深凹露天坑运输道路压力自平衡自适应抑尘系统的制作方法

技术领域：

本发明涉及一种用于深凹露天矿运输道路的压力自平衡自适应粉尘抑尘控制技术，可用于深凹露天矿山运输道路及高坡降道路粉尘的控制，属环境领域。

背景技术：
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露天矿运输道路及采场等作业场地的粉尘防护是世界性难题，露天矿运输道路路面质量差，汽车荷载大，在采、装、运、卸过程中，受车轮碾压、洒落、振动、排气及运动风流等影响，粉尘严重，有的超过环境标准100多倍。目前，国内外常见的抑尘技术方法包括洒水及喷洒湿润剂、吸湿剂、粘尘剂以及多功能复合型抑尘剂等方法。但由于受露天矿山道路路面质量、重载及矿岩洒落等影响，粉尘厚大，易再生。因此，常规的洒水以及抑尘剂防尘难以达到好的控制效果。实践表明，洒水防尘一般能维持20-30分钟左右，洒水频次高，水资源消耗大，且干扰正常生产运输。当水资源缺乏时，洒水防尘受到严重制约。采用抑尘剂时，由于粉尘厚大，在车轮运转荷载下，很容易被粉尘掩盖而失效，严重影响抑尘剂抑尘的效果。而且粘尘剂抑制成本高，技术工艺较复杂，性价比低。多功能复合型生态抑尘剂，具有黏结、凝并、吸湿与保水等优越性能，可生化降解，无任何毒副作用，喷洒时无二次扬尘，固结路面，但由于露天矿运输道路的特殊性亦难以收到好的效果。基于传感器技术的自感应微喷抑尘为露天矿运输道路高效抑尘开创了新的途径。然而，在深凹露天矿中，由于开采深度大，气压增大，坑内气流阻滞，通风条件差，气温高，粉尘难扩散，易形成坑中霾；加之，坑深高差大，采用微喷系统时管网压差大，导致低处水流大，高处水小甚至无水，难以均匀施洒，严重影响抑尘效果，成为了深部露天矿抑尘的技术瓶颈。

为了解决深凹露天矿现行抑尘技术难题，本发明提出高压差自平衡自适应喷洒抑尘技术，在高压差条件下实现均匀喷洒，并根据坑内气压、湿度、温度的变化及来车振动自动判识自动喷洒，实现高效抑尘。同时，调节坑内温度和空气流动，改善深凹露天矿空气质量。

技术实现要素：
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本发明针对深凹露天矿运输道路等地势相差大场地，在采用管网喷洒时产生高压差，造成不均匀喷洒而难以实施微喷抑尘的技术难题，创建高压差自平衡自适应喷洒抑尘系统，采用清水喷洒，根据来车情况及坑内路面附近大气湿度、温度及气压等条件自感应喷洒，并根据道路粉尘条件，通过自适应调节喷洒压力和时间，启尘与抑尘同步，抑尘效率高。可适用于深凹露天矿运输道路以及干旱、低等级基建道路、采场等各种复杂条件下的粉尘控制。

本发明提供一种针对深凹露天矿运输道路等厚大粉尘、易生尘、复生尘场地的抑尘技术，其特征在于，该技术包括水压控制单元、数控单元及自适应喷洒单元；

所述水压控制单元是水压的常规直读和手工控制方式，包括压力水源、压力表、流量计、控制总阀；

其中：

所述压力水源为高位水仓或增压泵所产生的压力水，是抑尘管网喷洒的介质源和动力源。介质为清水，为了减少喷洒次数，延长抑尘效果，可添加适当浓度的可溶性抑尘剂，抑尘剂在压力水仓中配置或在抑尘管网中直接注入；

所述压力表为数字式远程读数表，用以实时测量总管输出水压或水泵的出水压力；

所述流量计为数字式远程读数表，用以实时测量总管流量或水泵的出水量；

所述控制总阀用以启闭系统水路总管和控制管网流量。

所述数控单元是水压控制单元和自适应喷洒单元的数字化控制方式，包括接口、放大器、数字应变计、数据集成盒(dib)、计算机、打印机及远程终端等分析、打印或显示设备；采用数字式控制单元时，所述压力表、流量计及控制阀均为数字式传感器，输出/输入信号均为电信号；

