霍 璇

（陜西彬長小莊礦業(yè)有限公司，陜西 咸陽 713500）

引言

在煤礦綜采工作面中，采煤機(jī)的有軌推進(jìn)依賴于刮板輸送機(jī)服務(wù)，因此礦山出煤率常受限于刮板輸送機(jī)的服務(wù)性能及服務(wù)年限[1]。作為煤炭開采運(yùn)輸?shù)闹匾O(shè)備，刮板輸送機(jī)在完成運(yùn)輸任務(wù)時(shí)，同時(shí)承受煤炭撞擊、組件間相互摩擦、刮板與輸送機(jī)溜槽、槽幫間摩擦等磨損作用影響[2]。SGZ1000/2×700型刮板輸送機(jī)在運(yùn)輸時(shí)磨損速度過快，磨損嚴(yán)重時(shí)會產(chǎn)生溜槽腐蝕、電機(jī)故障等現(xiàn)象，降低了輸送機(jī)的輸送效率,影響了煤炭產(chǎn)出效益。因此，有必要深入研究刮板輸送機(jī)的磨損問題，進(jìn)而合理改進(jìn)，以延長刮板使用壽命，確保刮板輸送機(jī)的運(yùn)煤效率。

1 工程背景

1.1 工作面概況

陜西彬長小莊礦40309工作面位于4號煤層，煤層厚度為19～28 m，煤層開采平均厚度為15.2 m，煤質(zhì)較硬。40309工作面采用后退式走向長壁綜合機(jī)械化放頂煤開采，采煤機(jī)型號為MG620/1540-WD，采用SGZ1000/2×700型刮板輸送機(jī)進(jìn)行煤矸運(yùn)輸。

1.2 工程問題

SGZ1000/2×700刮板輸送機(jī)在工作面工作過程中刮板磨損速度過快，2020年8—12月，4個月時(shí)間更換刮板36根，每次更換時(shí)間8～12 h，更換周期長，難度大，嚴(yán)重影響了工作面采煤效率，造成人力物力的極大浪費(fèi)。

2 刮板輸送機(jī)結(jié)構(gòu)原理及刮板磨損機(jī)理

2.1 刮板輸送機(jī)結(jié)構(gòu)

刮板輸送機(jī)由機(jī)頭部、中間部、機(jī)尾部、附屬部件四部分組成[3]。機(jī)頭部為刮板輸送機(jī)的運(yùn)作提供動力，使刮板在溜槽內(nèi)運(yùn)行；機(jī)身部是煤矸輸送的載體；機(jī)尾部處刮板折返；輔助裝置可調(diào)整刮板運(yùn)輸機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，諸如高度，刮板鏈松緊等[4]。

SGZ1000/2×700型刮板輸送機(jī)具體參數(shù)見表1。

表1 SGZ1000/2×700型刮板輸送機(jī)參數(shù)

2.2 磨損原因

通過對刮板輸送機(jī)的工作狀況進(jìn)行觀察及總結(jié)，發(fā)現(xiàn)造成SGZ1000/2×700型刮板輸送機(jī)刮板磨損的原因如下：

1）受刮板與溜槽之間空隙影響，運(yùn)輸煤炭和矸石時(shí)會有部分滾落到溜槽底部，長時(shí)間堆積后，在刮板輸送機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)摩擦，導(dǎo)致刮板底部磨損嚴(yán)重[5]。

2）刮板輸送機(jī)在工作運(yùn)行時(shí)，刮板與溜槽兩邊間隙中的煤矸摩擦，造成刮板兩側(cè)磨損嚴(yán)重。

3）刮板輸送機(jī)上方煤壁會有部分煤矸掉落，對刮板造成砸傷，產(chǎn)生的沖擊也會加大刮板與溜槽、槽幫的摩擦，磨損更加嚴(yán)重。

綜上可發(fā)現(xiàn)，SGZ1000/2×700型刮板輸送機(jī)刮板易磨損的部位是刮板底部及兩側(cè)，造成磨損的原因是煤壁掉落的煤矸砸傷，刮板與溜槽底部及兩邊縫隙的煤渣及矸石發(fā)生摩擦。因此需要設(shè)計(jì)優(yōu)化刮板結(jié)構(gòu)，降低刮板所受的磨損。

3 刮板結(jié)構(gòu)的改進(jìn)設(shè)計(jì)

針對刮板輸送機(jī)煤矸砸落沖擊及摩擦磨損兩方面對刮板結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，改進(jìn)后的刮板結(jié)構(gòu)如下頁圖1所示。

由圖1可知，在原來刮板的基礎(chǔ)上增加了碎煤清理板、滾珠及緩沖裝置，改進(jìn)之后的刮板抗磨損能力得到提高，確保了刮板輸送機(jī)的正常運(yùn)行以及工作面的正常生產(chǎn)。

圖1 改進(jìn)后刮板結(jié)構(gòu)

