矿井刮板输送机刮板磨损分析及耐磨改进研究

史晓宇

（汾西矿业设备修造厂，山西 介休 032000）

引言

刮板输送机是矿井采掘作业面上常用的运输设备，受到运输的煤、矸石等物料影响，刮板输送机刮板磨损严重[1-3]。刮板磨损故障带来的影响主要体现在：刮板异常磨损时，刮板链运行阻力、电动机负载增加，严重时甚至会出现电动机损坏问题；刮板槽、刮板表层防磨层变薄，溜槽锈蚀、磨损严重；刮板受力不均衡，严重时出现刮板链断裂问题[4-5]。刮板异常磨损不仅会降低设备工作效率，而且会带来一定的安全风险。为此，本文以山西某矿3602综采工作面使用的型号SGZ-900/1050刮板输送机为工程实例，对刮板磨损原因进行分析，并针对性提出耐磨改进措施。

1 工程概况

某矿3602综采工作面回采的6号煤，煤层厚度为3.8 m，赋存稳定，顶底板岩层岩性以砂岩、泥岩为主。综采面采煤机型号为MG-500/1140-GWD，液压支架型号为ZY8000/25/50，刮板输送机型号为SGZ-900/1050。在工作面正常回采过程中，刮板磨损严重是影响刮板输送机正常运行的主要故障类型。

2 刮板输送机结构及刮板磨损分析

2.1 刮板输送机结构

3602工作面所使用的SGZ-900/1050刮板输送机主要由机头、机尾、中间部及附属设备等构成。机头用以提供动力，主要零部件有电机、机头架、联轴器、减速器以及链轮等；机尾起到张紧刮板链以及确保刮板链正常返回的作用，包括导向装置、机尾架等；中间部主要起到运输物料的作用，主要结构为刮板链条、中部槽、刮板以及过渡槽等；附属设备可对刮板输送机运行姿态进行调整，主要结构为紧链装置、千斤顶等。在综采面布置的刮板输送机长度为246 m，具体技术参数如表1所示。

表1 技术参数

2.2 刮板磨损分析

由于刮板输送机长时间在复杂、恶劣、高负载环境下运行，使得刮板输送机中链轮、转动部、链条等长期处于高负载工作状态。通过对3602工作面内布置的刮板输送机进行现场检测发现，刮板输送机零部件失效原因有疲劳失效、磨损失效等，其中，疲劳失效主要发生于链轮、中部槽处，磨损失效主要发生于链轮、链齿、刮板链以及中部槽等位置。

在刮板输送机正常运行期间，因刮板与槽底、两侧均存在一定缝隙，中间会被煤炭、矸石充填，从而导致槽底、两侧位置磨损严重；综采面煤壁或者顶板掉落煤、矸石等也会在一定程度上损伤刮板，导致磨损量增加；因清理难度较高，在槽底位置会造成煤、矸石等的堆积，刮板在运行时易与其产生摩擦，从而使得磨损加剧。

3 耐磨改进研究

为了降低刮板输送机在使用过程中的磨损量、局部变形量等，提出通过改进刮板输送机结构来增加刮板耐磨性的方法。

3.1 增加布置滚动装置

采面布置的刮板输送机溜槽与刮板间无滚筒装置，从而使得溜槽、刮板等设备间的异常摩擦现象严重。为了降低因摩擦导致的磨损量，在溜槽、刮板间增设滚筒装置。转弯位置处的刮板与槽帮间的摩擦较为严重，在刮板上增加布置滚动装置后，将原有的滑动运行改为滚筒运行，摩擦系数减小了50%以上。通过减小摩擦数，达到了降低刮板运行时需要的能耗及磨损量的目的。

3.2 增加布置缓冲装置

在采面正常生产期间，顶板落矸以及煤壁落煤等均会导致刮板、溜槽等出现变形，从而增加磨损量。刮板输送机长时间在此环境中运行，势必导致刮板磨损量增加。为降低落煤、落矸等对刮板冲击影响，决定在刮板底部、两侧位置增加缓冲装置。缓冲装置主要包括主体、滚珠、托架、外部及内部弹簧等，具体结构如图1所示。

图1 缓冲装置结构

将滚珠布置在刮板底部及两侧位置，将刮板与槽底、两侧由原有的滚动摩擦变成滑动摩擦。滚珠托架用以支撑滚珠并分割弹簧及滚珠，为了减少滚珠磨损，在滚珠托架内部涂抹润滑油脂。弹簧的主要作用是对滚珠进行支撑，以确保滚珠与溜槽、两侧等均可紧密贴合。缓冲结构主要对内部弹簧进行支撑，以约束滚珠运行。外部弹簧起到吸收冲击力作用，使得溜槽与滚珠紧密贴合。

3.3 增加布置清扫装置

刮板输送机经过长时间运行后，刮板底部会堆积有煤、矸石等，从而导致刮板磨损严重。为此，在刮板输送机机尾处增加布置清扫装置，对堆积的煤、矸石等进行清扫，从而减少堆积量及设备磨损。此外，所采用的清扫装置由高强度锰钢制作而成，抗冲击性及耐磨性较强。为提高清扫装置的使用效率，使用腰型孔作为清扫装置的固定螺栓孔，若清扫装置下部受到磨损时，可通过调节螺栓孔将清扫装置下移，从而实现对底部煤、矸石等的高效清理。

4 改进效果分析

通过对刮板输送机结构进行改造，并增加一些安全辅助设备后，刮板输送机所受的磨损、外力冲击影响以及作业人员的劳动强度等均得到有效改善。在刮板输送机上增加布置滚珠，有效降低了刮板、槽底以及两侧磨损，降低了刮板输送机工作负载以及能耗；使用缓冲装置后，落煤及落矸等对刮板输送机冲击影响明显减小；使用清扫装置后，可及时对槽底堆积的煤、矸石等进行清扫，降低了劳动强度。

于2020年8月完成了对3602工作面内所使用的刮板输送机的耐磨处理工作，并对耐磨处理后的刮板磨损情况进行监测分析。截至2020年12月，对刮板输送机进行改造后，刮板负载较改造前降低约50%，期间共更换12根刮板，改造前刮板输送机工作4个月时需要更换的刮板数量就高达36根以上。因此，通过对刮板输送机进行改造，有效降低了刮板磨损量，取得了较好的应用效果。