CN106056260B - 一种露天矿用大型洒水车高效加水方法 - Google Patents

一种露天矿用大型洒水车高效加水方法 Download PDF

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Abstract

一种露天矿用大型洒水车高效加水方法，涉及一种露天矿用大型洒水车高效加水方法，包括规划加水点、确定高位集水池的建造位置、确定高位集水池底部出水口位置到洒水车加水点之间的高度差、确定水源点到高位集水池及高位集水池到加水点之间的输送水管口径，确定水源点抽水机的抽水速度五个步骤，可以不必全程加粗输水管直径，且使得大管径放水口处的水流量能满足最短时间内加满水的需求，很好的解决上述所提矛盾问题。

Description

一种露天矿用大型洒水车高效加水方法
技术领域
本发明属于矿山机械技术领域，涉及一种加水工艺，尤其涉及一种露天矿用大型洒水车高效加水方法。
背景技术
大型露天矿山粉尘严重，尤其选择使用汽车运输工艺的采场，生产车辆通行过程中产生的扬尘对现场设备、操作人员都有较大危害，为了满足环保、职位卫生、设备维护的要求，需要矿用洒水车不间断洒水降尘。
由于采场工作面广，需要洒水车高效率运行，方能满足防尘和环保要求。而洒水车工作过程分为加水和洒水两个阶段，提高洒水车工作效率的措施是降低加水阶段的持续时间。目前国内外露天矿山在加水点投资成本和洒水车工作效率方面未能取得双赢的成绩。
传统的加水方式一（如图3）：由水源点11至加水点10全程均架设小口径输水管1，此方案优点为节约投资成本和动力成本，缺点是由于小口径输水管1的管径过小，放水口单位时间水流量不足，洒水车加水时间长，工作效率低；
传统的加水方式二（如图4）：由水源点11至加水点10全程架设满足洒水车使用的大口径输水管4，此方案的优点是放水口单位时间水流量较大，加水时间短，洒水车工作效率较高，缺点是投资成本和使用成本较前者成倍增加。
以上两种加水方式均不能达到加水时间短和加水成本低的最优的效果，不能在生产中广泛实用。
发明内容
本发明提供一种露天矿用大型洒水车高效加水方法，可以不必全程加粗输水管直径，且使得大管径放水口处的水流量能满足最短时间内加满水的需求，很好的解决上述所提矛盾问题。
为了解决上述问题，本发明提供以下技术方案：
一种露天矿用大型洒水车高效加水方法，包括以下步骤：
步骤一，规划加水点10；
计算洒水车洒水时可运行路径
Figure 183708DEST_PATH_IMAGE001
,单位 :km；
V：洒水车洒水时额定运行速度，单位：km/h，查询矿用洒水车额定参数可得，
Q：矿用洒水车额定洒水流量，单位：m3/h，查询矿用洒水车额定参数可得，
C：洒水车的装水箱容积，单位：m3，查询矿用洒水车额定参数可得，
计算采矿场加水点数量
Figure 394109DEST_PATH_IMAGE002
,单位 :个，
Lz：采场所需洒水总长度；单位：km，查询矿山平面布置图得到，
在所需洒水降尘的路径上，规划并确定出M个加水点的位置；
步骤二，确定高位集水池3的建造位置；
在步骤一所确定的每个加水点10上方设置高位集水池3，所述高位集水池3排水口至洒水车加水口之间的高度差至少为H，单位：m；
所述高度差为
Figure 559642DEST_PATH_IMAGE003
C：洒水车的装水箱容积，单位：m3，查询矿用洒水车额定参数可得，
Dc ：矿用洒水车敞口直径，单位：m，查询矿用洒水车额定参数可得；
g:重力加速度为10 m/s2；
π：圆周率；取3.14；
μ:管道材质的动摩擦因素；
Tz：路面水蒸发完全所需平均时间，单位：s，取试验固定值600s；
θ：台阶坡面角；单位：°；
台阶坡面角θ的选择表
Figure 705453DEST_PATH_IMAGE004
步骤三，在步骤二所确定的位置上设置高位集水池3，确保高位集水池3底部出水口位置到洒水车加水点之间的高度差至少为H，所述高位集水池3容积为Cg，单位：m3；
Figure 471284DEST_PATH_IMAGE005
；
Figure 704950DEST_PATH_IMAGE006
；
Figure 505416DEST_PATH_IMAGE007
n:同一加水点需要连续加水的最大车辆数，单位：辆；
Q：矿用洒水车额定洒水流量，单位：m3/min，查询矿用洒水车额定参数可得；
Tz：路面水蒸发完全所需平均时间，单位：min，取试验固定值10min；
C：洒水车的装水箱容积，单位：m3，查询矿用洒水车额定参数可得；
K:洒水频率控制系数，依据矿山岩石吸水性和当地气温确定；
K值系数选择表
Figure 431915DEST_PATH_IMAGE008
