煤礦刮板輸送機溜槽失效分析與優化措施

段善普

（山西焦煤集團有限責任公司屯蘭礦， 山西 古交 030206）

引言

刮板輸送機是煤礦生產中煤礦運輸較為重要設備之一，其在煤礦生產過程中的應用具備功能強、運輸量、操作簡單的顯著優勢，因而得到了較為廣泛的應用。刮板運輸機在長壁采煤面、綜采面、回采面、掘進平臺等應用較為普遍。其主要是采用中部槽上活動對刮板、鏈條進行拉動實現對煤礦定向運動，也正是由于溜槽出現磨損情況較為常見，由此引發電機超負荷運行，甚至燒毀，以及鏈條斷裂等故障，不利于采煤效益提升，阻礙煤礦企業經濟發展。

1 煤礦刮板輸送機運作原理及溜槽組成

刮板輸送機主要包括四個組成部分，分別為：機頭部、機尾部、中間部，以及附屬裝置，如表1 所示。

表1 刮板輸送機各部件的具體構成

溜槽是刮板輸送機最為主要部位之一，主要發揮著承載與采煤機軌道作用。溜槽主要是由中部槽、調節槽、連接槽組成，其中中部槽為主體部分，基于槽幫鋼與中板基礎進行焊接形成中部槽，基于不同的角度分析，溜槽又可分作上槽與下槽。刮板輸送機運行過程中主要涉及的原理是，在溜槽作用下形成聯通管道，用于進行機尾與機頭的承載，把煤礦裝在槽內運輸，機尾尾與機頭之間主要了采用液力耦合器和減速器帶動刮板不斷運轉，對煤礦進行高效運輸[1]。

2 煤礦刮板運輸機溜槽失效故障及其原因

2.1 溜槽磨料磨損

磨料磨損發生在運煤時溜槽表面磨料，或者是其他凸起物體，與溜槽零部件接觸摩擦，進而導致溜槽磨損問題。比如，放置于刮板鏈表面的凸起物體，在進行溜槽運輸過程溜槽和硬顆粒物質互相碰撞、摩擦，使溜槽發生嚴重磨損。在微觀層面上，磨料磨損也可以看做是許多凸起物質和溜槽發生直接接觸摩擦而引起切削剝落現象。其過程發生含括了四個階段，第一階段犁溝，在磨料溜槽作用下形成犁溝；第二階段輾壓犁溝；第三階段犁溝反復碾壓形成裂紋；第四階段裂紋擴散，產生剝落問題。

2.2 溜槽黏著磨損

黏著磨損產生于溜槽表面互相接觸，在循環作用形成黏著接點，以及出現接點斷裂問題。在此過程產生的溜槽表面磨損會出現磨屑。鏈環和微凸體接觸（如表面形成氧化膜，或者存在煤粉），受到超出最大壓力導致凸體問題與塑性變形，接觸面接觸點產生“冷焊”形成新接點，導致鏈道發生黏著磨損。

2.3 溜槽腐蝕磨損

若是溜槽的運行環境較為潮濕，或者是礦機存在積水，則極易產生溜槽腐蝕磨損。尤其是礦井積水中的腐蝕性因子，溜槽運行環境陰濕形成礦井積水問題，積水含大量腐蝕雜質，如硫酸根、碳酸根等化學離子，會對溜槽產生較大的腐蝕作用[2]。此外，刮板運輸機運行會導致溜槽上物體與摩擦表面產生化學反應進而出現腐蝕問題。在腐蝕影響下溜槽形成腐蝕層與腐蝕坑，進一步發展變為晶界裂紋，或出現腐蝕層片狀脫落。

2.4 溜槽接觸疲勞磨損

這種磨損產生于刮板輸送機溜槽等零部件之間的滾動、滑動等復合作用，進而形成的溜槽表面磨損，最后導致疲勞剝落現象。溜槽長期送煤運作過程中，落煤與矸石輸送等都會使得溜槽表面出現或深或淺的凹坑，或者是出現面積較大的剝落問題。