3.1 摩擦磨損的改進(jìn)措施

3.1.1 增設(shè)滾動裝置

SGZ1000/2×700型刮板輸送機(jī)存在拐彎情況，在拐彎處刮板與溜槽、槽幫的摩擦尤為嚴(yán)重。刮板與溜槽、槽幫的摩擦為滑動摩擦，受間隙處殘留的煤矸影響，摩擦導(dǎo)致的磨損加劇，因此設(shè)計(jì)在刮板底部和兩側(cè)安裝滾珠，將刮板的滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦，減少刮板與溜槽、槽幫的接觸面積，降低刮板運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)受到的摩擦阻力，以此達(dá)到減少刮板磨損的目的。同時(shí)安裝滾珠也可降低刮板運(yùn)作時(shí)需要的牽引力，減小刮板輸送機(jī)的能耗，有利于刮板輸送機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)。

3.1.2 增設(shè)清掃裝置

在刮板輸送機(jī)長時(shí)間的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，由于刮板磨損及刮板與槽幫縫隙的影響，會有部分煤矸掉落堆積在刮板底部，運(yùn)轉(zhuǎn)過程中與刮板摩擦造成刮板底部磨損嚴(yán)重。因此在刮板尾部設(shè)計(jì)碎煤清理板，對溜槽與刮板之間堆積的煤矸進(jìn)行清理。碎煤清理板由高猛鋼制成，能夠滿足高強(qiáng)度長時(shí)間的碎煤清理需求。碎煤清理板采用腰型孔固定，當(dāng)清理板下部磨損，可通過松開緊固螺栓將碎煤清理板調(diào)整到合適位置繼續(xù)使用，確保碎煤清理板的高利用率。

3.2 煤矸砸落磨損的改進(jìn)措施

在SGZ1000/2×700型刮板輸送機(jī)工作過程中，刮板長期受到上方煤壁掉落下來的煤矸沖擊，不僅會對刮板造成損傷，也加劇了刮板與溜槽、槽幫的摩擦，刮板更易磨損，使用壽命降低，影響刮板輸送機(jī)輸送效率。因此在刮板底部及兩側(cè)的滾珠基礎(chǔ)上增加緩沖裝置設(shè)計(jì)，如圖2所示。

由圖2可知，緩沖裝置由緩沖機(jī)構(gòu)主體、內(nèi)外部彈簧、滾珠、滾珠托架幾部分組成。外部彈簧可將煤矸的重力與動力勢能轉(zhuǎn)化為彈性勢能，有效降低刮板所受到的沖擊力，同時(shí)內(nèi)部彈簧能支撐滾珠始終緊貼溜槽與槽幫，確保滾珠正常運(yùn)轉(zhuǎn)，將滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦。緩沖機(jī)構(gòu)主體起到對其他部件的支撐約束作用。滾珠托架內(nèi)部可添加潤滑油脂，降低滾珠的磨損。

4 效果分析

4.1 刮板優(yōu)化改進(jìn)后優(yōu)點(diǎn)

圖2 刮板緩沖裝置示意圖

改進(jìn)后的刮板通過滾珠減少了刮板與溜槽、槽幫間的磨損，通過碎煤清理板及時(shí)對刮板底部煤矸進(jìn)行清理，避免更大的磨損，通過緩沖裝置減輕了煤壁煤矸掉落對刮板的砸傷，使刮板的磨損得到了有效改善，從而避免了由刮板磨損導(dǎo)致的溜槽腐蝕、電機(jī)燒毀等重大事故，確保了刮板輸送機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)。

4.2 實(shí)際應(yīng)用效果分析

2021年1月對40309工作面SGZ1000/2×700型中雙鏈刮板輸送機(jī)的刮板進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化并投入使用，觀測其實(shí)際應(yīng)用效果。

截至2021年7月，通過兩個季度的生產(chǎn)使用，刮板由于磨損導(dǎo)致的報(bào)廢數(shù)為18根，相比改進(jìn)前兩季度損壞72根，刮板損壞量降低了75%。由刮板磨損導(dǎo)致的溜槽腐蝕、電機(jī)燒毀等重大機(jī)電事故未發(fā)生一起，確保了工作面的高效安全生產(chǎn)，節(jié)約了人力和物力，預(yù)計(jì)每季度可節(jié)省設(shè)備維修費(fèi)用40萬元。

5 結(jié)論

1）造成刮板輸送機(jī)刮板磨損的主要原因是刮板與溜槽表面及兩側(cè)產(chǎn)生滑動摩擦，且煤壁掉落的煤矸加劇了摩擦力度，產(chǎn)生了更大的磨損，故刮板磨損較大部位為刮板底部與兩側(cè)。

2）根據(jù)刮板磨損的原因及部位對刮板進(jìn)行了結(jié)構(gòu)改進(jìn)，通過增加滾動裝置與清掃裝置降低刮板與溜槽、溜幫間的摩擦，通過緩沖裝置降低了煤壁煤矸掉落對刮板的砸傷。

3）改進(jìn)后的SGZ1000/2×700型刮板輸送機(jī)投入使用后，每季度刮板損壞數(shù)量降低了75%，刮板磨損情況得到改善，預(yù)計(jì)每季度可節(jié)省刮板輸送機(jī)維修成本費(fèi)用達(dá)40萬元。