步骤四，用口径为D1 ，单位： mm的大口径水管4将高位集水池3中的水连通加水点10；
大口径水管4口径
Figure 685041DEST_PATH_IMAGE009
，
Dc ：矿用洒水车敞口直径，单位：mm，查询矿用洒水车额定参数；
用抽水机从水源点11将水通过口径为D2 ，单位：mm的小口径水管1输送到高位集水池3中；
Figure 112612DEST_PATH_IMAGE010
，
Q：矿用洒水车额定洒水流量，单位：m3/min，查询矿用洒水车额定参数
C：洒水车的装水箱容积，单位：m3，查询矿用洒水车额定参数可得
Dc ：矿用洒水车敞口直径，单位：mm，查询矿用洒水车额定参数可得；
Tz：路面水蒸发完全所需平均时间，单位：min，取试验固定值10min；
步骤五，确定抽水机的抽水速度为VS，单位为m/s；
Figure 981299DEST_PATH_IMAGE011
，
C：洒水车的装水箱容积，单位：m3，查询矿用洒水车额定参数；
Dc ：矿用洒水车敞口直径，单位：m，查询矿用洒水车额定参数；
Tz：路面水蒸发完全所需平均时间，单位：s，取试验固定值600s；
π：圆周率；取3.14。
进一步：所述高位集水池3依山而建，利用山体高度搭建平台。
进一步：所述高位集水池3建于人工搭建的支撑平台上。
进一步：在所述每个加水点10上设置便于洒水车加水的龙门架6，所述龙门架6由立柱8、横梁7，底座9构成，所述底座9固定于地面或者浅埋于地表，底座上设置两根地面垂直的等高的立柱8，所述立柱8顶端通过横梁7连接，所述立柱8架及横梁7共同围成一个龙门架6，洒水车能自由通过龙门架6，所述龙门架6是用与大口径水管4口径相同的空心圆管制成，所述大口径水管4连通龙门架6，连接位置位于龙门架6的立柱8底端，所述横梁7中心位置设置与洒水车加水口对接的放水口。
进一步：所述大口径水管4连上设有控制水流开启或关闭的电动控制阀5。
进一步：所述电动控制阀5为DN400自动控制阀。
进一步：所述高位集水池3内设有控制水位的浮球阀2。
进一步：所述浮球阀2为DN150遥控浮球阀。
有益技术效果
本发明在不大幅增加管道投入成本的基础上有效的提高了洒水车的工作效率，大大提高了用户的生产能力和用户的经济利益。通常情况下，加水装置的建设都受到水源点和加压水泵的限制，提高洒水车工作效率或降低投资成本均考虑加水装置的两端，忽略中间位置的调整，本发明的突破点在于从中间段考虑，将高位集水池作为临时储水装备，且自高位集水池开始利用高差所具的势能代替加压水泵进行输水，使得满足经济效益最佳和工作效率最高的双重优势。
矿山实际生产中，水源点通常设置于工业厂区外，且受当地地形条件限制，管道铺设距离通常较远，且受矿山生产规模影响，洒水车的大小不一，大型矿山常用有50t级和100t级两种，实用中加水点建设满足最大车型要求。若按照本发明的方法设计为100t级洒水车加水，实例中露天矿山大型洒水车实际储水容积为80m³，加水口管径选用略小的DN400mm空心管。高位集水池容积为洒水车容积的3倍，因此选定240m³，细管径螺旋管尺寸以满足洒水车一周期洒水时间加满整车水为宜，依据公式计算方法选定DN150mm螺旋管。
相对于传统的小口径管道加水的优点为：放水口单位时间水流量为原来的7倍，洒水车加水时间为原来的1/7；
相对于传统的大口径管道输水法的优点为：加水点建设成本仅为原来的38%；本发明仅通过加粗高位集水池至加水点的连接管道和增加一个混凝土高位集水池即可，投资与收益形成鲜明对比，且能广泛用于实际矿山生产中。
附图说明
图1为本发明实施例中的结构示意图；
图2为本发明实施例中的连接图；
图3为背景技术中传统的加水方式一的连接图；
图4为背景技术中传统的加水方式二的连接图；
图中，1-小口径输水管，2-浮球阀，3-高位集水池，4-大口径水管，5-电动控制阀，6-龙门架，7-横梁，8-立柱，9-底座，10-加水点，11-水源点。
具体实施方式
下面结合附图及生产实践应用对本发明工艺技术作出进一步说明。
实施例1：如图1、2所示，一种露天矿用大型洒水车高效加水方法，包括以下步骤：
步骤一，规划加水点10；
依据矿用洒水车额定洒水效率，计算得到满箱容积的洒水车可工作时长，同样依据洒水车工作时运行速度计算洒水车最大可洒水路径，通过计算得到的最大路径规划临近加水点位置，布置同样规模的加水装置，保证矿用洒水车无空载运行的时间；例如：某矿山，洒水车水流量为Q =1.67m3/min，洒水车容积为C=80m3，若按照洒水车运行速度为V=10KM/h，
将上述参数带入公式：可运行路径
Figure 327966DEST_PATH_IMAGE001
，可得规划的洒水车运输路径L为8km；
查询矿山平面布置图得到，某矿山采场所需洒水总长度Lz为24KM，
将上述参数带入公式：
