In Kohlebergwerken kommt es bei Hauptförderbändern, die in steilen Hauptstrecken installiert sind, während des Transports häufig zu Kohleüberläufen, -verlusten oder -herabfallen. Dies zeigt sich insbesondere beim Transport von Rohkohle mit hohem Feuchtigkeitsgehalt, bei der täglich Dutzende bis Hunderte Tonnen Kohle verschüttet werden können. Die verschüttete Kohle muss beseitigt werden, was die Betriebseffizienz und -sicherheit beeinträchtigt. Daher wird am Anfang des Förderbands ein Wasserspeichertank installiert, um die verschüttete Kohle zu beseitigen. Während des Betriebs wird der Schieber des Wasserspeichertanks manuell geöffnet, um die schwimmende Kohle zum Ende des Förderbands zu spülen, wo sie von einem Lader beseitigt wird. Aufgrund der großen Spülwassermenge, der übermäßigen Menge an schwimmender Kohle, der verspäteten Beseitigung und der Nähe der schwimmenden Kohle zum Sumpf wird die schwimmende Kohle jedoch häufig direkt in den Sumpf gespült. Daher muss der Sumpf einmal im Monat gereinigt werden, was zu Problemen wie hohem Arbeitsaufwand, Schwierigkeiten bei der Sumpfreinigung und erheblichen Sicherheitsrisiken führt.
1 Analyse der Ursachen von Kohleaustritt
1.1 Hauptursachen für Kohleaustritt
Erstens der große Neigungswinkel und die hohe Geschwindigkeit des Förderers; zweitens unebene Oberflächen an mehreren Punkten entlang des Förderers, die ein „Aufschwimmen des Bandes“ und damit ein Verschütten von Kohle verursachen.
1.2 Schwierigkeiten bei der Sumpfreinigung
Erstens hat der manuell geöffnete Absperrschieber des Wasserspeichertanks oft einen willkürlichen Öffnungsgrad, was zu einem übermäßigen Spülwasservolumen führt. Durchschnittlich werden jedes Mal 800 m³ Kohleschlammwasser in die Ölwanne gespült. Zweitens führt der unebene Boden der Hauptförderbandstrecke dazu, dass sich schwimmende Kohle in tiefer gelegenen Bereichen ansammelt, ohne rechtzeitig abzusetzen, sodass das Wasser die schwimmende Kohle in die Ölwanne trägt und diese häufig gereinigt werden muss. Drittens wird schwimmende Kohle am Ende des Bandes nicht schnell oder gründlich gereinigt, sodass sie während der Spülvorgänge in die Ölwanne gespült wird. Viertens kann aufgrund der geringen Entfernung zwischen dem Ende des Hauptförderbandes und der Ölwanne Kohleschlammwasser mit unzureichender Sedimentation in die Ölwanne gelangen. Fünftens enthält die schwimmende Kohle eine beträchtliche Menge großer Brocken, sodass der Schreitbagger (ausgestattet mit einer Schlammpumpe) das Material während der Ölwannenreinigung nur schwer am vorderen Ende effizient aufnehmen kann. Dies führt zu geringer Effizienz und starkem Verschleiß der Schlammpumpe und erfordert eine manuelle oder laderbasierte Reinigung am vorderen Ende des Sumpfes, was zu einem hohen Arbeitsaufwand und geringer Reinigungseffizienz führt.
2 Entwurf eines umfassenden Kohlerücklaufbehandlungssystems für Bandförderer
2.1 Systemforschung und Maßnahmen
(1) Während der Neigungswinkel des Förderbandes nicht verändert werden kann, lässt sich seine Betriebsgeschwindigkeit an die Kohlemenge anpassen. Die Lösung besteht darin, an der Zufuhrquelle eine Bandwaage zu installieren, die die Kohlemenge überwacht und dem Steuerungssystem Echtzeit-Feedback liefert. Dadurch kann die Betriebsgeschwindigkeit des Hauptförderbandes angepasst werden, um die Geschwindigkeit zu reduzieren und den Kohleaustritt zu minimieren.
(2) Um das Problem des „Aufschwimmens“ des Bandes zu lösen, das durch Unebenheiten an mehreren Stellen entlang des Förderbandes verursacht wird, werden unter anderem der Förderbandkörper und die Fahrbahn so angepasst, dass das Band geradlinig läuft. Zusätzlich werden Druckrollen installiert, um das Problem des „Aufschwimmens“ zu lösen und den Kohleverlust zu reduzieren.
2.2 Automatisches Reinigungssystem am Heck mittels Lader
(1) Am Ende des Förderbandes sind ein Rollensieb und ein Hochfrequenz-Vibrationssieb installiert. Das Rollensieb sammelt und sortiert die verschüttete Kohle automatisch. Das untergroße Material wird mit Wasser zu einem Schaber-Sumpfreiniger gespült, während das übergroße Material zum Hochfrequenz-Vibrationssieb befördert wird. Über ein Förderband wird das Material zurück zum Hauptförderband befördert. Das untergroße Material vom Hochfrequenz-Vibrationssieb fließt durch die Schwerkraft zum Schaber-Sumpfreiniger.