其中，所述电信号为数字信号，通过所述数字应变仪进入所述数据集成盒(dib)，经数据集成然后输入到所述计算机等终端；

所述终端包括计算机，打印机和外部显示单元，所述计算机通过程序对所述数据进行分析、存储和输出，并实时通过控制阀对水压进行管理；

所述数据为路面附近大气中气压、湿度、温度及来车振动数据，由所述自适应喷洒单元实时感应获得，为大数据，并可根据需要通过人为方式输入和修改；

所述转换盒与所述数字应变仪采用cr-655接口电缆传输数据，所述数字应变仪与所述数据集成盒通过rs-232c接口电缆传输数据，所述数据集成盒与数据分析单元采用cr-553b接口电缆传输数据；

所述数字应变仪的直流工作电压为6v，接入光伏电源；

所述数据集成盒(dib)的直流工作电压为12v，接入光伏电源。

所述自适应喷洒单元是粉尘喷洒条件判识的自动控制方式，包括湿度传感器、温度传感器、气压传感器、振动传感器、喷洒管、压力调节阀及压力计；

其中：

所述湿度传感器是感测大气湿度的数字式传感单元，用以监测大气中的湿度；

所述温度传感器是感测大气温度的数字传感单元，用以监测大气中的温度；

所述气压传感器是感测大气压力的数字传感单元，用以监测大气压力；

所述振动传感器是测量行驶车辆的振动位移、速度及加速度的数字传感单元，用以监测来车时的地面振动加速度、位移或速度；

所述喷洒管为一定管径并带有微孔的高强水管，每个抑尘单元可根据粉尘发生场所布置1根至数根喷洒管，喷管上的微孔为具有一定喷射角度的倾向孔，按一定间距沿喷洒管母线分单排及多排交错布置，微孔采用向心孔时，通过卡式接头改变喷洒管的布置获得合理的喷射角度和距离；

所述压力调节阀用以控制喷洒单元的管网流量及水流压力，为克服因地势降低而导致管网压力和流量的不均衡，采用分段分级调压，同时可通过调整微孔间距、孔径及喷洒时间对流量进行适度调节；

所述压力表安装在喷洒管末端，用以测量管网压力，并为水压控制单元提供信息反馈。

本发明的有益效果是，自适应矿坑深度及来车振动、大气温度、湿度与气压，实现运输道路全程恒压均衡喷洒和根据道路粉尘情况实施分段、分级变压变流量非均衡喷洒，抑尘与启尘同步，喷洒自动化、智能化，耗水量少，抑尘效率高。可适用于深凹露天矿土质、碎石道路及其他厚大粉尘等场所，在车载扰动下的粉尘控制。实践表明，在深凹露天矿运输道路，路宽15～20m，车辆行驶速度为20～40km/h，喷洒0.5分钟，每公里矿山道路一次喷洒0.40～0.56m³清水，一天耗水量为9.60～13.44m³，空气质量全部达到二级标准，节约大量水资源、人力、物力和财力消耗，成本低，效益高。

附图说明：

图1为本发明的抑尘技术系统图。

图2为本发明图1的喷洒系统图。

图中所示，i.压力水输入，1.压力表，2.流量表，3.控制总阀，4.连接头，5.喷洒管控制阀，6.压力调节器，7.总水管，8.分级接头，9.喷洒管，10.微孔，11.压力表，o.压力水输出。

具体实施方式：

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

在图1的实施例中，系统由三部分组成：(1)水压控制单元；(2)数控单元；(3)自适应喷洒单元。水压控制单元为抑尘系统提供一定压力的水源，并通过压力表、流量计、控制总阀进行水量和水压控制；数控单元对水压控制单元和自适应喷洒单元实施数字化控制：通过数控单元对抑尘喷洒系统的水压、水量进行采集、监测和调节；同时，对喷洒路段的大气温度、湿度及气压进行初步评价和判识，确定该路段是否需要喷洒；然后，根据来车振动与否，继而判断是否启动喷洒；数控单元控制的水压、水量以及大气参数均由相应数字式传感器测量，所测信号为电流或电压等电信号，信号经接口、放大器、数字式应变仪、数据集成盒(dib)，输送到计算机等终端，由计算机控制，并通过专用软件或常用办公软件如excel等进行数据的分析、显示、储存和打印；喷洒单元通过相应传感器对来车振动以及大气温度、湿度及气压进行监测，将信息传输给数控系统，数控系统按照设定喷洒压力对该路段管网压力进行调节，喷洒管按调节后的压力和设定的喷洒时间对道路实施喷洒。