Figure 553542DEST_PATH_IMAGE002
,得到在某矿山采场所需洒水降尘的路径上，需要规划并确定出3个加水点；在所述每个加水点10上设置便于洒水车加水的龙门架6，所述龙门架6由立柱8、横梁7，底座9构成，所述底座9固定于地面或者浅埋于地表，底座上设置两根地面垂直的等高的立柱8，所述立柱8顶端通过横梁7连接，所述立柱8架及横梁7共同围成一个龙门架6，洒水车能自由通过龙门架6，所述龙门架6是用与大口径水管4口径相同的空心圆管制成，所述大口径水管4连通龙门架6，连接位置位于龙门架6的立柱8底端，所述横梁7中心位置设置与洒水车加水口对接的放水口。
步骤二，确定高位集水池3的建造位置；
在步骤一所确定的4个加水点10上方设置高位集水池3，所述高位集水池3排水口至洒水车加水口之间的高度差至少为H，
Figure 643858DEST_PATH_IMAGE003
；
C：结合某矿山采场的实际，查询矿用洒水车额定参数可得洒水车的装水箱容积C=80m3，
Dc ：结合某矿山采场的实际，查询矿用洒水车额定参数可得矿用洒水车敞口直径Dc =0.6m；
g:重力加速度为10 m/s2；
π：圆周率；取3.14；
μ:管道材质的动摩擦因素,μ= 0.25 ；
Tz：结合某矿山采场的实际，经过无数次试验，得到路面水蒸发完全所需平均时间为600s；
θ：结合某矿山采场的实际，查询台阶坡面角θ的选择表可得台阶坡面角θ= 50° ；
台阶坡面角θ的选择表
Figure 638490DEST_PATH_IMAGE012
根据某矿山采场的实际情况，将各参数带入公式，计算得高度差H为4m；所述高位集水池3依山而建，利用山体高度搭建平台，也可以建于人工搭建的支撑平台上。
步骤三，在步骤二所确定的位置上设置高位集水池3，确保高位集水池3底部出水口位置到洒水车加水口之间的高度差为4m，
根据以下公式计算出高位集水池3的容积：
高位集水池容积
Figure 156059DEST_PATH_IMAGE013
；
Figure 603352DEST_PATH_IMAGE014
；
Figure 231780DEST_PATH_IMAGE015
n: 结合某矿山采场的实际，得出同一加水点有 3 辆车需要连续加水；
Q：结合某矿山采场的实际，查询矿用洒水车额定参数可得，矿用洒水车额定洒水流量为1.67m3/min；
Tz：结合某矿山采场的实际，经过无数次试验，得到路面水蒸发完全所需平均时间为10min；
C：结合某矿山采场的实际，查询矿用洒水车额定参数可得洒水车的装水箱容积为 80m3；
K: 结合某矿山采场的实际，查询K值系数选择表可得洒水频率控制系数为 2 ；
将各参数代入上述公式，高位集水池容积为240m3。
K值系数选择表
Figure 612076DEST_PATH_IMAGE008
步骤四，根据以下公式计算结果选择高位集水池3与通加水点10之间的大口径水管的口径；
大口径水管4口径
Figure 300547DEST_PATH_IMAGE009
，
结合某矿山采场的实际，查询矿用洒水车额定参数可得矿用洒水车敞口直径Dc= 600 mm；
将上述参数代入公式，大口径水管直径为400mm。
在大口径水管4连上设有控制水流开启或关闭的电动控制阀5；
根据以下公式计算结果选择水源点11到高位集水池3之间的小口径水管的口径；
小口径水
Figure 766294DEST_PATH_IMAGE016
，
结合某矿山采场的实际，查询矿用洒水车额定参数可得矿用洒水车额定洒水流量Q= 1.67m3/min，
结合某矿山采场的实际，查询矿用洒水车额定参数可得洒水车的装水箱容积C=80m3；
结合某矿山采场的实际，经过无数次试验，确定路面水蒸发完全所需平均时间Tz=10min；
将上述各参数代入公式，小口径水管的直径为150mm。
在高位集水池3内设有控制水位的浮球阀2，控制小口径水管的进水；
步骤五，根据以下公式计算结果确定抽水机的抽水速度;
抽水速度
Figure 198413DEST_PATH_IMAGE017
，单位为m/s；
结合某矿山采场的实际，查询矿用洒水车额定参数可得洒水车的装水箱容积C= 80m3；
结合某矿山采场的实际，查询矿用洒水车额定参数可得矿用洒水车敞口直径Dc= 0.6 m；
结合某矿山采场的实际，经过无数次试验，确定路面水蒸发完全所需平均时间Tz=600s；
π：圆周率；取3.14。
将上述参数代入公式，抽水速度为0.636m/s。
实施例2：实施例1所述电动控制阀5为DN400自动控制阀。
实施例3：实施例1或2任意一例所述浮球阀2为DN150遥控浮球阀。
在不脱离本发明范围的情况下，还可以对发明进行各种变换及等同代替，因此，本发明专利不局限于所公开的具体实施过程，而应当包括落入本发明权利要求范围内的全部实施方案。

