En las minas de carbón, las cintas transportadoras principales instaladas en vías con gran inclinación suelen experimentar desbordamientos, derrames y caídas de carbón durante el transporte. Esto es especialmente evidente al transportar carbón crudo con alto contenido de humedad, donde el derrame diario puede alcanzar decenas o cientos de toneladas. El carbón derramado debe limpiarse, lo que afecta la eficiencia y la seguridad operativas. Para solucionar esto, se instala un tanque de almacenamiento de agua en la cabecera de la cinta transportadora para limpiar el carbón derramado. Durante la operación, la válvula de compuerta del tanque de almacenamiento de agua se abre manualmente para descargar el carbón flotante a la cola de la cinta transportadora, donde un cargador lo limpia. Sin embargo, debido al gran volumen de agua de lavado, el exceso de carbón flotante, la limpieza inoportuna y la proximidad del carbón flotante al sumidero, este suele descargarse directamente en el sumidero. Como resultado, el sumidero requiere limpieza mensual, lo que genera problemas como una alta intensidad de mano de obra, dificultad para su limpieza y riesgos significativos para la seguridad.
1 Análisis de las causas de los derrames de carbón
1.1 Principales causas de derrames de carbón
En primer lugar, el gran ángulo de inclinación y la alta velocidad del transportador; en segundo lugar, las superficies irregulares en varios puntos a lo largo del cuerpo del transportador, lo que provoca “flotación de la cinta” y derrames de carbón.
1.2 Dificultades en la limpieza del cárter
En primer lugar, la válvula de compuerta de apertura manual del tanque de almacenamiento de agua suele tener un grado de apertura arbitrario, lo que provoca un volumen excesivo de agua de lavado. En promedio, se vierten 800 m³ de agua de lodo de carbón en el sumidero cada vez. En segundo lugar, el suelo irregular de la banda transportadora principal provoca la acumulación de carbón flotante en zonas bajas sin una sedimentación oportuna, lo que permite que el agua lo arrastre al sumidero y requiere una limpieza frecuente. En tercer lugar, el carbón flotante en la cola de la cinta transportadora no se limpia de forma rápida ni exhaustiva, lo que provoca que se vierte en el sumidero durante las operaciones de lavado. En cuarto lugar, la corta distancia entre la cola de la cinta transportadora principal y el sumidero permite que entre agua de lodo de carbón con sedimentación insuficiente. En quinto lugar, el carbón flotante contiene una cantidad significativa de trozos grandes, lo que dificulta que la excavadora (equipada con una bomba de lodo) recoja el material eficientemente en la parte delantera durante la limpieza del sumidero. Esto genera una baja eficiencia, un desgaste severo de la bomba de lodo y requiere una limpieza manual o con cargador en la parte delantera del cárter, lo que genera una alta intensidad de mano de obra y una baja eficiencia de limpieza.
2 Diseño de un sistema integral de tratamiento de derrames de carbón para transportadores de banda
2.1 Esquema de investigación y medidas
(1) Si bien el ángulo de inclinación de la cinta transportadora no se puede modificar, su velocidad de operación se puede ajustar en función del volumen de carbón. La solución consiste en instalar una báscula de cinta en la fuente de alimentación para monitorear el volumen de carbón y proporcionar información en tiempo real al sistema de control. Esto permite ajustar la velocidad de operación de la cinta transportadora principal para reducir la velocidad y minimizar el derrame de carbón.
(2) Para solucionar el problema de la flotación de la banda causado por superficies irregulares en varios puntos del cuerpo del transportador, se han adoptado medidas como el ajuste tanto del cuerpo del transportador como de la plataforma para asegurar que la banda se desplace en línea recta. Además, se han instalado rodillos de presión para solucionar el problema de la flotación de la banda y reducir el derrame de carbón.
2.2 Sistema de limpieza automática en la cola mediante cargador
(1) Una criba de rodillos y una criba vibratoria de alta frecuencia se instalan en el extremo final de la cinta transportadora. La criba de rodillos recoge y clasifica automáticamente el carbón derramado. El material de tamaño inferior al normal se enjuaga con agua a un limpiador de sumidero tipo rascador, mientras que el material de tamaño superior se transporta a la criba vibratoria de alta frecuencia. Mediante una cinta transportadora de transferencia, el material se devuelve a la cinta transportadora principal. El material de tamaño inferior al normal de la criba vibratoria de alta frecuencia fluye por gravedad al limpiador de sumidero tipo rascador.
