同忻煤矿刮板输送机溜槽磨损类型与耐磨处理

臧　阳

(大同市煤矿安全监管大队)



同忻煤矿刮板输送机溜槽磨损类型与耐磨处理

臧阳

(大同市煤矿安全监管大队)

摘要刮板输送机在运行过程中极易出现溜槽失效问题，为此，结合同忻煤矿综采工作面刮板输送机的应用情况，分析了刮板输送机溜槽的磨损类型，并采用除锈、除垢以及堆焊工艺，对刮板输送机溜槽进行了耐磨处理，成效显著，可供类似矿山参考。

关键词刮板输送机溜槽磨损类型耐磨处理

刮板输送机不仅具有较高的强度，而且运输性能优越，因而在矿井中得到了广泛应用。随着矿井开采能力的不断提高，刮板输送机的运载能力、运输距离均得到了较大幅度的提升[1]。我国西北诸多省(区)的一些矿井采用了具有较大运输能力的刮板输送机，其运输能力多在10 000t/h以上，运输距离超过400m[2]。刮板输送机的运行易受到矿井复杂地质条件的影响，在设计等环节存在一定的局限性，加之井下刮板机操作存在一定的不合理之处，易导致刮板输送机在运行过程中产生一定程度的磨损，若不及时有效解决，则会大大降低刮板输送机的运输性能，进而影响矿井生产的经济效益[3]。同忻煤矿综采工作面采用的刮板输送机是由美国JOY公司生产，性能优越。由于该矿具有工作面长、煤层较厚等特点，采用放顶煤开采技术，煤矸石含量较大，开采时间长(平均1a/工作面)，对刮板输送机磨损较大。该矿开采前期未对刮板机溜槽进行耐磨处理，各工作面生产完毕后(平均出煤800万t/工作面)，前、后刮板输送机溜槽磨损严重，已达到了JOY公司要求的报废标准(过煤量达1 400万t或到矿时间达1a)。为此，本研究对同忻煤矿刮板输送机的溜槽磨损类型进行分析，并对其耐磨处理方法进行探讨。

1刮板输送机溜槽组成及磨损类型

1.1溜槽组成

刮板输送机的组成部分主要有：①机头，包括机头架、液力耦合器等；②机尾，包括机尾架、减速器、链轮组件等；③中间部分，包括中部溜槽、连接溜槽等；④附属装置，包括紧链器、铲煤板等。溜槽作为刮板输送机的主要部位，其主要作用为：①承载；②作为采煤机的轨道。溜槽由中部槽、调节槽、连接槽等3部分组成，其中溜槽主体为中部槽，中部槽是在槽帮钢和中板的基础上焊接而成的。从位置角度分析，溜槽可分为上槽和下槽。

1.2溜槽磨损类型

(1)磨料磨损。刮板链在溜槽上滑动时，链表面存在的凸出部分对溜槽造成一定程度的磨损。若具有较高硬度的链环等与硬度较小的溜槽之间存在相对滑动，从微观角度看，两者间的接触部位为凸体接触，且两者间存在煤、矸石等磨料，其中，煤和矸石中的某些硬度较高的矿物为最主要的磨粒。通过扫描电镜观察可知，磨料使得溜槽产生磨损，其机理为磨料对溜槽的微切剥作用。

(2)黏着磨损。各部分接触时在接触部位存在微凸体，微凸体之间存在黏着接点，在滑动作用下，节点发生破裂，并在摩擦的作用下产生磨屑。从微观角度看，刮板链与溜槽间的接触属于微凸体接触，由于承载力的存在，微凸体上具有较高的应力。当应力大于其屈服极限时，微凸体便会进入塑性状态，直至达到新的应力平衡为止。但在链环与溜槽的滑动作用下，节点发生剪断破坏，又继续形成新的节点，如此往复，产生黏着磨损，此即为链道的黏着磨损。

(3)腐蚀磨损。由于刮板输送机处于井下环境中，井下不仅含有水，还存在氧气、二氧化碳等气体或离子，该类气体、水或离子与磨损面作用，发生一系列化学反应，从而出现腐蚀问题。腐蚀坑的形成首先以链条与溜槽黏着磨损为基础，腐蚀使得溜槽表面产生裂纹，在摩擦作用下剥落。

