Dans les mines de charbon, les convoyeurs à bande principaux installés sur des voies inclinées principales fortement inclinées subissent fréquemment des débordements, des déversements et des chutes de charbon pendant le transport. Ce phénomène est particulièrement visible lors du transport de charbon brut à forte teneur en humidité, où les déversements quotidiens peuvent atteindre des dizaines, voire des centaines de tonnes. Le charbon déversé doit être nettoyé, ce qui affecte l'efficacité et la sécurité opérationnelles. Pour remédier à ce problème, un réservoir de stockage d'eau est installé en tête du convoyeur à bande pour le nettoyage du charbon déversé. Pendant le fonctionnement, la vanne-vanne du réservoir est ouverte manuellement pour évacuer le charbon flottant vers l'extrémité du convoyeur, où il est évacué par un chargeur. Cependant, en raison du volume important d'eau de rinçage, de l'excès de charbon flottant, du nettoyage tardif et de la proximité du charbon flottant avec le puisard, celui-ci est souvent directement évacué dans le puisard. Par conséquent, le puisard nécessite un nettoyage mensuel, ce qui entraîne des problèmes tels qu'une forte intensité de main-d'œuvre, des difficultés de nettoyage et des risques importants pour la sécurité.
1 Analyse des causes des déversements de charbon
1.1 Principales causes de déversement de charbon
Premièrement, le grand angle d’inclinaison et la vitesse élevée du convoyeur ; deuxièmement, les surfaces inégales à plusieurs points le long du corps du convoyeur, provoquant un « flottement de la bande » et entraînant un déversement de charbon.
1.2 Difficultés de nettoyage du puisard
Premièrement, la vanne-vanne manuelle du réservoir de stockage d'eau présente souvent un degré d'ouverture arbitraire, ce qui entraîne un volume d'eau de rinçage excessif. En moyenne, 800 m³ d'eau de boue de charbon sont déversés dans le puisard à chaque fois. Deuxièmement, le sol irrégulier de la voie du convoyeur principal provoque l'accumulation de charbon flottant dans les zones basses sans sédimentation rapide, ce qui permet à l'eau de le transporter dans le puisard et nécessite des nettoyages fréquents. Troisièmement, le charbon flottant en queue de convoyeur n'est pas nettoyé rapidement ni complètement, ce qui entraîne son écoulement dans le puisard lors des opérations de rinçage. Quatrièmement, la courte distance entre l'extrémité du convoyeur principal et le puisard permet à l'eau de boue de charbon insuffisamment sédimentée de pénétrer dans le puisard. Cinquièmement, le charbon flottant contient une quantité importante de gros morceaux, ce qui rend difficile la collecte efficace des matériaux à l'avant par l'excavatrice araignée (équipée d'une pompe à boue) lors du nettoyage du puisard. Cela entraîne une faible efficacité, une usure importante de la pompe à boue et nécessite un nettoyage manuel ou à l'aide d'un chargeur à l'avant du puisard, ce qui entraîne une intensité de travail élevée et une faible efficacité de nettoyage.
2 Conception d'un système complet de traitement des déversements de charbon pour les convoyeurs à bande
2.1 Recherche et mesures du programme
(1) Bien que l'angle d'inclinaison prononcé du convoyeur à bande soit fixe, sa vitesse de fonctionnement peut être ajustée en fonction du volume de charbon. La solution consiste à installer une bascule à bande à la source d'alimentation pour surveiller le volume de charbon et fournir un retour d'information en temps réel au système de contrôle. Cela permet d'ajuster la vitesse de fonctionnement du convoyeur principal afin de réduire la vitesse et de minimiser les pertes de charbon.
(2) Pour remédier au problème de flottement de la bande causé par des surfaces irrégulières en plusieurs points du convoyeur, des mesures ont été prises, notamment l'ajustement du convoyeur et de la chaussée afin d'assurer un déplacement rectiligne de la bande. De plus, des rouleaux presseurs sont installés pour résoudre ce problème et réduire les fuites de charbon.
2.2 Système de nettoyage automatique à l'extrémité arrière à l'aide d'un chargeur
(1) Un crible à rouleaux et un crible vibrant haute fréquence sont installés à l'extrémité du convoyeur à bande. Le crible à rouleaux collecte et trie automatiquement le charbon déversé. Les matériaux sous-dimensionnés sont évacués par l'eau vers un nettoyeur à raclettes, tandis que les matériaux surdimensionnés sont acheminés vers le crible vibrant haute fréquence. Via un convoyeur à bande de transfert, les matériaux sont renvoyés vers le convoyeur à bande principal. Les matériaux sous-dimensionnés issus du crible vibrant haute fréquence s'écoulent par gravité vers le nettoyeur à raclettes.
