煤礦刮板輸送機溜槽失效分析與優(yōu)化措施

段善普

（山西焦煤集團(tuán)有限責(zé)任公司屯蘭礦， 山西 古交 030206）

引言

刮板輸送機是煤礦生產(chǎn)中煤礦運輸較為重要設(shè)備之一，其在煤礦生產(chǎn)過程中的應(yīng)用具備功能強、運輸量、操作簡單的顯著優(yōu)勢，因而得到了較為廣泛的應(yīng)用。刮板運輸機在長壁采煤面、綜采面、回采面、掘進(jìn)平臺等應(yīng)用較為普遍。其主要是采用中部槽上活動對刮板、鏈條進(jìn)行拉動實現(xiàn)對煤礦定向運動，也正是由于溜槽出現(xiàn)磨損情況較為常見，由此引發(fā)電機超負(fù)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(yè)經(jīng)濟發(fā)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(gòu)成

溜槽是刮板輸送機最為主要部位之一，主要發(fā)揮著承載與采煤機軌道作用。溜槽主要是由中部槽、調(diào)節(jié)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(chǔ)進(jìn)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(lián)通管道，用于進(jìn)行機尾與機頭的承載，把煤礦裝在槽內(nèi)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(zhuǎn)，對煤礦進(jìn)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(fā)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(jìn)而導(dǎo)致溜槽磨損問題。比如，放置于刮板鏈表面的凸起物體，在進(jìn)行溜槽運輸過程溜槽和硬顆粒物質(zhì)互相碰撞、摩擦，使溜槽發(fā)生嚴(yán)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(zhì)和溜槽發(fā)生直接接觸摩擦而引起切削剝落現(xiàn)象。其過程發(fā)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(fù)碾壓形成裂紋；第四階段裂紋擴散，產(chǎn)生剝落問題。

2.2 溜槽黏著磨損

黏著磨損產(chǎn)生于溜槽表面互相接觸，在循環(huán)作用形成黏著接點，以及出現(xiàn)接點斷裂問題。在此過程產(chǎn)生的溜槽表面磨損會出現(xiàn)磨屑。鏈環(huán)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(dǎo)致凸體問題與塑性變形，接觸面接觸點產(chǎn)生“冷焊”形成新接點，導(dǎo)致鏈道發(fā)生黏著磨損。

2.3 溜槽腐蝕磨損

若是溜槽的運行環(huán)境較為潮濕，或者是礦機存在積水，則極易產(chǎn)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(huán)境陰濕形成礦井積水問題，積水含大量腐蝕雜質(zhì)，如硫酸根、碳酸根等化學(xué)離子，會對溜槽產(chǎn)生較大的腐蝕作用[2]。此外，刮板運輸機運行會導(dǎo)致溜槽上物體與摩擦表面產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)進(jìn)而出現(xiàn)腐蝕問題。在腐蝕影響下溜槽形成腐蝕層與腐蝕坑，進(jìn)一步發(fā)展變?yōu)榫Ы缌鸭y，或出現(xiàn)腐蝕層片狀脫落。

2.4 溜槽接觸疲勞磨損

這種磨損產(chǎn)生于刮板輸送機溜槽等零部件之間的滾動、滑動等復(fù)合作用，進(jìn)而形成的溜槽表面磨損，最后導(dǎo)致疲勞剝落現(xiàn)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(xiàn)或深或淺的凹坑，或者是出現(xiàn)面積較大的剝落問題。

3 煤礦刮板輸送機溜槽失效的優(yōu)化措施

3.1 加強對新型耐磨溜槽的設(shè)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(fā)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(jìn)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(fā)出較大噪聲，耐磨系數(shù)也不高。

為了有效改變這一現(xiàn)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(shè)計時，選擇耐磨性強、摩擦系數(shù)小、坑腐蝕性能優(yōu)越、能耗小、便于安裝維護(hù)，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(yōu)越的力學(xué)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(yīng)用新型材料，如MC 尼龍材料等，能夠獲得較高溜槽制作與應(yīng)用效益，發(fā)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(dāng)前溜槽應(yīng)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(chǎn)生較為明顯的磨損梨渦，避免了黏著性磨損的發(fā)生，并且具備較為顯著的耐磨性能。

此外，通過對其進(jìn)行進(jìn)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(shù)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(jìn)行生產(chǎn)質(zhì)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(yōu)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(jìn)行堆焊作業(yè)。首先要做的就是對焊接部位和焊接材料進(jìn)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(yīng)力作用而發(fā)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(jìn)行加熱直至溫度滿足工藝要求之后才能才能進(jìn)行堆焊作業(yè)，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(yōu)越的焊接材料進(jìn)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(yè)后刮板輸送及的順利運行。

3.4 加強相關(guān)維護(hù)管理，提高設(shè)備使用壽命

在進(jìn)行溜槽安裝之前必須較強對各個零部件質(zhì)量、規(guī)格等的嚴(yán)格檢查，保證各個部件具備較好的完整性，質(zhì)量也符合作業(yè)要求，保障設(shè)備較高質(zhì)量。在進(jìn)行安裝時，應(yīng)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(nèi)，并且確保各個部件的高度平直狀態(tài)。在運行過程中必須嚴(yán)格按照操作說明進(jìn)行各項操作，禁止出現(xiàn)違規(guī)操作，同時做好日常的檢查與維護(hù)保養(yǎng)措施。除此之外，還必須針對溜槽管理等相關(guān)流程制定完善的檢查管理規(guī)章制度，對溜槽進(jìn)行全面的檢測、清掃，以保證各個零件運作正常。

4 結(jié)語

磨損是導(dǎo)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(guān)采煤與保護(hù)工作帶來了較大難度。對此，必須加強對溜槽的進(jìn)一步優(yōu)化改造，加強對新型溜槽，以及做好相關(guān)維護(hù)、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）