流均为20A。600W系列适用于小型罐笼的照明和阻车器供电,900W系列可满足中型罐笼照明、监控、对讲系统的综合用电,1200W系列则为大型罐笼的视频监控、人员定位等大功率设备提供充足能量。
高偏移容忍度,降低停靠精度要求。 罐笼在实际运行中难以做到每次停靠位置完全一致。宇称时空无线充电系统具备出色的抗偏移能力:1200W产品在垂直距离40mm时,X轴(长轴)水平偏移容忍度达±110mm,Y轴(短轴)为±10mm。这意味着即使罐笼停靠存在一定偏差,系统仍能稳定高效地传输电能,无需高精度对位。
全密封高防护,适应井下恶劣环境。 矿井环境潮湿、多粉尘、存在淋水,对电子设备的防护等级提出极高要求。宇称时空罐笼无线充电器接收器防护等级达IP67,发射器达IP65,可完全防止粉尘侵入,并承受短时浸水。工作温度范围覆盖-40℃至+60℃,适应井下极端温度变化。
多重智能保护,确保绝对安全。 系统内置过温、过流、过压三重保护机制,当温度达到82℃时自动降功率或停机。支持485/CAN指令唤醒和“靠近即充”两种启动模式,全自动运行无需人工干预,从根本上杜绝了人工插拔和高空作业的安全风险。满载传输效率最高可达92%以上,远高于行业平均水平。
四、新时代的选择:让罐笼供电不再成为“安全短板”
随着矿山智能化建设进入加速期,罐笼作为人员与物资运输的核心节点,其供电方式的升级已是势在必行。从拖缆的磨损风险到蓄电池的高空换电隐患,传统方案的本质问题在于:它们把“供电”这件事变成了一项需要不断人工干预的作业。
宇称时空提供的是一条不同的路径——将供电系统转化为无需人工干预的自动化设备。利用罐笼自然存在的停靠窗口期,实现无线充电的“停靠即充、随行随用”,既是对传统充电方式的技术替代,更是对井下作业模式的重构。
在“安全是第一效益”的矿山,让罐笼供电不再成为安全管理的短板——这或许正是无线充电技术最值得被行业关注的价值所在。