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1272019 年第 3 期 新型复合耐磨材料在刮板输送机中部槽上的实践 侯壮壮 （山西焦煤霍州煤电集团吕临能化有限公司庞庞塔煤矿综放一队，山西 霍州 033200） 摘 要 庞庞塔煤矿 SGZ-1000/1050 型刮板输送机中部槽磨损严重，本文针对该刮板输送机中部槽磨损失效问题进行了 分析研究，决定选用新型复合耐磨材料对中部槽进行维修。通过数据检测，结果表明该材料的强度、硬度和耐磨性都有了 很大的提高，使用该材料能提高中部槽的使用寿命，并有较好的经济效益和社会效益。 关键词 耐磨材料 刮板输送机 中部槽 应用 中图分类号 TD528.3 文献标识码 B doi10.3969/j.issn.1005-2801.2019.03.049 The Practice of New Composite Wear-resisting Material in the Middle Trough of Scraper Conveyor Hou Zhuang-zhuang Fully Mechanized Caving Team 1, Pangpangta Coal Mine, Shanxi Coking Coal Huozhou Coal Power Group llin Energy Chemical Co., LTD., Shanxi Huozhou 033200 Abstract The central trough of sgz-1000/1050 type scraper conveyor in Pangpangta Coal Mine is badly worn. In this paper, the wear failure of the central trough of the scraper conveyor was analyzed and studied, and a new type of composite wear-resistant material was selected to repair the central trough. Through data testing, the results show that the strength, hardness and wear resistance of the material have been greatly improved, the use of the material can improve the service life of the middle trough, and has good economic and social benefits. Key words wear-resistant material scraper conveyor the central trough application 收稿日期 2018-08-30 作者简介 侯壮壮（1989-），男，汉族，2014 年毕业于安徽理工 大学机械电子工程专业，助理工程师，研究方向为煤矿机电。 刮板输送机是当前我国煤矿井下重要运输设 备，因其运量大、寿命高、强度高、可靠性高的特 点成为了高效综合机械化采煤的理想设备之一。但 是在井下复杂的工作环境当中，刮板输送机中部 槽会因为磨损而失效。因此，对刮板输送机中部 槽板材耐磨性能的研究和应用具有重要的价值。 本文针对庞庞塔煤矿己 14-31010 综采工作面 SGZ- 1000/1050 型刮板输送机中部槽的磨损情况，采用 新型复合耐磨材料进行改造。 1 刮板输送机中部槽磨损失效分析 目前重型刮板输送机有 1.75m（如国产 SGZ- 1000/1050 型）和 2.0m（如美国 JOY 公司）长的 中部槽，与宽体液压支架配套使用。轻型机有的是 1.2m长， 带有横拉插板式检查窗的封底式中部槽 （如 SGZ-800/800 型）。新型分体式封底式中部槽（如 SGZ-800/2400 型），溜槽由上、下槽两部分组成， 在纵向用两个镀锌压块将上槽一侧固定在挡煤板侧 的下槽槽帮上，用两个扁销穿过铲煤板侧的下槽槽 帮销孔，插在上槽的耳板内将其固定，在纵向中板 上有两个圆柱定位销用于上槽定位。这种活动上槽 结构，可方便更换磨损了的活动上槽。 中部槽的磨损失效通常主要发生在中板、底板 和两侧槽帮内侧，由煤、矸石和刮板、刮板链等在 运动过程中造成的复合混合磨损。