На угольных шахтах магистральные ленточные конвейеры, установленные в крутонаклонных выработках, часто сталкиваются с переливом, просыпью и падением угля во время транспортировки. Это особенно заметно при транспортировке сырого угля с высокой влажностью, где ежедневные просыпи могут достигать десятков и сотен тонн. Просыпанный уголь необходимо убирать, что влияет на эффективность и безопасность работы. Для решения этой проблемы в головной части ленточного конвейера установлен резервуар для сбора просыпанного угля. Во время работы задвижка резервуара для сбора просыпанного угля открывается вручную, чтобы смыть плавающий уголь в хвост конвейера, где он очищается погрузчиком. Однако из-за большого объема промывочной воды, чрезмерного количества плавающего угля, несвоевременной очистки и близости плавающего угля к зумпфу, плавающий уголь часто смывается непосредственно в зумпф. В результате зумпф требует ежемесячной очистки, что приводит к таким проблемам, как высокая трудоемкость, сложность очистки зумпфа и существенные угрозы безопасности.
1. Анализ причин разлива угля
1.1 Основные причины разлива угля
Во-первых, большой угол наклона и высокая скорость конвейера; во-вторых, неровности поверхностей во многих точках вдоль корпуса конвейера, вызывающие «плавание ленты» и, как следствие, просыпание угля.
1.2 Трудности при очистке поддона
Во-первых, открываемая вручную задвижка резервуара для хранения воды часто имеет произвольный угол открытия, что приводит к избыточному объёму промывочной воды. В среднем, в зумпф каждый раз сбрасывается 800 м³ угольной пульпы. Во-вторых, неровный пол основного конвейера приводит к скоплению плавающего угля в низинах без своевременного отстаивания, что позволяет воде сносить плавающий уголь в зумпф и приводит к частой очистке. В-третьих, плавающий уголь в хвостовой части конвейера не очищается своевременно и тщательно, что приводит к его смыву в зумпф во время промывки. В-четвёртых, короткое расстояние между хвостовой частью основного конвейера и зумпфом позволяет угольной пульпе с недостаточной степенью отстаивания попадать в зумпф. В-пятых, плавающий уголь содержит значительное количество крупных кусков, что затрудняет эффективный сбор материала в передней части шагающим экскаватором (оснащённым грязевым насосом) во время очистки зумпфа. Это приводит к низкой эффективности, сильному износу бурового насоса и требует ручной или погрузчиковой очистки передней части отстойника, что приводит к высокой трудоемкости и низкой эффективности очистки.
2. Проектирование комплексной системы очистки просыпей угля для ленточных конвейеров
2.1 Схема исследований и мер
(1) Хотя крутой угол наклона ленточного конвейера не может быть изменён, его рабочая скорость может регулироваться в зависимости от объёма угля. Решение предполагает установку конвейерных весов на источнике подачи для контроля объёма угля и обеспечения обратной связи в режиме реального времени с системой управления. Это позволяет регулировать рабочую скорость основного ленточного конвейера, снижая скорость и минимизируя просыпи угля.
(2) Для решения проблемы «плавающего» движения ленты, вызванной неровностями поверхности в нескольких точках вдоль корпуса конвейера, принимаются меры, включающие регулировку корпуса конвейера и полотна для обеспечения прямолинейного движения ленты. Кроме того, для решения проблемы «плавающего» движения ленты и предотвращения просыпания угля устанавливаются прижимные ролики.
2.2 Автоматическая система очистки в хвостовой части с использованием погрузчика
(1) В хвостовой части ленточного конвейера установлены роликовый грохот и высокочастотный вибрационный грохот. Роликовый грохот автоматически собирает и сортирует просыпанный уголь. Подсортовой материал смывается водой в скребковый очиститель зумпфа, а надсортовой материал транспортируется на высокочастотный вибрационный грохот. По передающему ленточному конвейеру материал возвращается на основной ленточный конвейер. Подсортовой материал с высокочастотного вибрационного грохота самотеком поступает в скребковый очиститель зумпфа.
