一种金属矿山多中段溜井卸矿粉尘控制方法及系统与流程

1.本发明属于金属矿山开采技术领域，具体涉及一种金属矿山多中段溜井卸矿粉尘控制方法及系统。


背景技术：

2.多中段溜井作为金属矿山主要矿石运输系统，在金属矿山中意义较大。多中段溜井在运输矿石的过程中，由于落差较大，造成了严重的粉尘污染问题。溜井各个中段之间相互贯通产尘情况复杂，任意中段卸矿都会对其他中段造成严重的粉尘污染。现阶段多采用溜井口局部喷雾的方式对卸矿粉尘污染进行治理，但是现有的喷雾降尘装置设置不合理，受卸矿冲击气流影响大，降尘效果差，喷雾处于长期开启状态，耗水量大，浪费水资源。
3.针对这一现状，需要开发一种降尘效果好，降低水资源消耗的粉尘控制方法。


技术实现要素：

4.为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种金属矿山多中段溜井卸矿粉尘控制方法及系统，实现了降尘设备与多中段溜井卸矿产尘的动态匹配，降尘更有针对性，更智能，降低了人工成本，节约了水资源，可以有效提高降尘效率。
5.本发明采用的技术方案是：本发明提供了一种金属矿山多中段溜井卸矿粉尘控制系统，该系统包括依次电连接的卸矿信号监测接收模块，卸矿信号分析及联合降尘命令发出模块和联合降尘命令执行模块；所述卸矿信号监测接收模块设置在卸矿口处，用于实时监测溜井不同中段的卸矿情况，向所述卸矿信号分析及联合降尘命令发出模块发送卸矿信号；所述卸矿信号分析及联合降尘命令发出模块用于分析各中段的卸矿情况，根据接收到的所述卸矿信号分析产尘情况，向所述联合降尘命令执行模块发出对应的降尘指令；所述联合降尘命令执行模块接受所述降尘指令，实现针对性降尘。
6.进一步地，所述卸矿信号监测接收模块为npn型光电开关，卸矿时向所述卸矿信号分析及联合降尘命令发出模块发送卸矿信号。
7.进一步地，所述npn型光电开关采用预制螺栓安装在卸矿口网晒两侧，同时设置用于保护npn型光电开关的保护罩。
8.进一步地，所述卸矿信号分析及联合降尘命令发出模块为plc控制器。
9.进一步地，所述联合降尘命令执行模块包括设置在多中段溜井各个中段溜井口处的喷雾装置以及设置在一个或者多个中段溜井口处的泡沫喷射装置，所述喷雾装置和泡沫喷射装置分别通过电磁阀或电磁继电器与所述卸矿信号分析及联合降尘命令发出模块电连接。
10.进一步地，所述联合降尘命令执行模块包括分别设置在四中段溜井的四个中段溜井口斜上方一侧的喷雾装置，在第三中段溜井口另一侧和第四中段溜井口另一侧斜上方分
别加设一个喷雾装置，所述喷雾装置用于控制右侧矿车卸矿产生的粉尘，在第四中段溜井口一侧设置泡沫喷射装置，用于向矿仓内喷射泡沫。
11.所述喷雾装置与其对应的溜井口的倾斜角度为45
°
~60
°
。所述倾斜角度为喷雾装置与溜井口竖直方向的夹角。
12.本发明还提供了一种金属矿山多中段溜井卸矿粉尘控制方法，该方法为：在四中段溜井的四个中段溜井口左侧斜上方分别设置喷雾装置，从上之下依次为第一中段溜井口左侧喷雾即1a、第二中段溜井口左侧喷雾即2a、第三中段溜井口左侧喷雾即3a和第四中段溜井口左侧喷雾即4a，在第三中段溜井口另一侧和第四中段溜井口右侧斜上方各加设一个喷雾装置，分别是第三中段溜井口右侧喷雾即3b和第四中段溜井口右侧喷雾即4b，在第四中段溜井口处设置用于向矿仓内喷射泡沫的泡沫喷射装置即第四中段泡沫即4c，根据不同中段卸矿情况按照联动控制方法进行不同降尘控制，通过控制所述喷雾装置和泡沫喷射装置的开启和关闭，实现不同降尘控制。
