In Kohlebergwerken, HauptFörderbänderBei Förderbändern in steil geneigten Hauptstrecken kommt es häufig zu Kohleüberlauf, -verlust und -abfall während des Transports. Dies zeigt sich besonders deutlich beim Transport von Rohkohle mit hohem Feuchtigkeitsgehalt, wo täglich Dutzende bis Hunderte Tonnen Kohle verloren gehen können. Die verschüttete Kohle muss beseitigt werden, was die Betriebseffizienz und -sicherheit beeinträchtigt. Um dem entgegenzuwirken, ist am Anfang des Förderbandes ein Wasserspeichertank installiert. Während des Betriebs wird das Absperrventil des Wasserspeichertanks manuell geöffnet, um die schwimmende Kohle zum Ende des Förderbandes zu spülen, wo sie von einem Lader entfernt wird. Aufgrund des großen Spülwasservolumens, der großen Menge an schwimmender Kohle, der nicht rechtzeitigen Beseitigung und der Nähe der schwimmenden Kohle zum Sammelbecken wird diese jedoch oft direkt in das Sammelbecken gespült. Daher muss das Sammelbecken einmal im Monat gereinigt werden, was zu Problemen wie hohem Arbeitsaufwand, Schwierigkeiten bei der Reinigung und erheblichen Sicherheitsrisiken führt.
1 Analyse der Ursachen von Kohleaustritten
1.1 Hauptursachen für Kohleaustritte
Erstens der große Neigungswinkel und die hohe Geschwindigkeit des Förderbandes; zweitens unebene Oberflächen an mehreren Stellen entlang des Förderbandkörpers, die ein „Schwimmen des Bandes“ und damit einen Kohleverlust verursachen.
1.2 Schwierigkeiten bei der Sumpfreinigung
Erstens weist das manuell geöffnete Absperrventil des Wasserspeichers oft einen willkürlichen Öffnungsgrad auf, was zu einem übermäßigen Spülwasservolumen führt. Im Durchschnitt werden jedes Mal 800 m³ Kohleschlammwasser in den Sumpf gespült. Zweitens ist der Boden des Hauptbeckens uneben.FörderbandDer Streckenverlauf führt dazu, dass sich schwimmende Kohle in tiefer gelegenen Bereichen ansammelt, ohne sich rechtzeitig abzusetzen. Dadurch wird die schwimmende Kohle durch Wasser in den Sumpf gespült, was häufige Reinigungen erforderlich macht. Drittens wird die schwimmende Kohle am Ende des Förderbandes nicht umgehend oder gründlich entfernt und gelangt so bei Spülvorgängen in den Sumpf. Viertens ermöglicht der geringe Abstand zwischen dem Ende des Hauptförderbandes und dem Sumpf, dass Kohleschlammwasser mit unzureichender Sedimentation in den Sumpf gelangt. Fünftens enthält die schwimmende Kohle viele große Brocken, was es dem mit einer Schlammpumpe ausgestatteten Bagger erschwert, Material während der Sumpfreinigung effizient am vorderen Ende aufzunehmen. Dies führt zu geringer Effizienz, starkem Verschleiß der Schlammpumpe und erfordert eine manuelle oder ladergestützte Reinigung am vorderen Ende des Sumpfes, was einen hohen Arbeitsaufwand und eine geringe Reinigungseffizienz zur Folge hat.
2 Entwurf eines umfassenden Kohle-Auffangsystems für Förderbänder
2.1 Studien und Maßnahmen
(1) Der steile Neigungswinkel des Förderbandes lässt sich zwar nicht verändern, seine Betriebsgeschwindigkeit kann jedoch in Abhängigkeit vom Kohlevolumen angepasst werden. Die Lösung besteht darin, an der Aufgabestelle eine Bandwaage zu installieren, die das Kohlevolumen überwacht und dem Steuerungssystem in Echtzeit Rückmeldung gibt. Dadurch kann die Betriebsgeschwindigkeit des Hauptförderbandes reduziert und der Kohleverlust minimiert werden.
(2) Um das durch unebene Oberflächen an mehreren Stellen entlang des Förderbandkörpers verursachte „Bandschwung“ zu beheben, werden unter anderem der Förderbandkörper und die Fahrrinne so justiert, dass das Band geradlinig läuft. Zusätzlich werden Druckrollen installiert, um das „Bandschwung“-Problem zu lösen und Kohleverluste zu reduzieren.
2.2 Automatisches Reinigungssystem am Heck mithilfe eines Laders
(1) Am Ende des Förderbandes sind ein Rollensieb und ein Hochfrequenz-Vibrationssieb installiert. Das Rollensieb sammelt und sortiert automatisch die verschüttete Kohle. Das zu grobe Material wird mit Wasser zu einem Schaber-Sumpfreiniger gespült, während das zu grobe Material zum Hochfrequenz-Vibrationssieb transportiert wird. Über ein Übergabeförderband wird das Material zurück zum Hauptförderband befördert.FörderbandDas zu kleine Material aus dem Hochfrequenz-Vibrationssieb fließt durch die Schwerkraft zum Schaber-Sumpfreiniger.