在图1的实施例中，用于土质道路、碎石道路等易生尘场所，所述抑尘技术采用的自适应喷洒技术，根据大气中温度、湿度、气压及来车进行自动感应喷洒。

在图2的实施例中，输入的压力水i经压力表1、流量计2、控制总阀3经管网连通4进入支路总管7，通过联通4，分级控制阀5及压力调节器6进入喷洒管9，压力调节器6将该分级路段支路总管7中的接入压力调节为该段设定压力，压力水由喷洒孔10喷洒，在分级路段终端设置压力表11，对喷洒管喷洒时的压力进行校验。

在图2的实施例中，当道路较宽，单侧设置喷管喷洒压力不能覆盖全路宽时，采用沿道路两侧对称布置喷洒管，并使喷洒孔一侧朝道路中心，两管喷洒孔交错布置，以保证道路全覆盖喷洒；通过压力调节器6调节压力控制双管喷洒距离，以满足道路宽度的要求。

在图2的实施例中，可同时实施多个并行路段或工况点的抑尘，此时只须通过分级控制阀5和压力调节器6将并行路段的压力调节为所需的设定压力即可；也可在同一支路中对不同路段或工况点实施串行式分级抑尘，只须将图2的实施例进行扩展。

应用实例：

本发明所述抑尘技术，在某深部露天矿碎石运输道路厚大粉尘的抑尘应用中，矿口卸矿平台标高+234.56m，坑底采矿平台标高-916.86m，露天坑深度1151.42m，道路坡度为3-5％，平均坡度为4％，缓和段坡度为3％，主干运输道路长约23.0km。主要运矿汽车为贝拉斯，汽车自重105吨，载重135吨，总重240吨。运输道路宽度为15～20m，局部路段宽度达30m，长约1.5km。在本应用实例中，15～20m路宽的道路采用单侧布置喷洒管，30m路宽道路采用双侧布置喷洒管道。将道路分为若干级，每一级道路长度为500m，按最大坡度5％设计，每级道路的坡降为25m，若不考虑喷洒时的压力损失，在每一级路的终点管网压力将增大0.25mpa，为了保证每级喷洒管中所需的正常喷洒压力，在每级道路总管及分级支路接入口各设置一级压力调节器，通过压力调节器将喷洒管中压力调减到所需喷洒的压力范围，喷管正常喷洒压力为0.25-0.40mpa，每级喷洒管均从总管中接入。

在本应用例中，抑尘溶液为清水，微喷管采用高强pvc管，管径40mm，壁厚0.22mm，微孔径0.3～0.5mm，在工作压力为0.18～0.25mpa，单孔出水量为0.10～0.14kg/min，每公里道路单侧铺设微喷管总长度为1000m，孔间距为0.25m，微孔数量为4个/m，微喷管每公里分钟耗水总量为0.40～0.56m³/min，当天气晴朗，气温25～35℃，平均湿度50％，土质路面，道路平均宽20m，自适应喷洒单元在来车时由车辆产生的地面振动触发，数控系统通过自适应喷洒单元感应探测的坑内空气温度、湿度及气压信息，根据系统设置模式自动喷洒，按载重汽车在矿坑道路行驶速度为20km/h～40km/h计算，每公里通过时间为1.5～3.0min，清水喷洒频次2次/h，每次喷洒时长为30s，每天微喷设备工作1440s，每公里一天的耗水量总为9.60～13.44m³，空气质量全部达到二级标准。

在本应用例中，有一路段正处于道路改造中，长度约1km，粉尘特别严重，在本实施例中该段采用适当增大管网压力方式以提高喷洒量，通过压力调节器将压力调节为0.25～0.35mpa，公里分钟耗水量为0.56～0.78m³/min，清水喷洒频次2次/h，每次喷洒时长为30s，空气质量达到二级质量标准。

在本应用例中，亦可根据需要在总管或分级管网加入易溶性抑尘剂，在冬季寒冷地区加入抗冻剂，溶剂为清洁水。

本应用例采用液体喷洒方式，采用专用抑尘剂时，无须增加抑尘剂配备设施，直接加入水仓或注入喷洒管网，由喷洒单元自动感应，数控系统控制，微喷系统喷洒。