석탄 광산의 경우, 가파른 경사로에 설치된 메인 벨트 컨베이어는 운송 중 석탄이 넘치거나, 유출되거나, 낙하하는 경우가 빈번합니다. 특히 수분 함량이 높은 원탄을 운송할 때 이러한 현상이 두드러지는데, 이 경우 매일 수십 톤에서 수백 톤에 달하는 석탄 유출량이 발생합니다. 유출된 석탄은 반드시 청소해야 하며, 이는 운영 효율성과 안전에 영향을 미칩니다. 이를 해결하기 위해 벨트 컨베이어 헤드에 물 저장 탱크를 설치하여 유출된 석탄을 청소합니다. 운전 중에는 물 저장 탱크의 게이트 밸브를 수동으로 열어 부유 석탄을 컨베이어 후단으로 흘려보내 로더가 청소합니다. 그러나 세척수의 양이 많고, 부유 석탄이 많으며, 청소가 시기적절하지 않고, 부유 석탄이 섬프와 가까이 있는 경우, 부유 석탄이 섬프에 직접 흘려보내는 경우가 많습니다. 결과적으로 섬프는 한 달에 한 번 청소해야 하며, 이는 높은 노동 강도, 섬프 청소의 어려움, 심각한 안전 위험 등의 문제를 야기합니다.
1 석탄 유출 원인 분석
1.1 석탄 유출의 주요 원인
첫째, 컨베이어의 경사각이 크고 속도가 빠르다. 둘째, 컨베이어 본체의 여러 지점에서 표면이 고르지 않아 "벨트 떠오름" 현상이 발생하고 석탄 유출이 발생한다.
1.2 섬프 청소의 어려움
첫째, 물 저장 탱크의 게이트 밸브가 수동으로 열리는 경우 밸브 개방 각도가 임의로 설정되어 세척수량이 과다하게 발생합니다. 평균적으로 매회 800m³의 석탄 슬러리수가 섬프(Sump)로 플러싱됩니다. 둘째, 메인 벨트 컨베이어 도로의 고르지 않은 바닥으로 인해 부유 석탄이 저지대에 적시에 침전되지 않고 축적되어 물이 부유 석탄을 섬프(Sump)로 운반하여 잦은 청소가 필요합니다. 셋째, 컨베이어 후단에 부유하는 석탄이 신속하고 철저하게 청소되지 않아 세척 작업 중 섬프(Sump)로 플러싱됩니다. 넷째, 메인 벨트 컨베이어 후단과 섬프 사이의 거리가 짧아 침전물이 충분하지 않은 석탄 슬러리수가 섬프(Sump)로 유입됩니다. 다섯째, 부유 석탄에는 큰 덩어리가 상당히 많이 포함되어 있어, 진흙 펌프가 장착된 워킹 굴삭기가 섬프 청소 시 앞쪽에서 효율적으로 재료를 수거하기 어렵습니다. 이로 인해 효율성이 낮아지고, 진흙 펌프가 심하게 마모되며, 섬프 앞쪽에서 수동 또는 로더 기반 청소가 필요하게 되어 노동 강도가 높아지고 청소 효율성이 낮아집니다.
2 벨트 컨베이어용 종합 석탄 유출 처리 시스템 설계
2.1 계획 연구 및 조치
(1) 벨트 컨베이어의 가파른 경사각은 변경할 수 없지만, 석탄량에 따라 작동 속도를 조절할 수 있습니다. 이 솔루션은 석탄 공급원에 벨트 저울을 설치하여 석탄량을 모니터링하고 제어 시스템에 실시간 피드백을 제공하는 것입니다. 이를 통해 메인 벨트 컨베이어의 작동 속도를 조절하여 속도를 줄이고 석탄 유출을 최소화할 수 있습니다.
(2) 컨베이어 본체의 여러 지점에서 고르지 않은 표면으로 인해 발생하는 "벨트 떠오름" 문제를 해결하기 위해, 컨베이어 본체와 도로를 모두 조정하여 벨트가 직선으로 주행하도록 하는 조치가 포함됩니다. 또한, "벨트 떠오름" 문제를 해결하고 석탄 유출을 줄이기 위해 가압 롤러 장치를 설치합니다.
2.2 로더를 이용한 꼬리부분 자동 세척 시스템
(1) 벨트 컨베이어 후단에는 롤러 스크린과 고주파 진동 스크린이 설치되어 있습니다. 롤러 스크린은 유출된 석탄을 자동으로 수거하고 분류합니다. 크기가 작은 물질은 물에 의해 스크레이퍼형 섬프 클리너로 흘려보내고, 크기가 큰 물질은 고주파 진동 스크린으로 이송됩니다. 이송 벨트 컨베이어를 통해 물질은 다시 메인 벨트 컨베이어로 보내집니다. 고주파 진동 스크린에서 나온 크기가 작은 물질은 중력에 의해 스크레이퍼형 섬프 클리너로 이동합니다.
