金刚石煤截齿 | 专为硬岩工况打造的长寿命破岩利器

在矿山开采中，截齿的损耗直接决定生产进度与吨煤成本。

面对我国煤矿普遍存在的夹矸层、硬度突变及高磨蚀性地层，

传统硬质合金截齿磨损快、换齿频繁，

已成为制约智能化、少人化开采的关键瓶颈。

依托西安交通大学等众多高校技术团队与研发资源，

历经近八年研发，我们推出金刚石复合截齿。

该产品在齿头顶部通过六面顶压机高温高压生长出致密金刚石层，与硬质合金基体冶金结合，

经矿下实测，整体寿命提高8倍，

从根本上解决了硬岩工况下截齿寿命短、效率低、更换频繁的行业痛点。

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行业背景：截齿消耗已成为影响采掘成本与效率的关键变量

煤炭是我国主体能源之一，2024年全国原煤产量约48亿吨。据行业统计，仅采煤机截齿一项，国内年采购总额即达50-80亿元；若计入旋挖截齿、路面铣刨截齿及隧道掘进截齿等全场景应用，我国截齿年采购总额约为500亿元，是矿山及工程机械领域重要的消耗性物资。

就单座煤矿而言，截齿采购成本同样不可忽视。按行业通行标准测算，吨煤截齿摊销成本约为1元，一座年产百万吨的矿井，年截齿采购金额即达百万元级别。

与此同时，截齿制造核心原材料——碳化钨，受军工及新能源领域需求激增影响，今年以来价格涨幅已达70%，截齿采购成本持续承压，寻求性能更优、综合成本更低的新型截齿产品，已成为行业共识。

目前，传统硬质合金截齿在实际应用中普遍存在以下问题：

① 使用寿命偏短，更换频率过高

在普氏硬度F8级以上硬岩工况下，单班次（8小时）通常需更换截齿2-3次，累计占用作业时间达20%-30%，严重影响采掘效率。

② 井下更换作业条件艰苦，人力成本高

更换作业在井下50℃高温、高粉尘、低能见度环境中进行，工人需使用18磅重锤反复敲击，劳动强度大，作业效率低。

③ 与智能化开采发展方向不相适应

高频次更换截齿增加了井下作业人员数量及暴露时间，与煤炭行业“少人化、智能化”开采的政策导向存在矛盾。

北辰亿科金刚石煤截齿——核心优势

1、使用寿命显著延长，综合经济效益突出

北辰亿科金刚石复合截齿兼具高硬度、高耐磨性及高抗冲击性能。在多个矿区实测中，寿命提升幅度可达8-15倍，综合成本节省62.8%。具体测试数据如下：

鸿辉煤矿井下实测数据，在F8级过岩工况下，金刚石截齿综合使用寿命为硬质合金截齿的8倍，而其售价不足硬质合金截齿的3倍，综合成本节省62.8%。在中煤集团南阳坡煤矿F6-F8砂岩顶底板工况下，15天截割量67,500吨，硬质合金截齿消耗110支，金刚石截齿仅消耗7支，消耗比达1:15。在三一重工260型掘进机F8级全岩掘进测试中，金刚石截齿无一支失效，同期友商硬质合金截齿累计更换59支且剩余已基本失效。在其他同类工况测试中，寿命提升幅度可达5-15倍。

实验室及井下实测数据显示，金刚石复合截齿在实际使用中寿命可达普通硬质合金截齿的6倍以上，部分工况下可达8-15倍。以鸿辉煤矿实测为例：金刚石截齿综合寿命为硬质合金的8倍，而售价不到其3倍，单把截齿综合成本节省62.8%。

