Dans les mines de charbon, les principauxconvoyeurs à bandeInstallés sur des voies principales fortement inclinées, les convoyeurs à bande subissent fréquemment des débordements, des déversements et des chutes de charbon lors du transport. Ce problème est particulièrement marqué lors du transport de charbon brut à forte teneur en humidité, où les déversements quotidiens peuvent atteindre plusieurs dizaines, voire centaines de tonnes. Le nettoyage du charbon déversé est indispensable, ce qui impacte l'efficacité opérationnelle et la sécurité. Pour y remédier, un réservoir d'eau est installé en amont du convoyeur. En fonctionnement, la vanne du réservoir est ouverte manuellement afin d'évacuer le charbon flottant vers l'aval du convoyeur, où il est récupéré par une chargeuse. Cependant, en raison du volume important d'eau de rinçage, de la quantité excessive de charbon flottant, du nettoyage parfois tardif et de la proximité du charbon avec le bassin de rétention, ce dernier est souvent directement entraîné dans ce dernier. Par conséquent, le bassin de rétention doit être nettoyé une fois par mois, ce qui engendre 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 des déversements de charbon
Premièrement, l'angle d'inclinaison important et la vitesse élevée du convoyeur ; deuxièmement, les surfaces inégales à plusieurs endroits le long du corps du convoyeur, provoquant un « flottement de la bande » et entraînant un déversement de charbon.
1.2 Difficultés liées au nettoyage du puisard
Premièrement, le niveau d'ouverture de la vanne à guillotine manuelle du réservoir d'eau est souvent aléatoire, ce qui entraîne un volume d'eau de rinçage excessif. En moyenne, 800 m³ d'eau chargée de boues de charbon sont déversés dans le bassin à chaque rinçage. Deuxièmement, le fond irrégulier du bassin principalconvoyeur à bandeLa présence de charbon flottant sur la chaussée entraîne son accumulation dans les zones basses, sans sédimentation suffisante. L'eau entraîne alors ce charbon flottant vers le bassin de décantation, ce qui nécessite des nettoyages fréquents. De plus, le charbon flottant à l'extrémité du convoyeur n'est pas nettoyé rapidement ni complètement, ce qui provoque son évacuation vers le bassin lors des opérations de rinçage. Par ailleurs, la faible distance entre l'extrémité du convoyeur principal et le bassin permet à l'eau chargée de boues de charbon insuffisamment sédimentées de pénétrer dans le bassin. Enfin, le charbon flottant contient une quantité importante de gros morceaux, ce qui rend difficile le ramassage efficace des matériaux par la pelle mécanique (équipée d'une pompe à boue) à l'avant du bassin lors du nettoyage. Il en résulte une faible efficacité, une usure importante de la pompe à boue et la nécessité d'un nettoyage manuel ou à l'aide d'une chargeuse à l'avant du bassin, ce qui engendre une forte intensité de travail 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 relatives au programme
(1) Bien que l'angle d'inclinaison du convoyeur à bande ne puisse être modifié, sa vitesse de fonctionnement peut être ajustée en fonction du volume de charbon. La solution consiste à installer un système de pesage sur la bande à la source d'alimentation afin de contrôler le volume de charbon et de fournir un retour d'information en temps réel au système de commande. Ceci permet d'ajuster la vitesse du convoyeur principal pour la réduire et minimiser les pertes de charbon.
(2) Pour remédier au problème de « flottage de la bande » causé par des surfaces irrégulières en plusieurs points le long du convoyeur, des mesures sont prises, notamment le réglage du convoyeur et de la voie afin d’assurer le déplacement rectiligne de la bande. De plus, des rouleaux de pression sont installés pour résoudre ce problème et réduire les pertes de charbon.
2.2 Système de nettoyage automatique à l'extrémité arrière utilisant un chargeur
(1) Un crible à rouleaux et un crible vibrant à haute fréquence sont installés à l'extrémité aval du convoyeur à bande. Le crible à rouleaux collecte et classe automatiquement le charbon déversé. Les particules trop fines sont évacuées par rinçage à l'eau vers un nettoyeur à racleurs, tandis que les particules trop grosses sont acheminées vers le crible vibrant à haute fréquence. Un convoyeur à bande de transfert renvoie ensuite les matériaux vers la conduite principale.convoyeur à bandeLes matériaux de taille insuffisante provenant du tamis vibrant à haute fréquence s'écoulent par gravité vers le nettoyeur de puisard à racleur.
