礦山機械的一般工況條件

礦山開采分露天開采和地下開采兩種。需用十采要療先將表層巖十剝離然后進行煤炭和礦石的開采；地下開采要開鑿豎井或斜并，到達煤層或礦層之后，再開鑿出煤巷或巖巷以及采煤或采礦工作面，然后開采煤炭或礦石，運出地面。不論是露萬開采還是地下開采，目前主要依靠爆破和礦山機械進行，剝南下的煤炭、礦石、巖土要經(jīng)過裝、鏟、運、提升才能運出礦山。在整個生產(chǎn)過程中，機械設(shè)備都是直接同堅硬、尖銳的礦石、巖石或煤炭摩擦、碰撞，對機件造成嚴重的磨損。

煤炭開采主要以地下開采為主，露天開采只占約4.2％，其他金用礦山露天開采要多—些，但地下開采仍占很大比重。地下開采工作環(huán)境最大持點一是濕度大，一般空氣中相對濕度多在80-90％，有的機械甚至浸泡在水中工作；第二是礦井水質(zhì)酸堿度較高，pH佰在6.5-9.5之間變化，第三是井下空氣中常含有CO2、SO2、NO2、H2、CH2、CH3、H2S等有害氣體和煤巖粉塵；第四是井下強制通風，空氣或水中氧氣富集；第五是并下雜散電流大，促進電化學腐蝕。上述并下工作環(huán)境造成機械裝備嚴重的腐蝕，加上嚴重的油料磨損，是礦山機械使用壽命低的主要原因。

礦物加工主要是指用物理或化學方法將礦物原料小有用礦物和無用礦物(通常稱脈石、矸石)或有害礦物分開。將多種礦物分離開的過程，又稱為選礦。和選礦過程中，往往要進行破碎，篩分，磨碎，沈礦(或洗煤)。破碎礦石主要用破碎機械，常用的有：顎式破碎機、錘式破碎機、輥式破碎機等，其破碎方式有壓碎、擊碎、劈碎等。磨碎礦石方式有研磨相沖擊等，常用的磨礦設(shè)備有：棒磨機、球磨機、自磨機等。磨碎作業(yè)耗能高，通常約占選礦總能耗的一半。篩分是按篩孔的大小將物料分為不同的粒廢級別。以上每一個礦物加工過程中，都是靠機械直接與礦石發(fā)生碰幢、輥壓、滓撩而進行的。機械零部件受礦石的磨損十分嚴查，另外在洗礦、重選、磁選、浮選過程中，還要受到各種介質(zhì)的腐蝕，更加重了機件的磨損。

我國70％的能源來自煤次，煤炭開采占我四采礦業(yè)的50％以上，研究其礦山機械磨損情況具有重大意義。

天然煤炭是屬于生物沉積巖類的可燃礦物，它的物理及機械性能，取決于積聚時原始材料的性能、物質(zhì)成分、煤化程度以及礦物雜質(zhì)的含量及特性。這就決定了煤炭機械性能的多樣性。對煤層機械性能研究去明，煤炭并個是完整的質(zhì)量均勻的各向同性體，煤層里有節(jié)理，層理及解理造成的巖隙，還有各種夾雜物。

對磨損來說，硬度是重要的因素，煤的硬度是較低的，根據(jù)普拉托諾夫資料，各種煤的硬度如表2-1所示．煤的硬度與標準礦物及某些金屬材料和鋼中組成物的對比見圖2-1。

煤的硬度主要決定于其巖相組分及變質(zhì)程度，其基本織成是鏡質(zhì)煤，它的硬度對不同煤來說為HV27-214，第二組分是絲炭，具有較大硬度，有人認為可達HV426，變質(zhì)程度增大，硬度增加而塑性下降。

僅用煤的硬度來確定煤的磨料磨損特性是有困難的，因為煤里常含有不同硬度的雜質(zhì)，硬度都是很高的。煤中礦物成分主要有四類：即粘土、方解石、石英和鐵礦（黃鐵礦、菱鐵礦及褐鐵礦）。煤中的石英和黃鐵礦對磨損的影響起主要作用，石英的硬度HV900-1000，黃鐵礦HV1000左右，有些研究指出，煤的磨損性能與石英、黃鐵礦含量成比例。

為了弄清煤的磨損特性，稍荷生教授用浮選無煙煤鏡質(zhì)組HV138-174進行三體磨料磨損試驗，結(jié)果表明(見圖2-2)：

(1)煤與其他磨料一樣具有共同的磨料磨損性。Ha／Hm＝0.64為轉(zhuǎn)折點，(式中Ha為磨料硬度．Hm為金屬材料硬度)，當Ha／Hm＞0.64，磨料硬度不變時，隨材料的硬度降低，磨損急劇上升；當Ha／Hm＜0.64，磨料硬度不變時，隨材料硬度提高，磨損率趨近于零。

(2)當Ha／Hm＞0.64，煤與金屬接觸會造成磨損。將Ha／Hm＞0.64定義為硬磨料磨損；而當Ha／Hm＜0.64定義為軟磨料磨損。硬磨料機制一般為切削與犁溝，軟腳料磨損過程是犁溝及脊隆的輾平斷裂，主要應(yīng)屆于多次塑性變形磨損機理，盡管磨損失重較輕，但經(jīng)過大量的煤炭輾壓多次的塑性變形，也會造成大量材料斷裂流失。