(2) Das Kohleschlammwasser fließt durch die Schwerkraft zum Schaber-Sumpfreiniger, wo grobe Partikel größer als 0,5 mm direkt auf das Förderband entladen werden. Das Überlaufwasser des Schaber-Sumpfreinigers fließt durch die Schwerkraft in einen Absetzbehälter.
(3) Über dem Absetzbecken sind eine Schiene und ein elektrischer Flaschenzug installiert. Im Absetzbecken befindet sich eine Hochleistungs-Schlammpumpe mit Rührwerk, die den am Boden abgesetzten Schlamm hin und her bewegt und so zu einer Hochdruckfilterpresse transportiert. Nach der Filtration durch die Hochdruckfilterpresse wird der Kohlekuchen auf das Förderband entladen, während das Filtratwasser durch die Schwerkraft in den Sammelbehälter fließt.
2.3 Merkmale des umfassenden Kohleleckbehandlungssystems
(1) Das System regelt automatisch die Betriebsgeschwindigkeit des Hauptförderbandes, um Kohleverlust zu reduzieren und das Problem des „Bandschwimmens“ zu lösen. Es steuert den Absperrschieber des Wasserspeichertanks intelligent und reduziert so die Spülwassermenge. Durch die Installation von Polyethylenplatten mit ultrahohem Molekulargewicht auf der Fahrbahnsohle wird die benötigte Spülwassermenge weiter reduziert. Die Spülwassermenge pro Vorgang wird auf 200 m³ reduziert, eine Reduzierung um 75 %, was die Sumpfreinigung und das Entwässerungsvolumen der Mine verringert.
(2) Das Rollensieb am hinteren Ende sammelt, klassifiziert und transportiert das Material umfassend und sortiert grobe Partikel größer als 10 mm aus. Das untergroße Material fließt durch die Schwerkraft zum Abstreifer-Sumpfreiniger.
(3) Das Hochfrequenz-Vibrationssieb entwässert die Kohle und reduziert so den Feuchtigkeitsgehalt der Stückkohle. Dies erleichtert den Transport auf dem steilen Hauptförderband und reduziert den Kohleverlust.
(4) Der Kohleschlamm fließt durch die Schwerkraft in die Abstreifer-Austragseinheit im Absetzbehälter. Durch die interne Absetzvorrichtung mit wabenförmiger Schrägplatte werden grobe Kohlepartikel über 0,5 mm abgesiebt und über eine Abstreifer-Austragseinheit auf das Förderband ausgetragen. Das Überlaufwasser des Abstreifer-Sumpfreinigers fließt in den hinteren Absetzbehälter. Der Abstreifer-Sumpfreiniger verarbeitet grobe Kohlepartikel über 0,5 mm und behebt Probleme wie Filtertuchverschleiß und „geschichtete“ Filterkuchen in der Hochdruckfilterpresse.
3 Vorteile und Wert
3.1 Wirtschaftlicher Nutzen
(1) Das System ermöglicht einen unbemannten Betrieb unter Tage, wodurch der Personalbestand 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 Vorgang, 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 feine Partikel in die Ölwanne. Diese werden mithilfe mehrstufiger Pumpen effizient abgepumpt, ohne dass es zu Verstopfungen oder Pumpenausfällen kommt. Dadurch werden die Wartungskosten um etwa 1 Million CNY pro Jahr gesenkt.
3.2 Sozialleistungen
Das System ersetzt die manuelle Reinigung, reduziert den Arbeitsaufwand und verbessert die Effizienz der Baggerarbeiten. Durch die Vorbehandlung grober Partikel minimiert es den Verschleiß nachfolgender Schlammpumpen und mehrstufiger Pumpen, senkt die Ausfallraten der Pumpen und verlängert deren Lebensdauer. Die Echtzeitreinigung erhöht die effektive Kapazität des Sumpfes, macht Standby-Sümpfe überflüssig und verbessert die Hochwasserbeständigkeit. Durch die zentrale Steuerung von der Oberfläche und den unbemannten Betrieb unter Tage werden Sicherheitsrisiken deutlich reduziert, was zu bemerkenswerten sozialen Vorteilen führt.
4 Fazit
Das umfassende Kohlerückgewinnungssystem für das Hauptförderband ist einfach, praktisch, zuverlässig und leicht zu bedienen und zu verwalten. Durch den erfolgreichen Einsatz konnten die Herausforderungen der Reinigung von Kohlerückständen auf steilen Hauptförderbändern und der Ausbaggerung des hinteren Sumpfes effektiv bewältigt werden. Das System verbessert nicht nur die Betriebseffizienz, sondern beseitigt auch Sicherheitsrisiken unter Tage und bietet erhebliches Potenzial für eine breite Förderung und Anwendung.
Veröffentlichungszeit: 22. September 2025