13.进一步地，所述卸矿情况由设置在卸矿口处的卸矿信号监测接收模块获取，所述联动控制方法由卸矿信号分析及联合降尘命令发出模块执行。
14.进一步地，所述联动控制方法为不同卸矿情况对应不同的粉尘控制方法，所述不同卸矿情况有四类，分别是一个中段、两个中段、三个中段以及四个中段的粉尘控制方法；所述一个中段的粉尘控制方法为：溜井一个中段卸矿时，具有四种产尘情况，不同情况下对应的控尘方法如下，第一中段卸矿各中段降尘设备开启情况为开启1a、3b、4b和4c；第二中段卸矿各中段降尘设备开启情况为开启2a、3b、4b和4c；第三中段卸矿各中段降尘设备开启情况为开启3a、4b和4c；第四中段卸矿各中段降尘设备开启情况为开启4a和4c；所述两个中段的粉尘控制方法为：溜井两个中段卸矿时，具有六种产尘情况，不同情况下对应的控尘方法如下，第一、二中段卸矿各中段降尘设备开启情况为开启1a、2a、3b、4b和4c；第一、三中段卸矿各中段降尘设备开启情况为开启1a、3a、3b、4b和4c；第一、四中段卸矿各中段降尘设备开启情况为开启1a、3b、4a、4b和4c；第二、三中段卸矿各中段降尘设备开启情况为开启2a、3a、3b、4b和4c；第二、四中段卸矿各中段降尘设备开启情况为开启2a、3b、4a、4b和4c；第三、四中段卸矿各中段降尘设备开启情况为开启3a、3b、4a、4b和4c。
15.所述三个中段的粉尘控制方法为：溜井三个中段卸矿时，具有三种产尘情况，不同情况下对应的控尘方法如下，第一、二、三中段卸矿各中段降尘设备开启情况为开启1a、2a、3a、3b、4b和4c；第一、二、四中段卸矿各中段降尘设备开启情况为开启1a、2a、3b、4b和4c；第二、三、四中段卸矿各中段降尘设备开启情况为开启2a、3a、3b、4a、4b和4c。
16.所述四个中段的粉尘控制方法为：溜井四个中段卸矿时，就一种情况，各中段降尘设备开启情况为开启1a、2a、3a、3b、4a、4b和4c。
17.本发明的有益效果是：本发明涉及一种金属矿山多中段溜井卸矿粉尘控制方法及系统，尤其适用于控制金属矿山多中段溜井运输矿石中由于矿石下落高度产生的冲击气流造成不同中段的粉尘污染问题。本发明系统包括卸矿信号监测接收模块，卸矿信号分析及联合降尘命令发出模块和联合降尘命令执行模块。多中段溜井卸矿产尘复杂，在不同中段卸矿口实时监测不同中段卸矿信号，接收信号后传入plc卸矿信号分析及联合降尘命令发出模块，按照本发明的联动控制方法，根据卸矿信号的不同plc发出对应的降尘指令，实现不同中段喷雾降尘及泡
沫降尘装置的开启及关闭，快速、高效、有针对性的控制不同卸矿情况下各中段产生的粉尘。
18.本发明喷雾装置分别设置在溜井口斜上方，由斜上方至下喷水，水从溜井口斜上方喷出从而对溜井口进行降尘，大大提高喷水降尘的效率。
19.本发明通过多中段的喷雾装置和泡沫喷射装置的配合以及创造性的不同开启组合控制，实现了保证良好的除尘效果的前提下，大大降低水的消耗量，使得本领域技术人员难以兼顾的耗水量和除尘率的问题得到了解决，此外，本发明通过卸矿信号分析及联合降尘命令发出模块对各个中段的卸矿信息进行共享和分析并最终将向所述联合降尘命令执行模块发出对应的降尘指令，使得本发明具有整体性、综合性和全面性的控制，从而大大提高了除尘效率和效果，本发明技术适合广泛应用和推广。
