煤礦機(jī)械磨損失效及表面改性技術(shù)的研究

張祚明

摘 要：為了有效地解決現(xiàn)階段煤礦設(shè)備出現(xiàn)磨損失效的問題，本人通過利用自身多年的從業(yè)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)煤礦設(shè)備的失效形式以及失效與原因進(jìn)行細(xì)致化分析。并以此為基礎(chǔ)，針對(duì)煤礦機(jī)械設(shè)備磨損失效問題所應(yīng)用的表面改性技術(shù)的應(yīng)用效果進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：煤礦機(jī)械；磨損失效；表面改性技術(shù)；應(yīng)用

從長期的發(fā)展來看，多數(shù)煤炭開采作業(yè)都是在井下進(jìn)行，在實(shí)際的施工中所面臨的工況條件要遠(yuǎn)比我們想的復(fù)雜得多。在這樣的工況條件影響下，導(dǎo)致煤礦機(jī)械設(shè)備所承受的工作強(qiáng)度較大，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)煤礦機(jī)械設(shè)備壽命縮短，甚至失效的情況。這不但給煤炭經(jīng)濟(jì)帶來嚴(yán)重的損失，同時(shí)也給礦井開采作業(yè)的安全帶來嚴(yán)重的威脅。因此可以說，我們加強(qiáng)對(duì)煤礦機(jī)械設(shè)備失效形式及原因的研究是非常有必要的。

1 煤礦機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)磨損失效的主要原因

煤機(jī)設(shè)備本身的體積就要比一般的機(jī)械設(shè)備大得多，在實(shí)際運(yùn)作的過程中，受到體積龐大的影響，十分不便于移動(dòng)。且多數(shù)煤機(jī)設(shè)備都處于長期作業(yè)的狀態(tài)，極容易出現(xiàn)磨損的情況。更重要的是，煤機(jī)設(shè)備得不到合理的維修與保養(yǎng)，如各運(yùn)轉(zhuǎn)零件沒有得到及時(shí)的潤滑，最終導(dǎo)致煤機(jī)設(shè)備在長期的運(yùn)行中出現(xiàn)磨損、腐蝕等影響其運(yùn)行效率的情況。在煤炭開采的作業(yè)中，我們常常應(yīng)用到采煤機(jī)、掘進(jìn)機(jī)、刮板輸送機(jī)以及液壓支架等煤機(jī)設(shè)備（俗稱“三機(jī)一架”）[1]。一般來說，這些煤機(jī)設(shè)備出現(xiàn)磨損或者腐蝕的頻次較高且最嚴(yán)重，對(duì)煤炭開采作業(yè)的安全運(yùn)行造成了嚴(yán)重的影響。

1.1 截齒失效

截齒是采煤機(jī)上截割煤層的主要結(jié)構(gòu)部位，同時(shí)也是煤炭開采中消耗功率最高的結(jié)構(gòu)部位。在實(shí)際的工作中，截齒主要與煤層或者矸石等堅(jiān)硬礦物進(jìn)行直接接觸，由于堅(jiān)硬礦物自身的硬度較高，截齒在截割的過程中很容易出現(xiàn)磨損的情況。且隨著截割時(shí)間的延長，截齒受損的程度會(huì)越高。除此之外，截齒在截割煤層的過程中，還會(huì)因受到反復(fù)摩擦的作用，產(chǎn)生高溫。而在高溫的條件下會(huì)加劇截齒表面的磨損程度，進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致其出現(xiàn)失效的情況。

1.2 中部槽失效

刮板輸送機(jī)在煤炭開采過程中的主要功能為輸送采煤機(jī)截割下來的煤塊以及其它物料。而中部槽作為刮板輸送機(jī)的承受載體，在實(shí)際的工作中會(huì)承受較大的壓力，這些壓力往往來自于煤塊或者煤矸石等硬物的碰撞作用，一旦承受的壓力超過實(shí)際承受的范圍，勢(shì)必會(huì)造成中部槽表面出現(xiàn)嚴(yán)重的磨損情況。另外，中部槽在實(shí)際的運(yùn)行中，會(huì)在綜采表面進(jìn)行高速運(yùn)轉(zhuǎn)，而礦井的實(shí)際施工環(huán)境比較潮濕，中部槽較容易受到腐蝕物或者有害氣體的影響，在傳送的過程中其表面出現(xiàn)鏈道腐蝕及磨損的現(xiàn)象。

