同忻煤礦刮板輸送機溜槽磨損類型與耐磨處理

臧　陽

(大同市煤礦安全監管大隊)

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同忻煤礦刮板輸送機溜槽磨損類型與耐磨處理

臧陽

(大同市煤礦安全監管大隊)

摘要刮板輸送機在運行過程中極易出現溜槽失效問題，為此，結合同忻煤礦綜采工作面刮板輸送機的應用情況，分析了刮板輸送機溜槽的磨損類型，并采用除銹、除垢以及堆焊工藝，對刮板輸送機溜槽進行了耐磨處理，成效顯著，可供類似礦山參考。

關鍵詞刮板輸送機溜槽磨損類型耐磨處理

刮板輸送機不僅具有較高的強度，而且運輸性能優越，因而在礦井中得到了廣泛應用。隨著礦井開采能力的不斷提高，刮板輸送機的運載能力、運輸距離均得到了較大幅度的提升[1]。我國西北諸多省(區)的一些礦井采用了具有較大運輸能力的刮板輸送機，其運輸能力多在10 000t/h以上，運輸距離超過400m[2]。刮板輸送機的運行易受到礦井復雜地質條件的影響，在設計等環節存在一定的局限性，加之井下刮板機操作存在一定的不合理之處，易導致刮板輸送機在運行過程中產生一定程度的磨損，若不及時有效解決，則會大大降低刮板輸送機的運輸性能，進而影響礦井生產的經濟效益[3]。同忻煤礦綜采工作面采用的刮板輸送機是由美國JOY公司生產，性能優越。由于該礦具有工作面長、煤層較厚等特點，采用放頂煤開采技術，煤矸石含量較大，開采時間長(平均1a/工作面)，對刮板輸送機磨損較大。該礦開采前期未對刮板機溜槽進行耐磨處理，各工作面生產完畢后(平均出煤800萬t/工作面)，前、后刮板輸送機溜槽磨損嚴重，已達到了JOY公司要求的報廢標準(過煤量達1 400萬t或到礦時間達1a)。為此，本研究對同忻煤礦刮板輸送機的溜槽磨損類型進行分析，并對其耐磨處理方法進行探討。

1刮板輸送機溜槽組成及磨損類型

1.1溜槽組成

刮板輸送機的組成部分主要有：①機頭，包括機頭架、液力耦合器等；②機尾，包括機尾架、減速器、鏈輪組件等；③中間部分，包括中部溜槽、連接溜槽等；④附屬裝置，包括緊鏈器、鏟煤板等。溜槽作為刮板輸送機的主要部位，其主要作用為：①承載；②作為采煤機的軌道。溜槽由中部槽、調節槽、連接槽等3部分組成，其中溜槽主體為中部槽，中部槽是在槽幫鋼和中板的基礎上焊接而成的。從位置角度分析，溜槽可分為上槽和下槽。

1.2溜槽磨損類型

(1)磨料磨損。刮板鏈在溜槽上滑動時，鏈表面存在的凸出部分對溜槽造成一定程度的磨損。若具有較高硬度的鏈環等與硬度較小的溜槽之間存在相對滑動，從微觀角度看，兩者間的接觸部位為凸體接觸，且兩者間存在煤、矸石等磨料，其中，煤和矸石中的某些硬度較高的礦物為最主要的磨粒。通過掃描電鏡觀察可知，磨料使得溜槽產生磨損，其機理為磨料對溜槽的微切剝作用。

(2)黏著磨損。各部分接觸時在接觸部位存在微凸體，微凸體之間存在黏著接點，在滑動作用下，節點發生破裂，并在摩擦的作用下產生磨屑。從微觀角度看，刮板鏈與溜槽間的接觸屬于微凸體接觸，由于承載力的存在，微凸體上具有較高的應力。當應力大于其屈服極限時，微凸體便會進入塑性狀態，直至達到新的應力平衡為止。但在鏈環與溜槽的滑動作用下，節點發生剪斷破壞，又繼續形成新的節點，如此往復，產生黏著磨損，此即為鏈道的黏著磨損。

