連續采煤機在鉀鹽礦的應用及改進

王佃武

（中國煤炭科工集團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礦物為主要成分的非金屬礦產，在我國應用廣泛，主要用于制鉀肥，部分用于提取其他鉀化合物。鉀鹽的開采方法有礦井開采法、溶解開采法和鉆井抽鹵法。溶解開采法和鉆井抽鹵法屬于水采，技術簡單，容易實現，回收率低，開采過程中會析出大量有害雜質，影響周圍環境，地下采空區難以控制，容易形成地表塌陷，因此礦井開采法逐漸增多。但開采設備及工藝還處于摸索階段，沒有專用的鉀鹽開采設備。

連續采煤機是短壁機械化采煤、邊角煤及不規則塊段的回收以及煤巷掘進設備，在煤礦上應用廣泛。鉀鹽礦開采方法與煤巷掘進類似，礦井不含瓦斯，頂底板穩定，因此，連續采煤機能在鉀鹽礦開采中應用，但由于鉀鹽礦井的特殊性，連續采煤機需要改進設計以適應鉀鹽礦開采。

1 施工條件

施工礦井深180 m，盤區南北長300 m，東西長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，因此鉀鹽開采中要求少用開放性水；埋深較淺，因此地壓小，頂底板穩定，多數采硐無需支護；礦井不含瓦斯，對設備沒有煤安防爆要求；開采過程中，鉀鹽粉塵中含有NaCL、MgCl2 等腐蝕性化合物，且顆粒微小，因此對設備表面、運動副的耐腐蝕性、腔體的密封面有較高要求。

2 連續采煤機結構特點及在鉀鹽礦的使用方法

連續采煤機主要由截割部、裝載運輸部、行走部、主機架、液壓系統、電氣系統、水冷卻噴霧系統、駕駛操縱組成（如圖1）。機器動力設備為8 臺電動機，其中2 臺170 kW 交流電機驅動截割部的截割滾筒；2 臺50 kW 交流變頻電機分別驅動行走左、右履帶；2 臺45 kW 交流電機驅動裝載運輸部；1 臺45 kW 和1 臺22 kW 電機分別驅動液壓系統液壓泵和濕式集塵裝置的風機，裝機總容量597 kW。

圖1 連續采煤機

該機具有以下特點：

（1）采用緊湊化設計，重心位置低，整機穩定性好；

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

（3）采用星輪裝載，刮板運輸機構，動作連續，裝運能力大，生產效率高；

（4）采用變頻調速電機驅動行走機構，運動靈活，牽引力強；

（5）配有高效濕式除塵系統，避免二次揚塵，處理風量大，降塵效率高。

鉀鹽硬度小，礦井無需支護，不含瓦斯，特別利于連續采煤機橫置截割滾筒發揮其斷面大、截割功率高、裝運能力強的特點，實現鉀鹽礦的高效開采。工作循環如下：

截割滾筒橫置于連接于機架前部的截割部，其上裝有按一定規律排布的鎬形截齒，在每一個作業循環的開始，行走機構驅動連續采煤機將截割滾筒切入煤層一定的深度，稱為截槽深度。然后行走機構停止前進，再用截割部的升降油缸使截割滾筒向下運動至底板，按截槽深度呈弧形向下切割出寬度等于截割滾筒長度以及厚度等于截槽深度的弧形條帶鹽體。接著機器往后退，將底板凸起的鹽體掃平。最后通過鏟板和運輸機將切割下來的鉀鹽運送到后配套設備，這就是1 個作業循環。連續采煤機滾筒寬度為3.3 m，切割進刀2 次作業循環，實現6 m×4 m 的斷面開采。

3 連續采煤機在鉀鹽礦開采中遇到的問題及改進措施

（1）設備冷卻、除塵問題。連續采煤機為8 電機動力驅動，均為水冷電機，其水冷卻噴霧系統主要用于冷卻電機、變頻器和液壓系統以及截齒降溫、消滅火花、集塵噴霧、降塵，提高工作面能見度，改善工作環境，消除安全隱患。煤礦使用中，為保證設備的正常冷卻和截割過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，因此鉀鹽開采中要求少用開放性水。針對此現狀，連續采煤機水冷卻噴霧系統改成內循環冷卻系統，循環水在各電機、變頻器、液壓系統冷卻器中流過，水溫升高，將他們產生的熱量帶走，之后通過風扇冷卻器時與風扇帶來的空氣進行熱量交換，水溫降低，實現內循環水冷卻系統的熱平衡。鉀鹽硬度為f3，但黏性比煤礦大，在切割過程中產生的粉塵較少，連續采煤機機載除塵系統即可除去大部分粉塵，因此無需再進行噴霧降塵。

（2）設備腐蝕問題。因鉀鹽礦主要成分中含有NaCL、MgCl2腐蝕性化合物，原有漆層很快會被腐蝕掉，回轉銷軸、刮板鏈、履帶鏈等運動副處腐蝕后磨損嚴重，嚴重時會造成銷軸卡死、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，底漆為環氧富鋅底漆，二層選取云鐵環氧防銹漆，面漆選用氯化橡膠鋁粉防銹漆，且增加漆層總厚度。運動副元件表面采取新型復合鹽浴高防腐處理工藝。通過以上措施，提高整機的防腐能力，減緩連續采煤機在鉀鹽礦的腐蝕速度。

（3）鉀鹽礦開采中產生的NaCL、MgCl2 腐蝕性化合物粉塵微小，容易通過減速器透氣塞、電機接線腔、電控箱門進入減速器、電機、電控箱箱體內，腐蝕元器件，造成齒輪磨損、電氣系統短路。改進措施：將減速器透氣塞更換為壓力型；在電機接線腔、電控箱門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。

改進后的連續采煤機提升防腐蝕能力，降低故障率，提高鉀鹽礦的綜合開采效率。

4 結語

連續采煤機在鉀鹽礦開采中的成功應用，擴大鉀鹽礦機械開采設備的選用范圍，拓寬煤礦機械使用范圍，提高鉀鹽礦的開采效率，為后續研究專用的鉀鹽礦開采設備、工藝提供依據。