(2) Угольная пульпа самотеком поступает в скребковый очиститель-зумпф, где крупные частицы размером более 0,5 мм непосредственно выгружаются на ленточный конвейер. Сливная вода из скребкового очистителя-зумпф самотеком поступает в отстойник.
(3) Над отстойником установлены рельс и электрическая лебёдка. Внутри отстойника установлен мощный насос принудительной подачи шлама с перемешивающим устройством, который совершает возвратно-поступательные движения для транспортировки осевшего на дне шлама к фильтр-прессу высокого давления. После фильтрации на фильтр-прессе высокого давления угольный кек выгружается на ленточный конвейер, а отфильтрованная вода самотёком поступает в отстойник.
2.3 Особенности комплексной системы очистки просыпей угля
(1) Система автоматически регулирует рабочую скорость главного ленточного конвейера, чтобы уменьшить просыпь угля и решить проблему «всплывания ленты». Система интеллектуально управляет задвижкой резервуара для хранения воды, уменьшая объём промывочной воды. Установка пластин из сверхвысокомолекулярного полиэтилена на днище выработки дополнительно снижает требуемый объём промывочной воды. Объём промывочной воды за одну операцию сокращается до 200 м³, что на 75% снижает сложность очистки отстойников и объём дренажной воды шахты.
(2) Роликовый грохот в хвостовой части тщательно собирает, классифицирует и транспортирует материал, отделяя крупные частицы размером более 10 мм. Более мелкий материал самотеком поступает в очиститель поддона скребкового типа.
(3) Высокочастотный вибрационный грохот обезвоживает уголь, снижая влажность кускового угля. Это облегчает его транспортировку по крутонаклонному главному ленточному конвейеру и уменьшает просыпь угля.
(4) Угольная пульпа самотеком поступает в скребковый разгрузочный узел отстойника. Проходя через его внутреннее наклонное осадительное устройство с ячеистой структурой. Крупные частицы угля размером более 0,5 мм сортируются и выгружаются через скребковый разгрузочный узел на передаточный ленточный конвейер. Сливная вода из скребкового очистителя отстойника поступает в задний отстойник. Скребковый очиститель отстойника удаляет крупные частицы угля размером более 0,5 мм, решая такие проблемы, как износ фильтровальной ткани и образование «слоистых» фильтрационных лепешек в фильтр-прессе высокого давления.
3 преимущества и ценности
3.1 Экономические выгоды
(1) Система обеспечивает возможность работы под землей без участия человека, сокращая численность персонала на 20 человек и экономя около 4 миллионов юаней на ежегодных затратах на рабочую силу.
(2) Скребковый очиститель отстойников работает автоматически, циклы запуска и остановки составляют 1-2 часа, а время работы составляет всего 2 минуты, что обеспечивает низкое энергопотребление. По сравнению с традиционным дноуглубительным оборудованием, он позволяет ежегодно экономить около 1 миллиона юаней на электроэнергии.
(3) Благодаря этой системе в отстойник попадают только мелкие частицы. Они эффективно откачиваются многоступенчатыми насосами без засорения или перегорания, что сокращает расходы на техническое обслуживание примерно на 1 миллион юаней в год.
3.2 Социальные льготы
Система заменяет ручную очистку, снижая трудоёмкость работ и повышая эффективность дноуглубительных работ. Предварительная обработка крупных частиц минимизирует износ последующих буровых насосов и многоступенчатых насосов, снижая частоту отказов насосов и продлевая их срок службы. Очистка в режиме реального времени увеличивает эффективную ёмкость отстойника, устраняет необходимость в резервных отстойниках и повышает устойчивость к затоплениям. Централизованное управление с поверхности и автоматизированные подземные работы значительно снижают риски для безопасности, что обеспечивает значительные социальные преимущества.
4 Заключение
Комплексная система очистки просыпей угля для главного ленточного конвейера проста, практична, надежна и удобна в эксплуатации и управлении. Её успешное применение позволило эффективно решить проблемы очистки просыпей угля на крутонаклонных главных ленточных конвейерах и очистки заднего зумпфа. Система не только повышает эксплуатационную эффективность, но и устраняет угрозы безопасности под землей, демонстрируя значительный потенциал для широкого распространения и применения.
Время публикации: 22 сентября 2025 г.