(2) Das Kohleschlammwasser fließt durch Schwerkraft zum Kratzabscheider, wo grobe Partikel mit einer Größe von mehr als 0,5 mm direkt auf das Förderband ausgetragen werden. Das Überlaufwasser des Kratzabscheiders fließt durch Schwerkraft in ein Absetzbecken.
(3) Über dem Absetzbecken sind eine Schiene und ein Elektrohebezeug installiert. Eine leistungsstarke Zwangsumwälzpumpe befindet sich im Absetzbecken und befördert den sich am Boden abgesetzten Schlamm durch Hin- und Herbewegen zu einer Hochdruckfilterpresse. Nach der Filtration durch die Hochdruckfilterpresse wird der Filterkuchen auf ein Förderband abgeführt, während das Filtratwasser durch Schwerkraft in den Sammelbehälter fließt.
2.3 Merkmale des umfassenden Systems zur Behandlung von Kohleverschmutzungen
(1) Das System regelt automatisch die Betriebsgeschwindigkeit des Hauptförderbandes, um Kohleverluste zu minimieren und das Problem des „Aufschwimmens“ des Förderbandes zu beheben. Es steuert intelligent das Absperrventil des Wasserspeichers und reduziert so das Spülwasservolumen. Die Installation von Platten aus ultrahochmolekularem Polyethylen auf dem Streckenboden verringert den Spülwasserbedarf zusätzlich. Das Spülwasservolumen pro Arbeitsgang wird um 75 % auf 200 m³ reduziert, wodurch die Reinigung der Sammelgrube und das Entwässerungsvolumen der Grube deutlich verringert werden.
(2) Das Walzensieb am hinteren Ende sammelt, klassiert und transportiert das Material umfassend und sortiert grobe Partikel mit einer Größe von mehr als 10 mm aus. Das zu kleine Material fließt durch Schwerkraft zum Schaber-Sumpfreiniger.
(3) Das Hochfrequenz-Vibrationssieb entwässert die Kohle und reduziert so den Feuchtigkeitsgehalt der Stückkohle. Dies erleichtert den Transport auf dem steil geneigten Hauptförderband und verringert Kohleverluste.
(4) Die Kohlesuspension fließt durch Schwerkraft in die Kratzaustragseinheit im Absetzbecken. Dort wird sie durch eine interne, wabenförmige Schrägplattenabscheidervorrichtung abgetrennt. Grobe Kohlepartikel mit einer Größe von über 0,5 mm werden abgestuft und mittels einer Kratzaustragseinheit auf das Förderband befördert. Das Überlaufwasser des Kratz-Sumpfreinigers fließt in das hintere Sedimentationsbecken. Der Kratz-Sumpfreiniger entfernt grobe Kohlepartikel mit einer Größe von über 0,5 mm und behebt so Probleme wie Filtertuchverschleiß und die Bildung von Filterkuchen in der Hochdruckfilterpresse.
3 Vorteile und Wert
3.1 Wirtschaftliche Vorteile
(1) Das System ermöglicht einen unbemannten Betrieb unter Tage, wodurch der Personalbedarf um 20 Personen reduziert und jährliche Arbeitskosten in Höhe von ca. 4 Millionen CNY eingespart werden.
(2) Der Schaber-Sumpfreiniger arbeitet automatisch mit Start-Stopp-Zyklen von 1–2 Stunden pro Zyklus und einer Laufzeit von nur 2 Minuten pro Arbeitsgang, was zu einem geringen Energieverbrauch führt. Im Vergleich zu herkömmlichen Baggergeräten spart er jährlich etwa 1 Million CNY an Stromkosten.
(3) Bei diesem System gelangen nur Feinstpartikel in den Sammelbehälter. Diese werden mithilfe mehrstufiger Pumpen effizient abgepumpt, ohne dass es zu Verstopfungen oder Pumpenausfällen kommt. Dadurch reduzieren sich die Wartungskosten um etwa 1 Million CNY pro Jahr.
3.2 Soziale Vorteile
Das System ersetzt die manuelle Reinigung, reduziert den Arbeitsaufwand und verbessert die Effizienz der Ausbaggerung. Durch die Vorbehandlung grober Partikel wird der Verschleiß nachfolgender Schlammpumpen und mehrstufiger Pumpen minimiert, die Ausfallraten gesenkt und deren Lebensdauer verlängert. Die Echtzeitreinigung erhöht die effektive Kapazität des Sammelbeckens, macht Reservebecken überflüssig und verbessert die Hochwasserbeständigkeit. Dank zentralisierter Steuerung von der Oberfläche und unbemanntem Untertagebetrieb werden Sicherheitsrisiken deutlich reduziert, was erhebliche gesellschaftliche Vorteile mit sich bringt.
4. Schlussfolgerung
Das umfassende System zur Behandlung von Kohleleckagen für den HauptFörderbandDas System ist einfach, praktisch, zuverlässig und leicht zu bedienen und zu verwalten. Sein erfolgreicher Einsatz hat die Herausforderungen bei der Reinigung von Kohleverlusten auf steil geneigten Hauptförderbändern und der Ausbaggerung des hinteren Sumpfes effektiv bewältigt. Das System verbessert nicht nur die Betriebseffizienz, sondern beseitigt auch Sicherheitsrisiken unter Tage und zeigt damit ein erhebliches Potenzial für eine breite Anwendung.
Veröffentlichungsdatum: 22. September 2025