(2) L'eau chargée de boues de charbon s'écoule par gravité vers le nettoyeur à racleur, où les particules grossières supérieures à 0,5 mm sont directement déversées sur le convoyeur à bande. L'eau de trop-plein du nettoyeur à racleur s'écoule par gravité dans un bassin de sédimentation.
(3) Un rail et un palan électrique sont installés au-dessus du bassin de sédimentation. Une pompe à boues forcée à haute capacité, 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 bassin de décantation.
2.3 Caractéristiques du système complet de traitement des déversements de charbon
(1) Le système contrôle automatiquement la vitesse de fonctionnement du convoyeur principal afin de réduire les déversements de charbon et de remédier au problème de « flottage » de la bande. Il gère intelligemment la vanne du réservoir d'eau, réduisant ainsi le volume d'eau de rinçage. L'installation de plaques de polyéthylène à ultra-haut poids moléculaire sur le sol de la galerie diminue encore le volume d'eau de rinçage nécessaire. Le volume d'eau de rinçage par opération est réduit à 200 m³, soit une réduction de 75 %, ce qui facilite le nettoyage des bassins de décantation et diminue le volume des eaux de drainage de la mine.
(2) Le crible à rouleaux à l'extrémité arrière collecte, classe et transporte de manière exhaustive le matériau, en classant les particules grossières supérieures à 10 mm. Le matériau sous-dimensionné s'écoule par gravité vers le nettoyeur de puisard de type racleur.
(3) Le crible vibrant à haute fréquence déshydrate le charbon, réduisant ainsi sa teneur en humidité. Ceci facilite son transport sur le convoyeur principal à bande fortement incliné et limite les pertes de charbon.
(4) La boue de charbon s'écoule par gravité dans l'unité de décharge à racleur située à l'intérieur du décanteur. À travers son dispositif de décantation interne à plaques inclinées en nid d'abeille, les particules de charbon grossières supérieures à 0,5 mm sont triées et évacuées par un dispositif de décharge à racleur sur le convoyeur à bande. L'eau de trop-plein du nettoyeur à racleur est dirigée vers le bassin de sédimentation arrière. Le nettoyeur à racleur traite les particules de charbon grossières supérieures à 0,5 mm, résolvant ainsi les problèmes tels que l'usure de la toile filtrante et la formation de gâteaux de filtration stratifiés dans le filtre-presse haute pression.
3 Avantages et valeur
3.1 Avantages économiques
(1) Le système permet un fonctionnement souterrain sans personnel, 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 puisards à racleur fonctionne automatiquement par cycles marche/arrêt de 1 à 2 heures et avec une durée de fonctionnement de seulement 2 minutes par opération, ce qui permet une faible consommation d'énergie. Comparé aux équipements de dragage traditionnels, il permet d'économiser environ 1 million de yuans (CNY) sur les coûts d'électricité par an.
(3) Grâce à ce système, seules les particules fines pénètrent dans le bassin. Celles-ci sont efficacement évacuées par des pompes multicellulaires sans risque de colmatage ni de surchauffe, ce qui permet de réduire les coûts de maintenance d'environ 1 million de yuans par an.
3.2 Avantages sociaux
Ce système remplace le nettoyage manuel, réduisant ainsi la pénibilité du travail et améliorant l'efficacité du dragage. En prétraitant les particules grossières, il minimise l'usure des pompes à boue et des pompes multicellulaires, diminuant les taux de panne et prolongeant leur durée de vie. Le nettoyage en temps réel accroît la capacité effective du bassin, élimine le besoin de bassins de secours et renforce la résistance aux inondations. Grâce à un contrôle centralisé depuis la surface et à des opérations souterraines automatisées, les risques pour la sécurité sont considérablement réduits, engendrant des avantages sociaux importants.
4 Conclusion
Le système complet de traitement des déversements de charbon pour le principalconvoyeur à bandeCe système est simple, pratique, fiable et facile à utiliser et à gérer. Son application réussie a permis de résoudre efficacement les problèmes de nettoyage des déversements de charbon sur les convoyeurs à bande principaux fortement inclinés et de dragage du bassin arrière. Il améliore non seulement l'efficacité opérationnelle, mais élimine également les risques pour la sécurité souterraine, démontrant ainsi un potentiel important pour une large diffusion et une application généralisée.
Date de publication : 22 septembre 2025