20.本发明方法降尘成本低，降尘及时，安装及维护简便，能够应对现场不同卸矿产尘的情况，实现了对多中段溜井卸矿粉尘的动态控制，降尘效果好。
附图说明
21.图1本发明的整体结构示意图；图2本发明的运行逻辑流程图；图3本发明卸矿信号分析及联合降尘命令发出模块的控制流程图。
22.附图中，1a第一中段溜井口左侧喷雾、2a第二中段溜井口左侧喷雾、3a第三中段溜井口左侧喷雾、3b第三中段溜井口右侧喷雾、4a第四中段溜井口左侧喷雾、4b第四中段溜井口右侧喷雾、4c第四中段泡沫、5对射型光电开关、6主溜井、7中段、8斜溜槽、9矿仓。
具体实施方式
23.为了能更清楚地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明进一步说明。
实施例
24.如图1-3所示，本发明提供了一种金属矿山多中段溜井卸矿粉尘控制系统，其包括依次电连接的卸矿信号监测接收模块，卸矿信号分析及联合降尘命令发出模块和联合降尘命令执行模块。
25.为准确监测卸矿情况，所述卸矿信号监测接收模块设置在卸矿口处，用于实时监测溜井不同中段的卸矿情况，向所述卸矿信号分析及联合降尘命令发出模块发送卸矿信号。
26.所述卸矿信号监测接收模块为npn型光电开关，卸矿时向所述卸矿信号分析及联合降尘命令发出模块发送卸矿信号。本实施例中，溜井卸矿口直径3m，选择常开npn型光电开关，型号：e3f-30c监测接收卸矿信号，正常工作状态下，激光发射端发出后接收端接收，设备处于低电平状态，卸矿时矿石下落遮挡激光信号的传递，设备由低电平转换为高电平，输入卸矿信号。
27.所述npn型光电开关采用预制螺栓安装在卸矿口网晒两侧，同时设置用于保护npn型光电开关的矩形铁板保护罩。
28.所述卸矿信号分析及联合降尘命令发出模块用于分析各中段的卸矿情况，根据接
收到的所述卸矿信号分析产尘情况，向所述联合降尘命令执行模块发出对应的降尘指令；所述联合降尘命令执行模块接受所述降尘指令，实现针对性降尘。
29.所述卸矿信号分析及联合降尘命令发出模块为plc控制器。进一步地，采用具有profinet编程接口和hmi通讯的三菱fn2x型号plc，能够读写程序命令，plc输入点24，输出点24。进一步的，plc内下载如多中段联动降尘程序，程序采用梯形语言gx works2软件编写。多中段溜井卸矿具有14种对应的粉尘控制子程序，编写程序语言7454条。
30.所述联合降尘命令执行模块包括设置在多中段溜井各个中段溜井口处的喷雾装置以及设置在一个或者多个中段溜井口处的泡沫喷射装置，所述喷雾装置和泡沫喷射装置分别通过电磁阀或电磁继电器与所述卸矿信号分析及联合降尘命令发出模块电连接。所述电磁阀或电磁继电器设置在喷雾装置或泡沫喷射装置的气水线路上，通过脚线与plc输出端相连。
31.所述联合降尘命令执行模块包括分别设置在四中段溜井的四个中段溜井口斜上方一侧斜上方的喷雾装置用于控制卸矿产尘的扬尘，在第三中段溜井口另一侧和第四中段溜井口另一侧分别加设一个喷雾装置，位置为距离井口3m处，控制卸矿冲击气流携带出的粉尘。所述喷雾装置用于控制右侧矿车卸矿产生的粉尘，在第四中段溜井口一侧设置泡沫喷射装置，用于向矿仓内喷射泡沫。