同时井下工作环 境中的硫、磷等腐蚀性元素也容易对中部槽的表面 起到腐蚀作用，从而加速了材料的磨损和失效。从 本质上分析，中部槽板材的失效过程是磨粒磨损、 腐蚀磨损和黏着磨损的综合作用的结果。 从庞庞塔煤矿己 14-31010 综采工作面刮板输送 机的使用实践来看，刮板输送机的输送能力不足， 尤其是设备耐磨性不适应现场实际情况的需要，导 致刮板输送机和转载机中部槽、槽帮磨损严重，其 中机尾槽和弧形槽几乎报废。另外严重的磨损现象 也增加了机电设备的荷载， 额外消耗能量30左右， 1282019 年第 3 期 进一步加大了煤矿开采的成本。因此，必须对刮板 输送机的中部槽板材进行改造，增加其磨损性能， 有效地控制磨损失效现象的出现，增加刮板输送机 的使用寿命。 2 普通耐磨材料 当前对于刮板输送机中部槽板材的改造， 一 般 都 是 采 用 普 通 的 耐 磨 材 料。 比 如 常 见 的 HARDOX450 耐磨板，该材料不仅仅耐磨性能好， 布氏硬度达到了 450HB，同时也有很好的冷弯性和 可焊性。相对普通的低合金结构钢，该材料中的锰、 硅元素的含量有了极大的提高，一般使用寿命为原 来的 23 倍。采用耐磨堆焊焊条焊接工艺简单，适 合刮板输送机现场堆焊要求。但是当井下矸石量较 多时，运输矸石对该材料造成的磨损较大，大大降 低了使用寿命。庞庞塔煤矿己 14-31010 综采工作面 刮板输送机在使用到 4 个月时，就发现中部槽板材 磨损严重，必须考虑使用更加耐磨的材料加以改造。 3 新型复合耐磨材料的应用 随着全国煤炭业的回暖，煤矿开采运输用刮板 输送机也是朝向了设备大型化的方向发展。同时对于 刮板输送机中部槽的磨损现象就更加严重，对板材的 耐磨性也有了更高的要求，进一步推动了耐磨材料 行业的研发投入。当前国外已有成功研究并实践应 用的高铬耐磨复合材料，有效地解决了刮板输送机 中部槽板材的耐磨问题，该复合耐磨材料主要由母 材和耐磨层进行复合而成，采用高效自动堆焊技术， 在普通碳钢板材上自动堆焊，耐磨合金粉末在高能 热源加热的条件下，迅速熔化并形成复合材料。 4 新材料与旧中部槽板材性能比较分析 4.1 材料成分分析 采用江苏天瑞仪器公司生产的 genius5000 型 便携式金属成分分析仪器对两种材料进行了成分分 析，结果如表 1 所示。 表 1 材料成分分析对比 试样碳锰硅硫磷铬硼 复合耐磨材料 （g） 2.970.920.890.040.0315.980.47 旧中部槽板材 （g） 0.191.190.370.0040.010.29- 从表 1 中可以看到，复合耐磨材料中的铬、硼 和碳等元素的含量要明显高于旧中部槽板材，对比 分析铬的含量为 55.1 倍，碳的含量为 15.9 倍。铬 在复合材料当中与碳生成铬的碳化物，因此可以大 大提高该复合材料的强度、硬度和耐磨性。同时在 该复合材料当中还有 0.47g 的硼元素，能进一步改 善材料的致密性和热轧性能。 4.2 硬度分析 使用 TH300 洛氏硬度计来对两种材料的硬度进 行测试，测量结果为复合耐磨材料 60.1H RC，旧中 部槽板材 39.3H RC，复合耐磨材料硬度为旧中部槽 板材的 1.53 倍，因此可以降低在运输过程中中部槽 的磨损量。 4.3 耐磨性试验分析 使用 MLS-225B 型湿式橡胶轮磨粒磨损试验 机来检测复合耐磨材料与旧中部槽板材的耐磨性。 在确定试验工况相同的条件下，复合耐磨材料的 磨损率为 0.209，旧中部槽板材的磨损率为 1.273， 详细数据见表 2 所示。因此，该复合耐磨材料的 耐磨性为旧中部槽板材耐磨性的 6.1 倍。从耐磨性 试验可以得知，复合耐磨材料的耐磨性能高，能 有效地降低中部槽的磨损现象，提高中部槽的使 用性能和寿命。 表 2 两种材料耐磨性对比 试样原始重量 /g磨损重量 /g磨损率 /100g 复合耐磨材料127.4560.2660.209 旧中部槽板材129.2341.6451.273 5 复合耐磨材料的实践应用及效益分析 5.1 实践应用 选用 40Mn2 冷轧钢板做为母材，采用自动堆 焊技术让其同耐磨层进行复合形成新型复合耐磨材 料，并将该材料应用在庞庞塔煤矿己 14-31010 综采 工作面 SGZ-1000/1050 型刮板输送机中部槽当中。 通过近 1 年的跟踪记录观察，该新型复合耐磨材料 的耐磨性能好，平均磨损约 1.5mm，有效地保障了 井下煤炭的运输能力。 5.2 效益分析 刮板输送机中部槽是煤矿开采企业更换量最大 的煤机部件之一，新型复合耐磨材料的成功使用大 幅度提高了中部槽的使用寿命，从而为企业节约了 大量的材料费用。