王佃武

（中國(guó)煤炭科工集團(tuán)太原研究院有限公司，山西太原 030006）

0 引言

鉀鹽是以鉀的氯化物和硫酸鹽類(lèi)礦物為主要成分的非金屬礦產(chǎn)，在我國(guó)應(yīng)用廣泛，主要用于制鉀肥，部分用于提取其他鉀化合物。鉀鹽的開(kāi)采方法有礦井開(kāi)采法、溶解開(kāi)采法和鉆井抽鹵法。溶解開(kāi)采法和鉆井抽鹵法屬于水采，技術(shù)簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，回收率低，開(kāi)采過(guò)程中會(huì)析出大量有害雜質(zhì)，影響周?chē)h(huán)境，地下采空區(qū)難以控制，容易形成地表塌陷，因此礦井開(kāi)采法逐漸增多。但開(kāi)采設(shè)備及工藝還處于摸索階段，沒(méi)有專用的鉀鹽開(kāi)采設(shè)備。

連續(xù)采煤機(jī)是短壁機(jī)械化采煤、邊角煤及不規(guī)則塊段的回收以及煤巷掘進(jìn)設(shè)備，在煤礦上應(yīng)用廣泛。鉀鹽礦開(kāi)采方法與煤巷掘進(jìn)類(lèi)似，礦井不含瓦斯，頂?shù)装宸€(wěn)定，因此，連續(xù)采煤機(jī)能在鉀鹽礦開(kāi)采中應(yīng)用，但由于鉀鹽礦井的特殊性，連續(xù)采煤機(jī)需要改進(jìn)設(shè)計(jì)以適應(yīng)鉀鹽礦開(kāi)采。

1 施工條件

施工礦井深180 m，盤(pán)區(qū)南北長(zhǎng)300 m，東西長(zhǎng)260 m，平均厚度4.61 m，近水平。采掘斷面為寬6 m，高4 m。頂板圍巖為黏土巖，其余為鹽巖。黏土巖以青灰色泥巖為主，局部為棕紅色泥巖，鹽巖為灰白色石巖。礦石硬度為f3，接近于煤。成分主要是光鹵石，易溶于水，因此鉀鹽開(kāi)采中要求少用開(kāi)放性水；埋深較淺，因此地壓小，頂?shù)装宸€(wěn)定，多數(shù)采硐無(wú)需支護(hù)；礦井不含瓦斯，對(duì)設(shè)備沒(méi)有煤安防爆要求；開(kāi)采過(guò)程中，鉀鹽粉塵中含有NaCL、MgCl2 等腐蝕性化合物，且顆粒微小，因此對(duì)設(shè)備表面、運(yùn)動(dòng)副的耐腐蝕性、腔體的密封面有較高要求。

2 連續(xù)采煤機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及在鉀鹽礦的使用方法

連續(xù)采煤機(jī)主要由截割部、裝載運(yùn)輸部、行走部、主機(jī)架、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、水冷卻噴霧系統(tǒng)、駕駛操縱組成（如圖1）。機(jī)器動(dòng)力設(shè)備為8 臺(tái)電動(dòng)機(jī)，其中2 臺(tái)170 kW 交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)截割部的截割滾筒；2 臺(tái)50 kW 交流變頻電機(jī)分別驅(qū)動(dòng)行走左、右履帶；2 臺(tái)45 kW 交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝載運(yùn)輸部；1 臺(tái)45 kW 和1 臺(tái)22 kW 電機(jī)分別驅(qū)動(dòng)液壓系統(tǒng)液壓泵和濕式集塵裝置的風(fēng)機(jī)，裝機(jī)總?cè)萘?97 kW。

圖1 連續(xù)采煤機(jī)

該機(jī)具有以下特點(diǎn)：

（1）采用緊湊化設(shè)計(jì)，重心位置低，整機(jī)穩(wěn)定性好；

（2）采用強(qiáng)力截割部，橫軸式滾筒，滾筒寬度大，截割礦體面積寬，落料能力強(qiáng)，生產(chǎn)能力大；

（3）采用星輪裝載，刮板運(yùn)輸機(jī)構(gòu)，動(dòng)作連續(xù)，裝運(yùn)能力大，生產(chǎn)效率高；

（4）采用變頻調(diào)速電機(jī)驅(qū)動(dòng)行走機(jī)構(gòu)，運(yùn)動(dòng)靈活，牽引力強(qiáng)；

（5）配有高效濕式除塵系統(tǒng)，避免二次揚(yáng)塵，處理風(fēng)量大，降塵效率高。

鉀鹽硬度小，礦井無(wú)需支護(hù)，不含瓦斯，特別利于連續(xù)采煤機(jī)橫置截割滾筒發(fā)揮其斷面大、截割功率高、裝運(yùn)能力強(qiáng)的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)鉀鹽礦的高效開(kāi)采。工作循環(huán)如下：