①  测试一：中煤集团朔州山阴南阳坡煤矿（F6-F8砂岩顶底板）

●  时间：2024年10月27日–11月11日

●  地点：陕西省朔州市

●  测试周期：15天

●  截割量：67,500吨

●  损耗对比结果：硬质合金消耗110支，金刚石消耗7支，消耗比1:15，强冲击工况下火花减少明显。

●  更换耗时对比：更换耗时由9.5小时压缩至40分钟，节省90%

●  更换次数对比：由13次减至1次

●  采煤挖掘效率提升：20%

②  测试二：贵州紫森源集团投资有限公司-盘州市鸿辉煤矿（F8级过岩）

●  时间：2025年12月22日–2026年1月26日

●  地点：贵州省盘州市

●  测试周期：28天

●  采煤量：54刀（每刀工作面长度165米，采高3米，截深0.8米）

●  地质条件：F8级致密砂岩断层，断层占工作面长度50-60米

●  方案：两个滚筒各安装金刚石截齿与硬质合金截齿45把

●  损耗对比：硬质合金累计消耗236把，金刚石累计消耗22把，综合使用寿命为硬质合金的8倍

●  成本对比：金刚石截齿单价不足硬质合金的3倍，综合成本节省62.8%

●  过程数据：第一阶段（15刀，放炮松动）硬质合金消耗81把，金刚石消耗4把（齿套脱落）；第二阶段（27刀，直接采煤）硬质合金消耗134把，金刚石消耗13把（脱落7把、断柄2把、正常磨损4把），剩余齿尖金刚石层余量1mm仍可使用；第三阶段（12刀，放炮松动）硬质合金消耗21把，金刚石消耗5把（脱落2把、正常磨损3把），剩余20余把露出合金仍可继续使用。

③  测试三：陕西省铜川市乔子梁煤矿（F8级硬质砂岩全岩掘进）

●  时间：5月13日–5月24日

●  测试周期：12天（24个班次）

●  地质条件：F8级硬质砂岩，高磨耗、高硬度

●  设备：三一重工260型掘进机，炮头安装42只截齿

●  方案：金刚石截齿安装于炮头前段最受力位置，对比友商三一重工硬质合金截齿（35合金）

●  损耗对比：友商硬质合金累计更换59只，炮头剩余约20只已基本失效；金刚石截齿无一只失效，仅齿体有轻微划痕，仍处于“刚开刃”状态

●  磨耗比（保守估算）：8:1

2、强抗冲击，适应复杂地层

针对我国煤矿“岩性互层频繁、硬度突变无预警、夹矸层普遍存在”的客观条件，产品采用成分梯度过渡连接结构与全齿整体耐冲击设计，能够有效抵御过断层、撞击石英结核等瞬时冲击载荷，避免齿头崩裂、掉块等失效形式。单齿耐压强度超过1800焦耳，在高冲击工况下运行稳定。

3、安全高效，助力智能开采

大幅减少更换频次（单班次更换次数从2-3次降至近乎免更换），降低工人井下高温、粉尘环境下的重体力劳动强度与安全风险。同时，金刚石截齿切割时火花明显减少，提升了井下作业本质安全水平，为“少人化、无人化”智能开采提供可靠工具保障。

4、成熟工艺，品质稳定

采用全球最大规格六面顶压机，完全模拟钻石在地球深部的高温高压生成条件，在齿头顶部生长出厚度约5mm的致密金刚石层，实现金刚石与碳化钨硬质合金基体的高强度冶金结合。

核心工艺：

●  齿头采用生长型D-D结构金刚石层，与硬质合金磨耗比达1:30

●  合金基体与金刚石层之间采用成分梯度过渡连接结构，有效缓解热应力，避免界面剥离

●  副齿采用护板式硬质合金螺旋深植基体16mm，配合主齿等比例磨耗，确保齿形完整

●  基体采用42CrMoA高强度精锻钢，可控气氛热处理，抗折弯性能优异

●  卡簧采用日本进口高纯度碳钢，特殊热处理，寿命数倍提高

合金基体与金刚石层之间的成分梯度过渡连接结构

适用场景与产品系列

结  语

以金刚石复合齿头技术为核心，

在显著延长使用寿命、降低更换频次的同时，

有效压缩井下作业人员暴露时间，降低安全风险，

助力煤炭企业实现降本增效与安全生产的双重目标，

该产品的推广应用，对于推动煤炭行业技术进步与高质量发展具有积极意义。

如需进一步了解产品详情或洽商测试合作，欢迎与本公司联系。