1.3 液壓支架立柱失效

液壓支架在整個(gè)煤炭綜采工作中起到主要的防護(hù)作用與支撐作用，具有較大的應(yīng)用意義。立柱作為液壓支架的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部件，可以起到承載的作用，確保綜采作業(yè)的施工安全。然而受到井下施工濕度較強(qiáng)的影響，部分粉塵顆?；蛘吒g物質(zhì)會(huì)介入到液壓支架的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，使得液壓支架處于惡劣、堿性條件較強(qiáng)的工作環(huán)境中。在這種環(huán)境狀態(tài)的影響之下，立柱表面會(huì)出現(xiàn)明顯的劃痕和腐蝕，容易產(chǎn)生失效的情況，進(jìn)而威脅整個(gè)開采作業(yè)的質(zhì)量安全。

2 關(guān)于煤礦機(jī)械表面改性技術(shù)的相關(guān)研究

隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展與完善，煤礦機(jī)械表面改性技術(shù)逐漸得到了煤礦行業(yè)的廣泛應(yīng)用，主要是為了解決機(jī)械設(shè)備磨損失效的問題。通過對(duì)失效或者已經(jīng)報(bào)廢處理的煤機(jī)設(shè)備，利用先進(jìn)的表面改性技術(shù)進(jìn)行維修處理，極大程度上可以使煤機(jī)設(shè)備恢復(fù)正常工作的水平，有效節(jié)約了設(shè)備原材料的使用成本，與此同時(shí)還有效提高了設(shè)備的整體性能，具有較大的應(yīng)用意義。

從目前煤機(jī)設(shè)備的表面改性技術(shù)的應(yīng)用來看，常用到的技術(shù)類型主要有等離子熔覆技術(shù)、激光熔覆技術(shù)兩種。其中，等離子熔覆技術(shù)主要利用等離子熱源結(jié)合的原理，結(jié)合具體的熔覆材料，對(duì)煤機(jī)設(shè)備表面的磨損問題進(jìn)行深化處理。舉個(gè)例子來說，利用等離子熔覆技術(shù)對(duì)磨損嚴(yán)重的截齒部位進(jìn)行處理的時(shí)候，施工人員需要先對(duì)磨損嚴(yán)重的齒頭進(jìn)行耐磨熔覆處理，并在此基礎(chǔ)上選用硬度與耐磨性較高的合金粉末熔覆材料對(duì)截齒表面進(jìn)行強(qiáng)化處理。通過利用這種方法可以有效地提高截齒表面的抗磨能力。

激光熔覆技術(shù)是近幾年研發(fā)出來的表面改性技術(shù)，主要的應(yīng)用原理為利用高能激光束與相關(guān)的熔覆材料，對(duì)存在磨損問題的設(shè)備表面進(jìn)行強(qiáng)化處理，提升煤機(jī)設(shè)備的使用性能。以解決立柱的磨損問題為例，在選擇好高強(qiáng)度及耐腐蝕性能較高地激光熔覆材料的基礎(chǔ)上對(duì)出現(xiàn)磨損問題的立柱部件進(jìn)行強(qiáng)化處理，可以提升立柱耐腐蝕以及耐磨的使用性能，極大程度上可以有效延長立柱的使用期限。最重要的是，這種技術(shù)出現(xiàn)氣孔等熔覆缺陷地概率極低，且屬于綠色無污染的表面改性技術(shù)，基本上不會(huì)對(duì)環(huán)境造成惡劣影響。另外，激光熔覆技術(shù)還可以有效地強(qiáng)化綜采支護(hù)設(shè)備的使用性能，能夠?yàn)槠髽I(yè)節(jié)省設(shè)備購置的費(fèi)用。

總而言之，煤礦的生產(chǎn)環(huán)境較為復(fù)雜，在實(shí)際運(yùn)作的過程中很容易造成機(jī)械設(shè)備失效的情況，極大程度上給相關(guān)企業(yè)帶來了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。為了有效地避免這一情況的發(fā)生，我們應(yīng)該積極地利用表面改性技術(shù)加強(qiáng)煤機(jī)設(shè)備表面的抗磨蝕性，提高煤機(jī)設(shè)備的整體使用性能與延長煤機(jī)設(shè)備的使用壽命，進(jìn)而提高我國煤炭行業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益，實(shí)現(xiàn)煤礦行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

[1]謝泳.煤礦機(jī)械磨損失效分析方法和抗磨措施[J].潤滑與密封，2006（09）：213-215.