截割滾筒橫置于連接于機(jī)架前部的截割部，其上裝有按一定規(guī)律排布的鎬形截齒，在每一個(gè)作業(yè)循環(huán)的開(kāi)始，行走機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)連續(xù)采煤機(jī)將截割滾筒切入煤層一定的深度，稱為截槽深度。然后行走機(jī)構(gòu)停止前進(jìn)，再用截割部的升降油缸使截割滾筒向下運(yùn)動(dòng)至底板，按截槽深度呈弧形向下切割出寬度等于截割滾筒長(zhǎng)度以及厚度等于截槽深度的弧形條帶鹽體。接著機(jī)器往后退，將底板凸起的鹽體掃平。最后通過(guò)鏟板和運(yùn)輸機(jī)將切割下來(lái)的鉀鹽運(yùn)送到后配套設(shè)備，這就是1 個(gè)作業(yè)循環(huán)。連續(xù)采煤機(jī)滾筒寬度為3.3 m，切割進(jìn)刀2 次作業(yè)循環(huán)，實(shí)現(xiàn)6 m×4 m 的斷面開(kāi)采。

3 連續(xù)采煤機(jī)在鉀鹽礦開(kāi)采中遇到的問(wèn)題及改進(jìn)措施

（1）設(shè)備冷卻、除塵問(wèn)題。連續(xù)采煤機(jī)為8 電機(jī)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，均為水冷電機(jī)，其水冷卻噴霧系統(tǒng)主要用于冷卻電機(jī)、變頻器和液壓系統(tǒng)以及截齒降溫、消滅火花、集塵噴霧、降塵，提高工作面能見(jiàn)度，改善工作環(huán)境，消除安全隱患。煤礦使用中，為保證設(shè)備的正常冷卻和截割過(guò)程中控制粉塵的濃度，必須要有足夠量的供水。鉀鹽礦成分主要是光鹵石，易溶于水，因此鉀鹽開(kāi)采中要求少用開(kāi)放性水。針對(duì)此現(xiàn)狀，連續(xù)采煤機(jī)水冷卻噴霧系統(tǒng)改成內(nèi)循環(huán)冷卻系統(tǒng)，循環(huán)水在各電機(jī)、變頻器、液壓系統(tǒng)冷卻器中流過(guò)，水溫升高，將他們產(chǎn)生的熱量帶走，之后通過(guò)風(fēng)扇冷卻器時(shí)與風(fēng)扇帶來(lái)的空氣進(jìn)行熱量交換，水溫降低，實(shí)現(xiàn)內(nèi)循環(huán)水冷卻系統(tǒng)的熱平衡。鉀鹽硬度為f3，但黏性比煤礦大，在切割過(guò)程中產(chǎn)生的粉塵較少，連續(xù)采煤機(jī)機(jī)載除塵系統(tǒng)即可除去大部分粉塵，因此無(wú)需再進(jìn)行噴霧降塵。

（2）設(shè)備腐蝕問(wèn)題。因鉀鹽礦主要成分中含有NaCL、MgCl2腐蝕性化合物，原有漆層很快會(huì)被腐蝕掉，回轉(zhuǎn)銷(xiāo)軸、刮板鏈、履帶鏈等運(yùn)動(dòng)副處腐蝕后磨損嚴(yán)重，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成銷(xiāo)軸卡死、刮板鏈、履帶鏈斷裂故障。采取如下措施：漆面噴涂采取多層噴漆，底漆為環(huán)氧富鋅底漆，二層選取云鐵環(huán)氧防銹漆，面漆選用氯化橡膠鋁粉防銹漆，且增加漆層總厚度。運(yùn)動(dòng)副元件表面采取新型復(fù)合鹽浴高防腐處理工藝。通過(guò)以上措施，提高整機(jī)的防腐能力，減緩連續(xù)采煤機(jī)在鉀鹽礦的腐蝕速度。

（3）鉀鹽礦開(kāi)采中產(chǎn)生的NaCL、MgCl2 腐蝕性化合物粉塵微小，容易通過(guò)減速器透氣塞、電機(jī)接線腔、電控箱門(mén)進(jìn)入減速器、電機(jī)、電控箱箱體內(nèi)，腐蝕元器件，造成齒輪磨損、電氣系統(tǒng)短路。改進(jìn)措施：將減速器透氣塞更換為壓力型；在電機(jī)接線腔、電控箱門(mén)增加耐腐蝕性密封圈。阻止微小粉塵的侵入，減緩元器件腐蝕。

改進(jìn)后的連續(xù)采煤機(jī)提升防腐蝕能力，降低故障率，提高鉀鹽礦的綜合開(kāi)采效率。

4 結(jié)語(yǔ)

連續(xù)采煤機(jī)在鉀鹽礦開(kāi)采中的成功應(yīng)用，擴(kuò)大鉀鹽礦機(jī)械開(kāi)采設(shè)備的選用范圍，拓寬煤礦機(jī)械使用范圍，提高鉀鹽礦的開(kāi)采效率，為后續(xù)研究專用的鉀鹽礦開(kāi)采設(shè)備、工藝提供依據(jù)。