煤矿机械磨损失效及表面改性技术的研究

张祚明

摘 要：为了有效地解决现阶段煤矿设备出现磨损失效的问题，本人通过利用自身多年的从业经验，对煤矿设备的失效形式以及失效与原因进行细致化分析。并以此为基础，针对煤矿机械设备磨损失效问题所应用的表面改性技术的应用效果进行研究。

关键词：煤矿机械；磨损失效；表面改性技术；应用

从长期的发展来看，多数煤炭开采作業都是在井下进行，在实际的施工中所面临的工况条件要远比我们想的复杂得多。在这样的工况条件影响下，导致煤矿机械设备所承受的工作强度较大，经常会出现煤矿机械设备寿命缩短，甚至失效的情况。这不但给煤炭经济带来严重的损失，同时也给矿井开采作业的安全带来严重的威胁。因此可以说，我们加强对煤矿机械设备失效形式及原因的研究是非常有必要的。

1 煤矿机械设备出现磨损失效的主要原因

煤机设备本身的体积就要比一般的机械设备大得多，在实际运作的过程中，受到体积庞大的影响，十分不便于移动。且多数煤机设备都处于长期作业的状态，极容易出现磨损的情况。更重要的是，煤机设备得不到合理的维修与保养，如各运转零件没有得到及时的润滑，最终导致煤机设备在长期的运行中出现磨损、腐蚀等影响其运行效率的情况。在煤炭开采的作业中，我们常常应用到采煤机、掘进机、刮板输送机以及液压支架等煤机设备（俗称“三机一架”）[1]。一般来说，这些煤机设备出现磨损或者腐蚀的频次较高且最严重，对煤炭开采作业的安全运行造成了严重的影响。

1.1 截齿失效

截齿是采煤机上截割煤层的主要结构部位，同时也是煤炭开采中消耗功率最高的结构部位。在实际的工作中，截齿主要与煤层或者矸石等坚硬矿物进行直接接触，由于坚硬矿物自身的硬度较高，截齿在截割的过程中很容易出现磨损的情况。且随着截割时间的延长，截齿受损的程度会越高。除此之外，截齿在截割煤层的过程中，还会因受到反复摩擦的作用，产生高温。而在高温的条件下会加剧截齿表面的磨损程度，进而会导致其出现失效的情况。

1.2 中部槽失效

刮板输送机在煤炭开采过程中的主要功能为输送采煤机截割下来的煤块以及其它物料。而中部槽作为刮板输送机的承受载体，在实际的工作中会承受较大的压力，这些压力往往来自于煤块或者煤矸石等硬物的碰撞作用，一旦承受的压力超过实际承受的范围，势必会造成中部槽表面出现严重的磨损情况。另外，中部槽在实际的运行中，会在综采表面进行高速运转，而矿井的实际施工环境比较潮湿，中部槽较容易受到腐蚀物或者有害气体的影响，在传送的过程中其表面出现链道腐蚀及磨损的现象。

1.3 液压支架立柱失效

液压支架在整个煤炭综采工作中起到主要的防护作用与支撑作用，具有较大的应用意义。立柱作为液压支架的关键结构部件，可以起到承载的作用，确保综采作业的施工安全。然而受到井下施工湿度较强的影响，部分粉尘颗粒或者腐蚀物质会介入到液压支架的运转过程中，使得液压支架处于恶劣、碱性条件较强的工作环境中。在这种环境状态的影响之下，立柱表面会出现明显的划痕和腐蚀，容易产生失效的情况，进而威胁整个开采作业的质量安全。

2 关于煤矿机械表面改性技术的相关研究

随着工业技术的不断发展与完善，煤矿机械表面改性技术逐渐得到了煤矿行业的广泛应用，主要是为了解决机械设备磨损失效的问题。通过对失效或者已经报废处理的煤机设备，利用先进的表面改性技术进行维修处理，极大程度上可以使煤机设备恢复正常工作的水平，有效节约了设备原材料的使用成本，与此同时还有效提高了设备的整体性能，具有较大的应用意义。

从目前煤机设备的表面改性技术的应用来看，常用到的技术类型主要有等离子熔覆技术、激光熔覆技术两种。其中，等离子熔覆技术主要利用等离子热源结合的原理，结合具体的熔覆材料，对煤机设备表面的磨损问题进行深化处理。举个例子来说，利用等离子熔覆技术对磨损严重的截齿部位进行处理的时候，施工人员需要先对磨损严重的齿头进行耐磨熔覆处理，并在此基础上选用硬度与耐磨性较高的合金粉末熔覆材料对截齿表面进行强化处理。通过利用这种方法可以有效地提高截齿表面的抗磨能力。

激光熔覆技术是近几年研发出来的表面改性技术，主要的应用原理为利用高能激光束与相关的熔覆材料，对存在磨损问题的设备表面进行强化处理，提升煤机设备的使用性能。以解决立柱的磨损问题为例，在选择好高强度及耐腐蚀性能较高地激光熔覆材料的基础上对出现磨损问题的立柱部件进行强化处理，可以提升立柱耐腐蚀以及耐磨的使用性能，极大程度上可以有效延长立柱的使用期限。最重要的是，这种技术出现气孔等熔覆缺陷地概率极低，且属于绿色无污染的表面改性技术，基本上不会对环境造成恶劣影响。另外，激光熔覆技术还可以有效地强化综采支护设备的使用性能，能够为企业节省设备购置的费用。

总而言之，煤矿的生产环境较为复杂，在实际运作的过程中很容易造成机械设备失效的情况，极大程度上给相关企业带来了严重的经济损失。为了有效地避免这一情况的发生，我们应该积极地利用表面改性技术加强煤机设备表面的抗磨蚀性，提高煤机设备的整体使用性能与延长煤机设备的使用寿命，进而提高我国煤炭行业的经济效益与社会效益，实现煤矿行业可持续发展的战略目标。

参考文献：

[1]谢泳.煤矿机械磨损失效分析方法和抗磨措施[J].润滑与密封，2006（09）：213-215.