32.所述联合降尘命令执行模块采用电磁阀及电磁继电器接收并执行通讯上游plc发出的降尘指令，最终的体现是各中段设置的降尘设备喷雾装置及泡沫喷射装置运行。具体如图2所示，本发明方法中所述卸矿信号分析及联合降尘命令发出模块为plc控制器，所述plc控制器为中心控制器，plc具有状态显示、报警提醒、发布指令及数据存储等功能；各中段的卸矿信号监测接收模块为激光传感器用于信号检测，所述激光传感器为npn型光电开关，也就是对射型光电开关，用于对卸矿作业的监测，激光传感器获取卸矿信号后，通过通讯光缆传递至plc输入端，信号输入后plc面板指示灯亮，连接plc的上位机操作界面显示卸矿状态，所述plc控制器可以实现信号指示功能，显示卸矿状态以及卸矿报警提示，通过hmi发布降尘指令以及实现数据存储。plc对卸矿信号分析后传出对应降尘指令，通过通讯光缆降指令下达至电磁阀执行机构，执行控尘动作，电磁阀直接控制各中段降尘设备的运行状态，如控制溜井口喷雾降尘、矿仓泡沫降尘。
33.本发明金属矿山多中段溜井卸矿粉尘控制系统及方法参考图3进行理解，系统上电后，将卸矿信号分析及联合降尘命令发出模块plc近地开关旋至自动控制位置，然后在plc上位机操作界面设置各中段降尘设备运行时间，正常启动后触发卸矿信号监测接收模块即光电开关，光电开关高电位输入信号，plc接收信号，分析卸矿信号后发出降尘指令，气水线路电磁阀开启，溜井口喷雾开启，矿仓泡沫开启，plc计数器执行程序倒计时，时间归零后，电磁阀关闭，系统进入待机状态。
34.本发明考虑了各中段卸矿过程中对不同中段产生的粉尘污染的情况，合理的设置了不同中段降尘设备的布置参数，并采用plc控制器将本发明金属矿山多中段溜井卸矿粉尘控制方法通过plc编程实现控制，使降尘设备的运行状态与产尘过程相匹配，降尘更及时，降尘效果更好，降低了喷雾耗水量。
35.多中段溜井卸矿过程中，并不是所有中段都产生粉尘，产尘中段与卸矿中段间具有一定的逻辑关系，因此为解决现阶段喷雾降尘与产尘情况不匹配，降尘效果差，水源浪费
严重的问题，本发明提出了一种金属矿山多中段溜井卸矿粉尘控制方法，本发明实现了降尘设备与多中段溜井卸矿产尘的动态匹配，降尘更有针对性，更智能，降低了人工成本，节约了水资源，可以有效提高降尘效率。
36.本发明方法为在四中段溜井口左侧斜上方分别设置降尘装置，用于控制右侧矿车卸矿产生的粉尘。所述喷雾装置与其对应的溜井口的倾斜角度为45
°
~60
°
，这样喷雾装置以一定的角度朝向溜井口的方向喷射，具有更好的降尘效果。所述倾斜角度为喷雾装置与溜井口竖直方向的夹角。
37.如图1所示，多中段溜井由主溜井6、中段7、斜溜槽8、矿仓9组成；各中段溜井口设置对射型光电开关5，从上至下依次为第一中段溜井口左侧喷雾即1a、第二中段溜井口左侧喷雾即2a、第三中段溜井口左侧喷雾即3a和第四中段溜井口左侧喷雾即4a，由于溜井第三、四中段除矿车卸矿产尘外，还有矿石在溜井内下落产生的气流携带出的粉尘，因此在第三中段溜井口另一侧加设一个喷雾装置为第三中段溜井口右侧喷雾即3b，同理由于第四中段受矿石下落的影响产生粉尘较多，因此在第四中段溜井口右侧加设一个喷雾装置为第四中段溜井口右侧喷雾即4b，在第四中段溜井口处设置用于向矿仓内喷射泡沫的泡沫喷射装置即第四中段泡沫即4c，根据不同中段卸矿情况按照联动控制方法进行不同降尘控制，通过控制所述喷雾装置和泡沫喷射装置的开启和关闭，实现不同降尘控制。