(4)接触疲劳磨损。溜槽在与煤、矸石的接触过程中会产生一定的应力，在该应力的作用下，溜槽便出现剥落现象。

2刮板输送机溜槽耐磨处理

2.1耐磨材料

工程常用的耐磨材料主要为FW系列耐磨焊条，QTS系列耐磨焊丝，高铬碳硼系耐磨粉块等，因其性能优越、可靠，因而获得广泛应用。该类耐磨材料的合金成分主要为Cr、Ni、Mo、Ve、P、Si、W、Mn、稀土等。

2.2工艺流程

(1)除锈除垢。由于应用环境的影响，刮板输送机溜槽不可避免地出现了生锈问题，为减轻杂质对焊接质量的影响，应首先对堆焊部位采取除锈措施，对于新设备，应采取除漆措施。

(2)堆焊。①预热，由于堆焊对温度有一定的要求，为达到一定的温度，在堆焊施工之前，应对施工位置和焊接材料采取一定的热处理措施；②打底，由于中板基体母材与耐磨层在硬度方面有所区别，在一定的应力作用下，极易发生离层，进而产生脱落，因此，应对需耐磨处理的部位采取堆焊过渡层措施；③保温，打底处理的部位对温度有一定的要求，应确保该部位具有一定的焊接温度；④耐磨处理，对于犁沟磨损的链道部位，采用“自熔合金熔融堆焊法”的特殊工艺，采用具有较高耐磨性质的焊接材料完成补平工作，对于新设备，应确定合理的耐磨保护层，在应用过程中，中板过煤面及底板的刮板处极易出现磨损，对于该2个部位应进行特别的堆焊处理，即采用具有较高耐磨性的焊材进行堆焊，以获得耐磨保护层；⑤打磨，堆焊完毕后，焊接部位若存在余渣，则应采取打磨措施，打磨工具为角磨机。

3效益分析

同忻煤矿第2套刮板输送机溜槽出井进行第1次修理时，溜槽采用本研究提出的耐磨工艺处理后，于2012年2月2日在8107综采工作面第2次投入使用，至2012年11月30日该工作面停产，此时该部溜槽过煤量已达1 633万t，已超过JOY公司所要求的报废标准(过煤量达1 400万t或到矿时间达1a)，但刮板输送机溜槽中板表面耐磨层仍未全部磨损，溜槽中板平均磨损厚度仅1～3mm，溜槽经过简单的清理煤泥后便可再次投入使用，有效延长了设备使用寿命。

按照JOY公司的溜槽报废标准(过煤量达1 400万t或到矿时间达1a)过煤量计算，经耐磨工艺处理(约200万元/套)后，可节省更换1部新溜槽的成本(1 000万元/套)，节省成本约800万元；按照JOY公司溜槽报废标准(过煤量达1 400万t或到矿时间达1a)到矿时间计算，经该耐磨工艺处理(约200万元/套)后，可节省更换2部新溜槽(1 000 万元/套)，节省成本约1 800万元。

4结语

结合同忻煤矿的实际生产情况，对该矿引进的美国JOY公司生产的刮板输送机的溜槽磨损类型进行了分析，并选用FW系列耐磨焊条、QTS系列耐磨焊丝以及高铬碳硼系耐磨粉块对其进行了耐磨处理，取得了较好的效果，经济效益显著，有一定的推广价值。

参考文献

[1]裴中爱，王荣杰.煤矿刮板输送机溜槽失效分析及改进[J].煤矿机械，2007，28(3)：132-134.

[2]严正凯.JOY刮板输送机溜槽大面积磨损的修复研究[J].河南科技，2014(2)：119-120.

[3]贾建军.综采工作面刮板运输机磨损失效分析及对策[J].江西煤炭科技，2015(4)：82-85.

(收稿日期2016-04-12)

臧阳(1988—)，男，助理工程师，037034 山西省大同市同云路18号。