基于节能降损的煤矿设备管理措施探究

摘要：煤炭作为社会发展和经济发展的源动力，为人民的生产生活提供了能源支持，也成为了国民经济的重要支柱之一，并且随着经济的发展，城市化进程的推进，人们对能源的需求量越来越大，作为最重要的能源，煤炭的需求量也日趋增大，对煤炭开采和生产的技术要求也越来越高，而煤炭开采过程中的机械设备损耗和能源损耗成为了制约煤矿开采的重要因素。在煤矿开采过程中，如何降低设备损耗、节约能源、降低设备磨损是提高煤矿开采效率的有效途径。

关键词：采矿工程；煤矿设备；节能降耗；机械磨损

中图分类号：TU607 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）25-0068-02

煤矿机械工作条件通常都十分恶劣，而且由于加工过程中以煤炭为主的原材料中存在许多硬度较大的矸石等物，导致机械在加工过程中受到的磨损十分严重。煤矿机械的磨损导致设备失效，从而影响煤矿生产的正常进行，每年都会给煤矿带来巨大的损失。从实际看来，机械设备的磨损是不可避免的，机械零部件中作相对运动的零部件在接触的表面必然存在摩擦现象，在摩擦过程中零部件不断磨损。这种磨损在重型机械上表现得尤为突出。当机械零部件的模式超过一定限度时，机械设备就会损坏或是工作性能降低，从而引起设备故障。笔者分析了煤矿机械设备中存在磨损的因素，分析了煤矿机械磨损的种类和形式，从而寻求减少或降低机械设备零部件磨损的途径。

1 煤矿机械设备的磨损特性

煤炭的本质属性是天然沉积岩类矿物，它的性能和物质成分以及杂质的含量、特性等取决于原始材料在沉积过程中的组成成分、煤化程度等。对煤层的机械性能进行研究的结果表明，煤炭通常并非质量均匀的同物质体，而是由多种岩层、结构组成的夹杂物的综合体。要研究煤矿机械设备的磨损特性，就必须研究煤矿的硬度特性，对于机械设备的磨损来说，硬度是影响机械设备磨损的重要因素。通常情况下，煤本身的硬度并不高，煤的基本成分中的镜质煤的硬度在HV24至HV214之间，这种硬度不足以对煤矿机械设备的磨损造成严重影响。严重影响煤矿机械设备磨损特性的主要是煤中所含的杂质，包括石英、铁矿、菱铁矿及褐铁矿、粘土、石灰岩、方解石等。尤其是煤矿中的石英和黄铁矿对机械设备的模式造成了严重的影响。根据资料数据显示，石英的硬度高达HV1000，是镜质煤的5至50倍，而黄铁矿的硬度更高，因此可以说煤矿机械的磨损量与煤中含有的石英与黄铁矿的含量成正比。

在煤矿生产加工过程中，受磨损的主要设备为矿车、采煤机、煤矿、运输机等机械设备。其中模式最为严重的部件为运输机，尤其是刮板运输机中的链轮、链条、运输槽的磨损十分严重，以山西大同某煤矿为例，每年刮板运输机的磨损一项高达200万元。矿车的模式主要是矿车中的主要部件轮、三链环、轴、碰头等部件的磨损。采煤机的磨损主要是液压阀等液压件和齿轮、轴承、滚筒、齿轮箱等，由于精度较高的齿轮加工困难，价格十分昂贵。通风机是煤矿中的重要设备，关乎煤矿的安全生产和工人的生命、财产安全。由于在恶劣的环境中持续工作，通风机中的轴承、曲轴、连杆等运动部件在杂质较多的环境中受到磨损，磨损后的风机风压不足、瓦斯气体抽排能力下降，进而造成采煤工作面的生产力下降，影响了煤矿的安全性能和降低了煤矿的生产力。还有在煤矿中的泵，由于受杂质影响，导致泵的叶轮和导向轮的磨损十分严重。

2 降低煤矿设备磨损的策略

机械设备在运转过程中，由于工作条件、工况的不同，磨损的类型和部位等情况也不尽相同，但磨损的基本规律是相同的，通常分为初步磨合阶段、稳定磨损阶段、急剧磨损阶段，各个阶段的机械部件受到的摩擦力不同，磨损系数也不同。影响机械磨损的主要因素有工作载荷、速度、零部件材料性能、、设备的安装和装配配合间隙、运动性质、加工材料的硬度等。针对煤矿设备的使用工况和实际需求，在煤矿设备的使用和选材过程中可以考虑从以下三个方面降低磨损节约能耗。

2.1 根据煤矿加工需要选择合适的材料

在选择煤矿设备的材料时，应当充分考虑材料的适用性、经济性和可靠性。根据相关实验的结果可以发现，材料的表面性能和硬度、刚度等物理特性对零部件的磨损影响极大。由于煤矿加工过程中存在硬度较高的黄铁矿、石英等杂质，因此选择煤矿设备的关键部件的材料时应当通过表面强化技术提高受力部件和接触面的表面硬度，减少在加工过程中受硬度较高杂质的影响，而导致设备严重磨损。通常针对煤矿加工过程中的设备，可以使用表面渗碳、合金等方法提高零部件表面的硬度，其原则是尽可能使设备零部件的接触面的表面硬度高于磨料的硬度，从而提高设备的耐磨性。

2.2 根据煤矿机械设备的实际工作需要改善结构设计

机械设备的磨损除了受磨料的硬度的因素外，受结构的影响也很大。设备的零部件的形状、配合尺寸、接触方式等对机械设备的磨损有重要影响。在煤矿机械中，应当充分考虑矿车、采煤机、煤矿、运输机的工作方式以及与煤矿的接触方式，从而制定适应力的作用和力流方向的设备结构。例如在设计矿车、采煤机、煤矿、运输机等设备时，改善接触面的光洁度、粗糙度，对接触表面的几何形状进行有效的优化和合理的设计，减少磨料、运输料对设备的磨损。

2.3 改善设备工作工况，提高设备维护保养水平

煤矿中的空气成分中含有大量的尘粉颗粒和灰尘等，在设备的摩擦表面会加速设备的磨损，同时各种酸性、盐类化学物质也会导致设备零部件表面的金属性能发生化学变化，加速了摩擦面的氧化和腐蚀。因此要提高煤矿设备的节能降损，就应当改善煤矿中的尘粉颗粒以及环境中的化学物质，防止机械长时间在不利的工况下工作。此外，进行合理的维修保养是延长机械设备使用寿命的重要手段。应当建立科学的维护保养制度和定期检查制度，严格执行设备的安全操作规程和安全使用规程，保证设备的可靠性、提高设备的使用寿命。

3 结语

总之，应当充分利用摩擦学的原理，分析煤矿设备的机械零部件的损坏因素，掌握磨损的机理，结合煤矿设备的工况，合理选材、改进设计、改善工况，提高维护保养水平，从而提高煤矿设备的节能降损的管理水平。

参考文献

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