38.所述卸矿情况由设置在卸矿口处的卸矿信号监测接收模块获取，卸矿信号监测接收模块为npn型光电开关，开关工作电压24v，配备专用电源适配器供电，接线时咖啡色线接电源＋，蓝色线接电源－，黑色是输出线。电源适配器安装在多中段溜井的最下部中段集中对各中段npn型光电开关供电。
39.用于监测卸矿信号的npn型光电开关分别安装在各中段卸矿口筛网处，安装时采用预制螺栓安装在卸矿口网晒两侧，同时焊接矩形50mm*50mm*50mm厚度3mm铁板保护罩。
40.在各中段卸矿口附近位置采用钻机钻取直径3cm通讯孔，贯通至每个分层。
41.所述联动控制方法由卸矿信号分析及联合降尘命令发出模块执行。所述卸矿信号分析及联合降尘命令发出模块为plc控制器，根据产尘情况，为满足对串口的需求，plc采用具有profinet编程接口和hmi通讯的三菱fn2x型号，能够读写程序命令，plc输入点24，输出点24。与plc直接连接的为电磁阀及电磁继电器，用于控制其对应的喷雾装置和泡沫喷射装置的开启和关闭。本发明提出的多中段溜井联动控制方法主要包含各中段溜井口的喷雾装置以及紧邻矿仓中段的泡沫发生装置。
42.溜井具有多个中段，不同中段卸矿会出现不同的产尘规律，所述联动控制方法为不同卸矿情况对应不同的粉尘控制方法，所述不同卸矿情况有四类，分别是一个中段、两个中段、三个中段以及四个中段的粉尘控制方法；所述一个中段的粉尘控制方法为：溜井一个中段卸矿时，具有四种产尘情况，不同情况下对应的控尘方法如下，第一中段卸矿各中段降尘设备开启情况为开启1a、3b、4b和4c；第二中段卸矿各中段降尘设备开启情况为开启2a、3b、4b和4c；第三中段卸矿各中段降尘设备开启情况为开启3a、4b和4c；第四中段卸矿各中段降尘设备开启情况为开启4a和4c；所述两个中段的粉尘控制方法为：溜井两个中段卸矿时，具有六种产尘情况，不同情况下对应的控尘方法如下，第一、二中段卸矿各中段降尘设备开启情况为开启1a、2a、3b、4b和4c；第一、三中段卸矿各中段降尘设备开启情况为开启1a、3a、3b、4b和4c；第一、四中段
卸矿各中段降尘设备开启情况为开启1a、3b、4a、4b和4c；第二、三中段卸矿各中段降尘设备开启情况为开启2a、3a、3b、4b和4c；第二、四中段卸矿各中段降尘设备开启情况为开启2a、3b、4a、4b和4c；第三、四中段卸矿各中段降尘设备开启情况为开启3a、3b、4a、4b和4c。
43.所述三个中段的粉尘控制方法为：溜井三个中段卸矿时，具有三种产尘情况，不同情况下对应的控尘方法如下，第一、二、三中段卸矿各中段降尘设备开启情况为开启1a、2a、3a、3b、4b和4c；第一、二、四中段卸矿各中段降尘设备开启情况为开启1a、2a、3b、4b和4c；第二、三、四中段卸矿各中段降尘设备开启情况为开启2a、3a、3b、4a、4b和4c。
44.所述四个中段的粉尘控制方法为：溜井四个中段卸矿时，就一种情况，各中段降尘设备开启情况为开启1a、2a、3a、3b、4a、4b和4c。