(3)腐蝕磨損。由于刮板輸送機處于井下環境中，井下不僅含有水，還存在氧氣、二氧化碳等氣體或離子，該類氣體、水或離子與磨損面作用，發生一系列化學反應，從而出現腐蝕問題。腐蝕坑的形成首先以鏈條與溜槽黏著磨損為基礎，腐蝕使得溜槽表面產生裂紋，在摩擦作用下剝落。

(4)接觸疲勞磨損。溜槽在與煤、矸石的接觸過程中會產生一定的應力，在該應力的作用下，溜槽便出現剝落現象。

2刮板輸送機溜槽耐磨處理

2.1耐磨材料

工程常用的耐磨材料主要為FW系列耐磨焊條，QTS系列耐磨焊絲，高鉻碳硼系耐磨粉塊等，因其性能優越、可靠，因而獲得廣泛應用。該類耐磨材料的合金成分主要為Cr、Ni、Mo、Ve、P、Si、W、Mn、稀土等。

2.2工藝流程

(1)除銹除垢。由于應用環境的影響，刮板輸送機溜槽不可避免地出現了生銹問題，為減輕雜質對焊接質量的影響，應首先對堆焊部位采取除銹措施，對于新設備，應采取除漆措施。

(2)堆焊。①預熱，由于堆焊對溫度有一定的要求，為達到一定的溫度，在堆焊施工之前，應對施工位置和焊接材料采取一定的熱處理措施；②打底，由于中板基體母材與耐磨層在硬度方面有所區別，在一定的應力作用下，極易發生離層，進而產生脫落，因此，應對需耐磨處理的部位采取堆焊過渡層措施；③保溫，打底處理的部位對溫度有一定的要求，應確保該部位具有一定的焊接溫度；④耐磨處理，對于犁溝磨損的鏈道部位，采用“自熔合金熔融堆焊法”的特殊工藝，采用具有較高耐磨性質的焊接材料完成補平工作，對于新設備，應確定合理的耐磨保護層，在應用過程中，中板過煤面及底板的刮板處極易出現磨損，對于該2個部位應進行特別的堆焊處理，即采用具有較高耐磨性的焊材進行堆焊，以獲得耐磨保護層；⑤打磨，堆焊完畢后，焊接部位若存在余渣，則應采取打磨措施，打磨工具為角磨機。

3效益分析

同忻煤礦第2套刮板輸送機溜槽出井進行第1次修理時，溜槽采用本研究提出的耐磨工藝處理后，于2012年2月2日在8107綜采工作面第2次投入使用，至2012年11月30日該工作面停產，此時該部溜槽過煤量已達1 633萬t，已超過JOY公司所要求的報廢標準(過煤量達1 400萬t或到礦時間達1a)，但刮板輸送機溜槽中板表面耐磨層仍未全部磨損，溜槽中板平均磨損厚度僅1～3mm，溜槽經過簡單的清理煤泥后便可再次投入使用，有效延長了設備使用壽命。

按照JOY公司的溜槽報廢標準(過煤量達1 400萬t或到礦時間達1a)過煤量計算，經耐磨工藝處理(約200萬元/套)后，可節省更換1部新溜槽的成本(1 000萬元/套)，節省成本約800萬元；按照JOY公司溜槽報廢標準(過煤量達1 400萬t或到礦時間達1a)到礦時間計算，經該耐磨工藝處理(約200萬元/套)后，可節省更換2部新溜槽(1 000 萬元/套)，節省成本約1 800萬元。

4結語

結合同忻煤礦的實際生產情況，對該礦引進的美國JOY公司生產的刮板輸送機的溜槽磨損類型進行了分析，并選用FW系列耐磨焊條、QTS系列耐磨焊絲以及高鉻碳硼系耐磨粉塊對其進行了耐磨處理，取得了較好的效果，經濟效益顯著，有一定的推廣價值。

參考文獻

[1]裴中愛，王榮杰.煤礦刮板輸送機溜槽失效分析及改進[J].煤礦機械，2007，28(3)：132-134.

[2]嚴正凱.JOY刮板輸送機溜槽大面積磨損的修復研究[J].河南科技，2014(2)：119-120.

[3]賈建軍.綜采工作面刮板運輸機磨損失效分析及對策[J].江西煤炭科技，2015(4)：82-85.

(收稿日期2016-04-12)

臧陽(1988—)，男，助理工程師，037034 山西省大同市同云路18號。