矿山机械的一般工况条件

矿山开采分露天开采和地下开采两种。需用十采要疗先将表层岩十剥离然后进行煤炭和矿石的开采；地下开采要开凿竖井或斜并，到达煤层或矿层之后，再开凿出煤巷或岩巷以及采煤或采矿工作面，然后开采煤炭或矿石，运出地面。不论是露万开采还是地下开采，目前主要依靠爆破和矿山机械进行，剥南下的煤炭、矿石、岩土要经过装、铲、运、提升才能运出矿山。在整个生产过程中，机械设备都是直接同坚硬、尖锐的矿石、岩石或煤炭摩擦、碰撞，对机件造成严重的磨损。

煤炭开采主要以地下开采为主，露天开采只占约4.2％，其他金用矿山露天开采要多—些，但地下开采仍占很大比重。地下开采工作环境最大持点一是湿度大，一般空气中相对湿度多在80-90％，有的机械甚至浸泡在水中工作；第二是矿井水质酸碱度较高，pH佰在6.5-9.5之间变化，第三是井下空气中常含有CO2、SO2、NO2、H2、CH2、CH3、H2S等有害气体和煤岩粉尘；第四是井下强制通风，空气或水中氧气富集；第五是并下杂散电流大，促进电化学腐蚀。上述并下工作环境造成机械装备严重的腐蚀，加上严重的油料磨损，是矿山机械使用寿命低的主要原因。

矿物加工主要是指用物理或化学方法将矿物原料小有用矿物和无用矿物(通常称脉石、矸石)或有害矿物分开。将多种矿物分离开的过程，又称为选矿。和选矿过程中，往往要进行破碎，筛分，磨碎，沈矿(或洗煤)。破碎矿石主要用破碎机械，常用的有：颚式破碎机、锤式破碎机、辊式破碎机等，其破碎方式有压碎、击碎、劈碎等。磨碎矿石方式有研磨相冲击等，常用的磨矿设备有：棒磨机、球磨机、自磨机等。磨碎作业耗能高，通常约占选矿总能耗的一半。筛分是按筛孔的大小将物料分为不同的粒废级别。以上每一个矿物加工过程中，都是靠机械直接与矿石发生碰幢、辊压、滓撩而进行的。机械零部件受矿石的磨损十分严查，另外在洗矿、重选、磁选、浮选过程中，还要受到各种介质的腐蚀，更加重了机件的磨损。

我国70％的能源来自煤次，煤炭开采占我四采矿业的50％以上，研究其矿山机械磨损情况具有重大意义。

天然煤炭是属于生物沉积岩类的可燃矿物，它的物理及机械性能，取决于积聚时原始材料的性能、物质成分、煤化程度以及矿物杂质的含量及特性。这就决定了煤炭机械性能的多样性。对煤层机械性能研究去明，煤炭并个是完整的质量均匀的各向同性体，煤层里有节理，层理及解理造成的岩隙，还有各种夹杂物。

对磨损来说，硬度是重要的因素，煤的硬度是较低的，根据普拉托诺夫资料，各种煤的硬度如表2-1所示．煤的硬度与标准矿物及某些金属材料和钢中组成物的对比见图2-1。

煤的硬度主要决定于其岩相组分及变质程度，其基本织成是镜质煤，它的硬度对不同煤来说为HV27-214，第二组分是丝炭，具有较大硬度，有人认为可达HV426，变质程度增大，硬度增加而塑性下降。

仅用煤的硬度来确定煤的磨料磨损特性是有困难的，因为煤里常含有不同硬度的杂质，硬度都是很高的。煤中矿物成分主要有四类：即粘土、方解石、石英和铁矿（黄铁矿、菱铁矿及褐铁矿）。煤中的石英和黄铁矿对磨损的影响起主要作用，石英的硬度HV900-1000，黄铁矿HV1000左右，有些研究指出，煤的磨损性能与石英、黄铁矿含量成比例。

为了弄清煤的磨损特性，稍荷生教授用浮选无烟煤镜质组HV138-174进行三体磨料磨损试验，结果表明(见图2-2)：

(1)煤与其他磨料一样具有共同的磨料磨损性。Ha／Hm＝0.64为转折点，(式中Ha为磨料硬度．Hm为金属材料硬度)，当Ha／Hm＞0.64，磨料硬度不变时，随材料的硬度降低，磨损急剧上升；当Ha／Hm＜0.64，磨料硬度不变时，随材料硬度提高，磨损率趋近于零。

(2)当Ha／Hm＞0.64，煤与金属接触会造成磨损。将Ha／Hm＞0.64定义为硬磨料磨损；而当Ha／Hm＜0.64定义为软磨料磨损。硬磨料机制一般为切削与犁沟，软脚料磨损过程是犁沟及脊隆的辗平断裂，主要应届于多次塑性变形磨损机理，尽管磨损失重较轻，但经过大量的煤炭辗压多次的塑性变形，也会造成大量材料断裂流失。