(2) El agua de la pulpa de carbón fluye por gravedad hacia el limpiador de sumidero tipo rascador, donde las partículas gruesas mayores de 0,5 mm se descargan directamente sobre la cinta transportadora. El agua sobrante del limpiador de sumidero tipo rascador fluye por gravedad hacia un tanque de sedimentación.
(3) Se instalan un riel y un polipasto eléctrico sobre el tanque de sedimentación. Una bomba de lodos de alta potencia con agitación se ubica dentro del tanque de sedimentación y se mueve de un lado a otro para transportar los lodos sedimentados en el fondo a un filtro prensa de alta presión. Tras la filtración en el filtro prensa de alta presión, la torta de carbón se descarga en la cinta transportadora, mientras que el agua filtrada fluye por gravedad al sumidero.
2.3 Características del Sistema Integral de Tratamiento de Derrames de Carbón
(1) El sistema controla automáticamente la velocidad de operación de la cinta transportadora principal para reducir el derrame de carbón y solucionar el problema de la flotación de la cinta. Controla inteligentemente la válvula de compuerta del tanque de almacenamiento de agua, reduciendo el volumen de agua de lavado. La instalación de placas de polietileno de ultra alto peso molecular en el suelo de la calzada reduce aún más el volumen de agua de lavado necesario. El volumen de agua de lavado por operación se reduce a 200 m³, una disminución del 75%, lo que reduce la dificultad de limpieza del sumidero y el volumen de drenaje de la mina.
(2) La criba de rodillos en el extremo trasero recolecta, clasifica y transporta el material de forma integral, clasificando las partículas gruesas mayores de 10 mm. El material de menor tamaño fluye por gravedad hacia el limpiador de sumidero tipo rascador.
(3) La criba vibratoria de alta frecuencia deshidrata el carbón, reduciendo su contenido de humedad. Esto facilita el transporte en la cinta transportadora principal de gran inclinación y reduce los derrames de carbón.
(4) La pulpa de carbón fluye por gravedad hacia la unidad de descarga de tipo rascador dentro del tanque de sedimentación. A través de su dispositivo interno de sedimentación de placa inclinada con forma de panal, las partículas gruesas de carbón mayores de 0,5 mm se clasifican y descargan mediante un dispositivo de descarga de rascador sobre la cinta transportadora de transferencia. El agua sobrante del limpiador de sumidero de tipo rascador fluye hacia el tanque de sedimentación trasero. El limpiador de sumidero de tipo rascador procesa las partículas gruesas de carbón mayores de 0,5 mm, solucionando problemas como el desgaste de la tela filtrante y la formación de tortas de filtración en capas en el filtro prensa de alta presión.
3 Beneficios y valor
3.1 Beneficios económicos
(1) El sistema permite la operación subterránea sin personal, reduciendo la dotación de personal en 20 personas y ahorrando aproximadamente 4 millones de CNY en costos laborales anuales.
(2) El limpiador de sumidero tipo rascador funciona automáticamente con ciclos de arranque y parada de 1 a 2 horas por ciclo y una autonomía de tan solo 2 minutos por operación, lo que resulta en un bajo consumo de energía. En comparación con los equipos de dragado tradicionales, ahorra aproximadamente un millón de yuanes en electricidad al año.
(3) Con este sistema, solo las partículas finas entran al sumidero. Estas se bombean eficientemente mediante bombas multietapa, sin obstrucciones ni desgastes, lo que reduce los costos de mantenimiento en aproximadamente 1 millón de yuanes al año.
3.2 Beneficios sociales
El sistema reemplaza la limpieza manual, lo que reduce la intensidad de la mano de obra y mejora la eficiencia del dragado. Al preprocesar partículas gruesas, minimiza el desgaste de las bombas de lodo y las bombas multietapa posteriores, lo que reduce la tasa de fallas y prolonga su vida útil. La limpieza en tiempo real aumenta la capacidad efectiva del sumidero, elimina la necesidad de sumideros de reserva y mejora la resistencia a las inundaciones. Con el control centralizado desde la superficie y las operaciones subterráneas sin personal, se reducen significativamente los riesgos de seguridad, lo que genera importantes beneficios sociales.
4 Conclusión
El sistema integral de tratamiento de derrames de carbón para la cinta transportadora principal es sencillo, práctico, fiable y fácil de operar y gestionar. Su aplicación exitosa ha abordado eficazmente los desafíos de la limpieza de derrames de carbón en cintas transportadoras principales con pendientes pronunciadas y el dragado del sumidero trasero. El sistema no solo mejora la eficiencia operativa, sino que también resuelve los riesgos de seguridad subterránea, demostrando un gran potencial para una amplia difusión y aplicación.
Hora de publicación: 22 de septiembre de 2025