(2) L'eau de la boue de charbon s'écoule par gravité vers le nettoyeur de puisard à raclette, où les particules grossières de plus de 0,5 mm sont directement déchargées sur le convoyeur à bande. L'eau de trop-plein du nettoyeur de puisard à raclette s'écoule par gravité vers un bassin de décantation.
(3) Un rail et un palan électrique sont installés au-dessus du bassin de décantation. Une pompe à boues forcée robuste avec agitation est placée à l'intérieur du bassin et effectue un mouvement de va-et-vient pour transporter les boues décantées au fond vers un filtre-presse haute pression. Après filtration par le filtre-presse haute pression, le gâteau de charbon est déchargé sur le convoyeur à bande, tandis que l'eau filtrée s'écoule par gravité dans le puisard.
2.3 Caractéristiques du système complet de traitement des déversements de charbon
(1) Le système contrôle automatiquement la vitesse de fonctionnement du convoyeur à bande principal afin de réduire les fuites de charbon et de résoudre le problème de flottement de la bande. Il contrôle intelligemment la vanne-vanne du réservoir de stockage d'eau, réduisant ainsi le volume d'eau de rinçage. L'installation de plaques de polyéthylène à très haut poids moléculaire sur le sol de la chaussée réduit encore davantage le volume d'eau de rinçage requis. Le volume d'eau de rinçage par opération est réduit à 200 m³, soit une diminution de 75 %, ce qui réduit la difficulté de nettoyage des puisards et le volume de drainage de la mine.
(2) Le crible à rouleaux situé à l'extrémité arrière collecte, trie et transporte intégralement les matériaux, en triant les particules grossières de plus de 10 mm. Les matériaux sous-dimensionnés s'écoulent par gravité vers le nettoyeur de puisard à racleur.
(3) Le crible vibrant haute fréquence déshydrate le charbon, réduisant ainsi sa teneur en humidité. Cela facilite le transport sur le convoyeur à bande principal fortement incliné et réduit les pertes de charbon.
(4) Les boues de charbon s'écoulent par gravité vers l'unité d'évacuation à racleurs située dans le décanteur. Grâce à son dispositif de décantation interne à plaques inclinées en nid d'abeilles, les particules de charbon grossières de plus de 0,5 mm sont triées et évacuées par un dispositif d'évacuation à racleurs sur le convoyeur à bande de transfert. L'eau de trop-plein du nettoyeur de puisard à racleurs s'écoule vers le décanteur arrière. Ce nettoyeur traite les particules de charbon grossières de plus de 0,5 mm, résolvant ainsi les problèmes tels que l'usure de la toile filtrante et la formation de gâteaux de filtration « en couches » dans le filtre-presse haute pression.
3 avantages et valeur
3.1 Avantages économiques
(1) Le système permet un fonctionnement sans pilote sous terre, réduisant ainsi le personnel de 20 personnes et économisant environ 4 millions de CNY en coûts de main-d'œuvre annuels.
(2) Le nettoyeur de puisard à racleur fonctionne automatiquement avec des cycles de démarrage et d'arrêt de 1 à 2 heures par cycle et une autonomie de seulement 2 minutes par opération, ce qui se traduit par une faible consommation d'énergie. Comparé aux équipements de dragage traditionnels, il permet d'économiser environ 1 million de yuans par an en électricité.
(3) Grâce à ce système, seules les particules fines pénètrent dans le puisard. Celles-ci sont évacuées efficacement par des pompes multicellulaires, sans colmatage ni usure, réduisant ainsi les coûts de maintenance d'environ 1 million de CNY par an.
3.2 Prestations sociales
Ce système remplace le nettoyage manuel, réduisant ainsi la charge de travail des ouvriers et améliorant l'efficacité du dragage. Le prétraitement des particules grossières minimise l'usure des pompes à boue et des pompes multicellulaires, réduisant ainsi les taux de défaillance des pompes et prolongeant leur durée de vie. Le nettoyage en temps réel augmente la capacité effective du puisard, élimine le besoin de puisards de secours et renforce la résistance aux inondations. Grâce au contrôle centralisé depuis la surface et aux opérations souterraines automatisées, les risques pour la sécurité sont considérablement réduits, offrant des avantages sociaux remarquables.
4 Conclusion
Le système complet de traitement des déversements de charbon pour convoyeur principal est simple, pratique, fiable et facile à utiliser et à gérer. Son application réussie a permis de relever efficacement les défis du nettoyage des déversements de charbon sur les convoyeurs principaux à forte pente et du dragage du puisard arrière. Ce système améliore non seulement l'efficacité opérationnelle, mais résout également les risques liés à la sécurité souterraine, démontrant ainsi un potentiel important de promotion et d'application à grande échelle.
Date de publication : 22 septembre 2025
