連續(xù)采煤機(jī)在鉀鹽礦的應(yīng)用及改進(jìn)

王佃武

（中國煤炭科工集團(tuán)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(chǎn)，在我國應(yīng)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(shù)簡單，容易實(shí)現(xiàn)，回收率低，開采過程中會析出大量有害雜質(zhì)，影響周圍環(huán)境，地下采空區(qū)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(shè)備及工藝還處于摸索階段，沒有專用的鉀鹽開采設(shè)備。

連續(xù)采煤機(jī)是短壁機(jī)械化采煤、邊角煤及不規(guī)則塊段的回收以及煤巷掘進(jìn)設(shè)備，在煤礦上應(yīng)用廣泛。鉀鹽礦開采方法與煤巷掘進(jìn)類似，礦井不含瓦斯，頂?shù)装宸€(wěn)定，因此，連續(xù)采煤機(jī)能在鉀鹽礦開采中應(yīng)用，但由于鉀鹽礦井的特殊性，連續(xù)采煤機(jī)需要改進(jìn)設(shè)計(jì)以適應(yīng)鉀鹽礦開采。

1 施工條件

施工礦井深180 m，盤區(qū)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?shù)装宸€(wěn)定，多數(shù)采硐無需支護(hù)；礦井不含瓦斯，對設(shè)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(shè)備表面、運(yùn)動副的耐腐蝕性、腔體的密封面有較高要求。

2 連續(xù)采煤機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及在鉀鹽礦的使用方法

連續(xù)采煤機(jī)主要由截割部、裝載運(yùn)輸部、行走部、主機(jī)架、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、水冷卻噴霧系統(tǒng)、駕駛操縱組成（如圖1）。機(jī)器動力設(shè)備為8 臺電動機(jī)，其中2 臺170 kW 交流電機(jī)驅(qū)動截割部的截割滾筒；2 臺50 kW 交流變頻電機(jī)分別驅(qū)動行走左、右履帶；2 臺45 kW 交流電機(jī)驅(qū)動裝載運(yùn)輸部；1 臺45 kW 和1 臺22 kW 電機(jī)分別驅(qū)動液壓系統(tǒng)液壓泵和濕式集塵裝置的風(fēng)機(jī)，裝機(jī)總?cè)萘?97 kW。

該機(jī)具有以下特點(diǎn)：

（1）采用緊湊化設(shè)計(jì)，重心位置低，整機(jī)穩(wěn)定性好；

（2）采用強(qiáng)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(qiáng)，生產(chǎn)能力大；

（3）采用星輪裝載，刮板運(yùn)輸機(jī)構(gòu)，動作連續(xù)，裝運(yùn)能力大，生產(chǎn)效率高；

（4）采用變頻調(diào)速電機(jī)驅(qū)動行走機(jī)構(gòu)，運(yùn)動靈活，牽引力強(qiáng)；

（5）配有高效濕式除塵系統(tǒng)，避免二次揚(yáng)塵，處理風(fēng)量大，降塵效率高。

鉀鹽硬度小，礦井無需支護(hù)，不含瓦斯，特別利于連續(xù)采煤機(jī)橫置截割滾筒發(fā)揮其斷面大、截割功率高、裝運(yùn)能力強(qiáng)的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)鉀鹽礦的高效開采。工作循環(huán)如下：

截割滾筒橫置于連接于機(jī)架前部的截割部，其上裝有按一定規(guī)律排布的鎬形截齒，在每一個作業(yè)循環(huán)的開始，行走機(jī)構(gòu)驅(qū)動連續(xù)采煤機(jī)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(jī)構(gòu)停止前進(jìn)，再用截割部的升降油缸使截割滾筒向下運(yùn)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(jī)器往后退，將底板凸起的鹽體掃平。最后通過鏟板和運(yùn)輸機(jī)將切割下來的鉀鹽運(yùn)送到后配套設(shè)備，這就是1 個作業(yè)循環(huán)。連續(xù)采煤機(jī)滾筒寬度為3.3 m，切割進(jìn)刀2 次作業(yè)循環(huán)，實(shí)現(xiàn)6 m×4 m 的斷面開采。

3 連續(xù)采煤機(jī)在鉀鹽礦開采中遇到的問題及改進(jìn)措施

（1）設(shè)備冷卻、除塵問題。連續(xù)采煤機(jī)為8 電機(jī)動力驅(qū)動，均為水冷電機(jī)，其水冷卻噴霧系統(tǒng)主要用于冷卻電機(jī)、變頻器和液壓系統(tǒng)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(huán)境，消除安全隱患。煤礦使用中，為保證設(shè)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(xiàn)狀，連續(xù)采煤機(jī)水冷卻噴霧系統(tǒng)改成內(nèi)循環(huán)冷卻系統(tǒng)，循環(huán)水在各電機(jī)、變頻器、液壓系統(tǒng)冷卻器中流過，水溫升高，將他們產(chǎn)生的熱量帶走，之后通過風(fēng)扇冷卻器時與風(fēng)扇帶來的空氣進(jìn)行熱量交換，水溫降低，實(shí)現(xiàn)內(nèi)循環(huán)水冷卻系統(tǒng)的熱平衡。鉀鹽硬度為f3，但黏性比煤礦大，在切割過程中產(chǎn)生的粉塵較少，連續(xù)采煤機(jī)機(jī)載除塵系統(tǒng)即可除去大部分粉塵，因此無需再進(jìn)行噴霧降塵。

圖1 連續(xù)采煤機(jī)

（2）設(shè)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(zhuǎn)銷軸、刮板鏈、履帶鏈等運(yùn)動副處腐蝕后磨損嚴(yán)重，嚴(yán)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(huán)氧富鋅底漆，二層選取云鐵環(huán)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(yùn)動副元件表面采取新型復(fù)合鹽浴高防腐處理工藝。通過以上措施，提高整機(jī)的防腐能力，減緩連續(xù)采煤機(jī)在鉀鹽礦的腐蝕速度。

（3）鉀鹽礦開采中產(chǎn)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(jī)接線腔、電控箱門進(jìn)入減速器、電機(jī)、電控箱箱體內(nèi)，腐蝕元器件，造成齒輪磨損、電氣系統(tǒng)短路。改進(jìn)措施：將減速器透氣塞更換為壓力型；在電機(jī)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(jìn)后的連續(xù)采煤機(jī)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(jié)語

連續(xù)采煤機(jī)在鉀鹽礦開采中的成功應(yīng)用，擴(kuò)大鉀鹽礦機(jī)械開采設(shè)備的選用范圍，拓寬煤礦機(jī)械使用范圍，提高鉀鹽礦的開采效率，為后續(xù)研究專用的鉀鹽礦開采設(shè)備、工藝提供依據(jù)。