45.本发明装置安装方便，可以与产尘规律相匹配，耗水量小，操控简单的多中段溜井卸矿粉尘联动控制方法，对于治理卸矿粉尘具有较大意义。
46.本发明涉及一种金属矿山多中段溜井卸矿粉尘控制方法及系统，尤其适用于控制金属矿山多中段溜井运输矿石中由于矿石下落高度产生的冲击气流造成不同中段的粉尘污染问题。本发明系统包括卸矿信号监测接收模块，卸矿信号分析及联合降尘命令发出模块和联合降尘命令执行模块。多中段溜井卸矿产尘复杂，在不同中段卸矿口设置对射型激光感应器实时监测不同中段卸矿信号，接收信号后传入plc卸矿信号分析及联合降尘命令发出模块，plc中储存有对应控制不同卸矿产尘情况的程序即本发明的联动控制方法，根据卸矿信号的不同plc按照既定的程序发出对应的降尘指令，降尘指令出发时间寄存器控制不同中段的电磁继电器，实现不同中段喷雾降尘及泡沫降尘装置的开启及关闭，快速、高效、有针对性的控制不同卸矿情况下各中段产生的粉尘。本发明方法降尘成本低，降尘及时，安装及维护简便，能够应对现场不同卸矿产尘的情况，实现了对多中段溜井卸矿粉尘的动态控制，降尘效果好。
47.实验例1当溜井三个中段卸矿时，第一、二、三中段卸矿各中段降尘设备开启情况为1a-2a-3a-3b-4b-4c即同时开启1a、2a、3a、3b、4b和4c，本实验例中所述喷雾装置分别设置在溜井口斜上方，由斜上方至下喷水，水从溜井口斜上方喷射出从而对溜井口进行降尘。通过现场实际测试各中段对全尘降尘率达到84%，呼吸性粉尘降尘率可以达到78%，总耗水量为7m3/d，各中段的粉尘浓度小于10mg/m3。
48.对比例1本对比例和实验例1的区别在于，本对比例1中所述喷雾装置分别设置在溜井口上，喷雾装置的喷头环绕溜井口设置，在溜井口径向喷水对从而对溜井口进行降尘。通过现场实际测试各中段对全尘降尘率达到68%，呼吸性粉尘降尘率可以达到54%，总耗水量为8.5m3/d，各中段的粉尘浓度仍然维持在85mg/m3以上。
49.对比例2本对比例与实验例1的区别在于，本对比例2中，第一、二、三中段卸矿时各中段降尘设备开启情况为频繁卸矿作业时各中段喷雾降尘装置长时间处于开启状态，通过人工手动控制喷雾降尘装置运行状态。现场实际测试各中段对全尘降尘率达到76%，呼吸性粉尘降尘率可以达到68%，总耗水量为31m3/d，各中段的粉尘浓度仍然维持在60mg/m3以上。
50.从对比例2中可以看出，不采用本发明的控制方法，采用人工手动控制，存在控制
滞后，精度差等问题，则会大大增加耗水量，同时并没有明显提高粉尘降尘率，难以达到本发明的智能控制效果。
51.对比例3本对比例与实验例1的区别在于，本对比例3中，各中段喷雾通过红外开关控制，也就是在对比例2中，所述卸矿信号监测接收模块为红外开关，通过卸矿时红外信号的变化获取卸矿信息，卸矿时触发红外开关进行喷雾降尘，卸矿结束时，喷雾停止，各中段卸矿信号不共享。现场实际测试卸矿中段全尘降尘率达到73%，呼吸性粉尘降尘率可以达到67%，总耗水量为4m3/d，非卸矿中段红外开关无法触发，喷雾降尘装置无法正常启动，粉尘污染严重，粉尘浓度超过300mg/m3。
52.以上所述仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。