连续采煤机在钾盐矿的应用及改进

王佃武

（中国煤炭科工集团太原研究院有限公司，山西太原 030006）

0 引言

钾盐是以钾的氯化物和硫酸盐类矿物为主要成分的非金属矿产，在我国应用广泛，主要用于制钾肥，部分用于提取其他钾化合物。钾盐的开采方法有矿井开采法、溶解开采法和钻井抽卤法。溶解开采法和钻井抽卤法属于水采，技术简单，容易实现，回收率低，开采过程中会析出大量有害杂质，影响周围环境，地下采空区难以控制，容易形成地表塌陷，因此矿井开采法逐渐增多。但开采设备及工艺还处于摸索阶段，没有专用的钾盐开采设备。

连续采煤机是短壁机械化采煤、边角煤及不规则块段的回收以及煤巷掘进设备，在煤矿上应用广泛。钾盐矿开采方法与煤巷掘进类似，矿井不含瓦斯，顶底板稳定，因此，连续采煤机能在钾盐矿开采中应用，但由于钾盐矿井的特殊性，连续采煤机需要改进设计以适应钾盐矿开采。

1 施工条件

施工矿井深180 m，盘区南北长300 m，东西长260 m，平均厚度4.61 m，近水平。采掘断面为宽6 m，高4 m。顶板围岩为黏土岩，其余为盐岩。黏土岩以青灰色泥岩为主，局部为棕红色泥岩，盐岩为灰白色石岩。矿石硬度为f3，接近于煤。成分主要是光卤石，易溶于水，因此钾盐开采中要求少用开放性水；埋深较浅，因此地压小，顶底板稳定，多数采硐无需支护；矿井不含瓦斯，对设备没有煤安防爆要求；开采过程中，钾盐粉尘中含有NaCL、MgCl2 等腐蚀性化合物，且颗粒微小，因此对设备表面、运动副的耐腐蚀性、腔体的密封面有较高要求。

2 连续采煤机结构特点及在钾盐矿的使用方法

连续采煤机主要由截割部、装载运输部、行走部、主机架、液压系统、电气系统、水冷却喷雾系统、驾驶操纵组成（如图1）。机器动力设备为8 台电动机，其中2 台170 kW 交流电机驱动截割部的截割滚筒；2 台50 kW 交流变频电机分别驱动行走左、右履带；2 台45 kW 交流电机驱动装载运输部；1 台45 kW 和1 台22 kW 电机分别驱动液压系统液压泵和湿式集尘装置的风机，装机总容量597 kW。

该机具有以下特点：

（1）采用紧凑化设计，重心位置低，整机稳定性好；

（2）采用强力截割部，横轴式滚筒，滚筒宽度大，截割矿体面积宽，落料能力强，生产能力大；

（3）采用星轮装载，刮板运输机构，动作连续，装运能力大，生产效率高；

（4）采用变频调速电机驱动行走机构，运动灵活，牵引力强；

（5）配有高效湿式除尘系统，避免二次扬尘，处理风量大，降尘效率高。

钾盐硬度小，矿井无需支护，不含瓦斯，特别利于连续采煤机横置截割滚筒发挥其断面大、截割功率高、装运能力强的特点，实现钾盐矿的高效开采。工作循环如下：

截割滚筒横置于连接于机架前部的截割部，其上装有按一定规律排布的镐形截齿，在每一个作业循环的开始，行走机构驱动连续采煤机将截割滚筒切入煤层一定的深度，称为截槽深度。然后行走机构停止前进，再用截割部的升降油缸使截割滚筒向下运动至底板，按截槽深度呈弧形向下切割出宽度等于截割滚筒长度以及厚度等于截槽深度的弧形条带盐体。接着机器往后退，将底板凸起的盐体扫平。最后通过铲板和运输机将切割下来的钾盐运送到后配套设备，这就是1 个作业循环。连续采煤机滚筒宽度为3.3 m，切割进刀2 次作业循环，实现6 m×4 m 的断面开采。

3 连续采煤机在钾盐矿开采中遇到的问题及改进措施

（1）设备冷却、除尘问题。连续采煤机为8 电机动力驱动，均为水冷电机，其水冷却喷雾系统主要用于冷却电机、变频器和液压系统以及截齿降温、消灭火花、集尘喷雾、降尘，提高工作面能见度，改善工作环境，消除安全隐患。煤矿使用中，为保证设备的正常冷却和截割过程中控制粉尘的浓度，必须要有足够量的供水。钾盐矿成分主要是光卤石，易溶于水，因此钾盐开采中要求少用开放性水。针对此现状，连续采煤机水冷却喷雾系统改成内循环冷却系统，循环水在各电机、变频器、液压系统冷却器中流过，水温升高，将他们产生的热量带走，之后通过风扇冷却器时与风扇带来的空气进行热量交换，水温降低，实现内循环水冷却系统的热平衡。钾盐硬度为f3，但黏性比煤矿大，在切割过程中产生的粉尘较少，连续采煤机机载除尘系统即可除去大部分粉尘，因此无需再进行喷雾降尘。

图1 连续采煤机

（2）设备腐蚀问题。因钾盐矿主要成分中含有NaCL、MgCl2腐蚀性化合物，原有漆层很快会被腐蚀掉，回转销轴、刮板链、履带链等运动副处腐蚀后磨损严重，严重时会造成销轴卡死、刮板链、履带链断裂故障。采取如下措施：漆面喷涂采取多层喷漆，底漆为环氧富锌底漆，二层选取云铁环氧防锈漆，面漆选用氯化橡胶铝粉防锈漆，且增加漆层总厚度。运动副元件表面采取新型复合盐浴高防腐处理工艺。通过以上措施，提高整机的防腐能力，减缓连续采煤机在钾盐矿的腐蚀速度。

（3）钾盐矿开采中产生的NaCL、MgCl2 腐蚀性化合物粉尘微小，容易通过减速器透气塞、电机接线腔、电控箱门进入减速器、电机、电控箱箱体内，腐蚀元器件，造成齿轮磨损、电气系统短路。改进措施：将减速器透气塞更换为压力型；在电机接线腔、电控箱门增加耐腐蚀性密封圈。阻止微小粉尘的侵入，减缓元器件腐蚀。

改进后的连续采煤机提升防腐蚀能力，降低故障率，提高钾盐矿的综合开采效率。

4 结语

连续采煤机在钾盐矿开采中的成功应用，扩大钾盐矿机械开采设备的选用范围，拓宽煤矿机械使用范围，提高钾盐矿的开采效率，为后续研究专用的钾盐矿开采设备、工艺提供依据。