(2) 석탄 슬러리 물은 중력에 의해 스크레이퍼형 섬프 클리너로 흘러 들어가고, 여기서 0.5mm 이상의 큰 입자는 이송 벨트 컨베이어로 직접 배출됩니다. 스크레이퍼형 섬프 클리너에서 나온 오버플로우는 중력에 의해 침전조로 흘러 들어갑니다.
(3) 침전조 상부에는 레일과 전기 호이스트가 설치되어 있습니다. 침전조 내부에는 교반 기능을 갖춘 대형 강제 슬러지 펌프가 설치되어 왕복 운동을 하며 바닥에 침전된 슬러지를 고압 필터 프레스로 이송합니다. 고압 필터 프레스에서 여과된 석탄 케이크는 이송 벨트 컨베이어로 배출되고, 여과수는 중력에 의해 집수조로 유입됩니다.
2.3 종합 석탄 유출 처리 시스템의 특징
(1) 시스템은 석탄 유출을 줄이고 "벨트 부유" 문제를 해결하기 위해 메인 벨트 컨베이어의 작동 속도를 자동으로 제어합니다. 또한, 저수조의 게이트 밸브를 지능적으로 제어하여 세척수량을 줄입니다. 도로 바닥에 초고분자량 폴리에틸렌 판을 설치하여 세척수량을 더욱 줄였습니다. 작업당 세척수량은 200m³로 75% 감소하여 섬프 청소의 어려움과 광산 배수량을 줄였습니다.
(2) 후단의 롤러 스크린은 10mm 이상의 조대 입자를 선별하여 재료를 종합적으로 포집, 분류, 이송합니다. 10mm 미만의 입자는 중력에 의해 스크레이퍼형 섬프 클리너로 이동합니다.
(3) 고주파 진동 스크린은 석탄을 탈수시켜 덩어리 석탄의 수분 함량을 감소시킵니다. 이는 가파른 경사의 메인 벨트 컨베이어에서의 운반을 용이하게 하고 석탄 유출을 줄입니다.
(4) 석탄 슬러리는 중력에 의해 침전조 내부의 스크레이퍼형 배출 장치로 유입됩니다. 스크레이퍼형 배출 장치는 내부의 허니콤 경사판 침전 장치를 통해 0.5mm 이상의 굵은 석탄 입자를 분류하여 스크레이퍼 배출 장치를 통해 이송 벨트 컨베이어로 배출합니다. 스크레이퍼형 섬프 클리너에서 흘러나온 물은 후방 침전조로 유입됩니다. 스크레이퍼형 섬프 클리너는 0.5mm 이상의 굵은 석탄 입자를 처리하여 고압 필터 프레스의 필터 천 마모 및 "겹겹이 쌓인" 필터 케이크와 같은 문제를 해결합니다.
3가지 이점과 가치
3.1 경제적 이익
(1) 이 시스템은 지하에서 무인작업이 가능해 인력을 20명 감축하고 연간 인건비를 약 400만 위안 절감할 수 있다.
(2) 스크레이퍼형 섬프 클리너는 1~2시간의 시동-정지 주기와 1회 작동 시간이 2분에 불과하여 에너지 소비량이 적습니다. 기존 준설 장비와 비교 시 연간 약 100만 위안(약 15억 원)의 전기 요금을 절감할 수 있습니다.
(3) 이 시스템을 사용하면 미세 입자만 섬프에 유입됩니다. 이 입자는 다단 펌프를 통해 막힘이나 펌프 소손 없이 효율적으로 배출되어 연간 약 100만 위안의 유지 보수 비용을 절감할 수 있습니다.
3.2 사회적 혜택
이 시스템은 수동 세척을 대체하여 작업자의 노동 강도를 줄이고 준설 효율을 향상시킵니다. 조대 입자를 전처리하여 후속 머드 펌프와 다단 펌프의 마모를 최소화하고, 펌프 고장률을 낮추고 수명을 연장합니다. 실시간 세척은 섬프의 유효 용량을 증가시키고, 예비 섬프의 필요성을 없애며, 홍수 저항성을 향상시킵니다. 지상 및 무인 지하 작업에서의 중앙 제어를 통해 안전 위험을 크게 줄여 탁월한 사회적 효과를 제공합니다.
4 결론
메인 벨트 컨베이어용 종합 석탄 유출 처리 시스템은 간단하고, 실용적이며, 신뢰성이 높고, 작동 및 관리가 용이합니다. 성공적인 적용을 통해 가파른 경사면에 있는 메인 벨트 컨베이어의 석탄 유출을 청소하고 후방 섬프를 준설하는 과제를 효과적으로 해결했습니다. 이 시스템은 운영 효율성을 향상시킬 뿐만 아니라 지하 안전 위험 요소도 해결하여 광범위한 홍보 및 적용 가능성을 크게 높여줍니다.
게시 시간: 2025년 9월 22일