3 煤礦刮板輸送機溜槽失效的優化措施

3.1 加強對新型耐磨溜槽的設計探索

目前，許多刮板輸送機溜槽制作材料普遍采用的是高猛鋼，雖然其強度較大，但其具備的不足也較為明顯：一是過于笨重，使得煤礦裝卸工作的強度比較大；二是抗腐蝕性能不佳，不但與潮濕空氣接觸極易發生銹蝕，而且耐酸堿性較差，因此使用壽命較短，每運行一段時間就需要進行更換，成本較大；三是能耗大、摩擦阻力大，以及在運行時會發出較大噪聲，耐磨系數也不高。

為了有效改變這一現狀，必須從溜槽的制作材料著手，改變溜槽存在的不足。在對新型耐磨溜槽設計時，選擇耐磨性強、摩擦系數小、坑腐蝕性能優越、能耗小、便于安裝維護，且噪聲較小的材料。例如，MC 尼龍就具備接近以上性能要求的新型材料特征，用作溜槽的制作材料能夠獲得較好效果。MC 尼龍具備較低的聚合溫度，以及較大分子量，加上分布較為均勻也使其獲得了較為優越的力學性能，具備了較好的減振性、耐磨性，以及耐腐蝕性，使用壽命也相對較長，使用成本也比較低。所以，合理應用新型材料，如MC 尼龍材料等，能夠獲得較高溜槽制作與應用效益，發展前景也較為廣闊。

3.2 加強對溜槽成分與溜槽表面的有效強化

16 MN 鋼是當前溜槽應用較為廣泛的鋼型，在使用壽命上與耐磨性方面都顯得差強人意。若是改用40 mn 的冷軋鋼，則制作得到的溜槽在使用時不會產生較為明顯的磨損梨渦，避免了黏著性磨損的發生，并且具備較為顯著的耐磨性能。

此外，通過對其進行進一步的強化處理，全面提高溜槽性能。例如，有些單位借助DRR-2 數字化控制來對中部槽、中板表面、熔覆合金、陶瓷等耐磨材料進行生產質量控制，并在可行性方面得到了較好驗證[3]。

3.3 加強對堆焊工藝的有效處理

為了有效控制刮板輸送機溜槽失效問題，加強從堆焊工藝處理優化十分重要，其流程主要為除銹除垢→堆焊→耐磨處理→打磨。在完成對溜槽表面污垢、銹跡等的處理之后，則可進行堆焊作業。首先要做的就是對焊接部位和焊接材料進行熱處理。其次因為基材母材和中板耐磨層之間存在較大的硬度差異，所以要做好對過渡層的打底處理，以免焊接后受到應力作用而發生脫落、離層問題。在完成打底工作之后處理后，還需要對焊接部位進行加熱直至溫度滿足工藝要求之后才能才能進行堆焊作業，并且注意加強對焊接部位加熱保溫。對于鏈道犁溝磨損問題，可以采用耐磨性能較為優越的焊接材料進行補平。最后還需采用角磨機來打磨焊接部位的殘留余渣，保障堆焊作業后刮板輸送及的順利運行。

3.4 加強相關維護管理，提高設備使用壽命

在進行溜槽安裝之前必須較強對各個零部件質量、規格等的嚴格檢查，保證各個部件具備較好的完整性，質量也符合作業要求，保障設備較高質量。在進行安裝時，應充分明確好溜槽各個部位的安裝接口距離，例如機頭架和機尾架與溝渡槽之間的接口位置上下、左右錯口需分別控制在2 mm、3 mm 以內，并且確保各個部件的高度平直狀態。在運行過程中必須嚴格按照操作說明進行各項操作，禁止出現違規操作，同時做好日常的檢查與維護保養措施。除此之外，還必須針對溜槽管理等相關流程制定完善的檢查管理規章制度，對溜槽進行全面的檢測、清掃，以保證各個零件運作正常。

4 結語

磨損是導致煤礦刮板輸送機中溜槽失效最為主要原因，并且磨損的類型與原因多種多樣，對相關采煤與保護工作帶來了較大難度。對此，必須加強對溜槽的進一步優化改造，加強對新型溜槽，以及做好相關維護、檢修、檢查管理工作，最大限度地控制磨損，延長溜槽壽命。

（編輯：王慧芳）