同时也降低了安装和撤除等作业 环节，为企业节约维修费用的同时，提高了煤矿开 采的效率。同时新型复合耐磨材料硬度的提高，可 （下转第 131 页） 1312019 年第 3 期 机，经接口转换器连接至电脑，启动电脑和视频软 件显示井下视频信号。使用数据信号线传输信号 钻孔处安置视频信号输出端，通过视频传输信号线 连接，经接口转换器连接至电脑，启动电脑和视频 软件显示井下视频信号。 （4）监测监控显示连接。钻孔处安置数据集 成信号箱，连接监测监控信号输出端，通过数据传 输信号线连接救援车信号箱相应的接口，经监测监 控信号转换接口连接至电脑，启动电脑和监测监控 软件显示井下监测监控传感器传来的监测数据。 （5）人员定位显示。钻孔处安置数据集成信 号箱，连接人员定位信号输出端，通过数据传输信 号线连接救援车信号箱相应的接口，经人员定位信 号转换接口连接至电脑，启动电脑和人员定位软件 显示井下监测基站传来的人员定位数据信息。 （6）井下压水（流食）。应急救援车自带容 量为 320L 的水箱，并配有抽水泵和压水泵用于上 水和压水。在车上安置三个水口，分别是上水口、 出水口和溢水口。通过水管一端连接应急车上的出 水口，另一端连接钻孔处的水管接口，通过通信电 话，通知避难硐室内人员打开水阀门，接着打开车 上水箱阀门，插电使用压水泵实现井下供水。 （7）井下压风。用压风管一端与钻孔处的风 管连接，另一端连接压风机的出风口。压风设备供 电后利用自身内部压力产生压力风流，通过压风管 路向井下避难硐室输送地面新鲜空气。 4.2 要求及注意事项 （1）救援时应急车与避难硐室对接完成后， 要注意各系统启用顺序，如井下停电时，应先使用 电话联系，再通过人员定位系统找人，同时供风， 再通过监测监控系统了解硐室情况。（2）要安排 专人时刻注意观察压水功能开启后，井下避难硐室 内水路供给发生的变化，如水流声音、气流声音等， 并通过通信电话向地面救援车反馈信息以便及时掌 握硐室情况。（3）压风机和发电机要严格按照使 用说明书操作。（4）使用时注意防火，在设备工 作室附近严禁烟火，车上的灭火器要保持完好。 4.3 使用和维护 该应急救援车功能齐全，移动方便，为矿山井 下抢险救灾带来了极大的方便。在日常保养过程中， 要定人、定期检验车辆及柴油量，保证车辆能稳定 可靠的行驶；柴油发电机、供电系统及负载设备也 需要定期检验、操作演练，保持良好的工作状态； 通信、监测监控、人员定位系统需要专人定期联网 操作，保持通信的实时与畅通。 5 结 论 煤矿井下紧急避险系统应急救援车是井下紧急 避险系统的辅助应急救援装备，能进一步完善永久 避难硐室的各项避灾功能，可以持续不断地为硐室 内避难人员提供食物、新鲜风、电力等，且能监测 硐室内生存环境，为避难硐室提供了额外保障。当 前城峰煤业公司已为矿山救护大队配备应急救援车 2 辆，可为该矿及集团公司多个矿井的避难硐室提 供有效服务。在矿井建设井下紧急避险系统时，仅 需设置能与应急救援车配套的钻孔即可，无需建造 固定的供给氧气、供风、供电设施和设备，可以为 企业节省大量资金。 【参考书目】 ［1］ 黄志凌 . 王家岭矿钻孔逃生救援系统研究与应用 [D]. 北京科技大学，2016. ［2］ 张英华，陈志翔，黄志安，等 . 井下紧急避险系 统钻孔对接装置设计研究 [J]. 煤炭工程，2014， 46（10）85-8790. ［3］ 赵春雨，张日晨，孔凡磊 .CTY9220 型矿用应急 救援车的研制[J].煤炭科学技术， 2014， 42 （s1） 178-180. ［4］ 李兴春，董涛 . 矿山应急救援车结构与布置 [J]. 现代制造技术与装备，2007（05）56-57. （上接第 128 页） 以降低电动机的额外负载，可以节约 30 左右的电 能，产生了很好的社会效益。 【参考书目】 ［1］ 陈以壮 . 新型复合耐磨材料在刮板输送机中部槽 上的应用 [J]. 煤矿现代化，2018（02）9-11. ［2］ 史志远 . 重载刮板输送机中部槽磨损形态及成因 研究 [J]. 煤矿机电，2016（03）46-48. ［3］ 牛晓洁 . 电子监控在煤矿安全生产中的应用 [J]. 山东煤炭科技，2016（05）176-177. ［4］ 杨柳青 . 钛、钒对 2Cr13 药芯焊丝耐磨性能的影 响研究 [D]. 太原科技大学，2015. ［5］ 杨哲勇 . 重型刮板输送机中部槽结构分析 [D]. 太 原科技大学，2014.