Claims (8)

1.一种露天矿用大型洒水车高效加水方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，规划加水点（10）；
计算洒水车洒水时可运行路径
Figure 385237DEST_PATH_IMAGE001
,单位：km；
V：洒水车洒水时额定运行速度，单位：km/h，查询矿用洒水车额定参数可得，
Q：矿用洒水车额定洒水流量，单位：m3/h，查询矿用洒水车额定参数可得，
C：洒水车的装水箱容积，单位：m3，查询矿用洒水车额定参数可得，
计算采矿场加水点数量
Figure 190644DEST_PATH_IMAGE002
，单位：个，
Lz：采场所需洒水总长度；单位：km，查询矿山平面布置图得到，
在所需洒水降尘的路径上，规划并确定出M个加水点的位置；
步骤二，确定高位集水池（3）的建造位置；
在步骤一所确定的每个加水点（10）上方设置高位集水池（3），所述高位集水池（3）排水口至洒水车加水口之间的高度差至少为H，单位：m；
所述高度差为
Figure 528085DEST_PATH_IMAGE003
C：洒水车的装水箱容积，单位：m3，查询矿用洒水车额定参数可得，
Dc ：矿用洒水车敞口直径，单位：m，查询矿用洒水车额定参数可得；
g:重力加速度为10 m/s2；
π：圆周率；取3.14；
μ:管道材质的动摩擦因素；
Tz：路面水蒸发完全所需平均时间，单位：s，取试验固定值600s；
θ：台阶坡面角；单位：°；
岩石硬度系数＞8：台阶坡面角70~75°；
岩石硬度系数3~8：台阶坡面角60~70°；
岩石硬度系数1~3：台阶坡面角50~60°；
步骤三，在步骤二所确定的位置上设置高位集水池（3），确保高位集水池（3）底部出水口位置到洒水车加水点之间的高度差至少为H，所述高位集水池（3）容积为Cg，单位：m3；
Figure 499452DEST_PATH_IMAGE004
；
Figure 896935DEST_PATH_IMAGE005
；
Figure 392901DEST_PATH_IMAGE006
n:同一加水点需要连续加水的最大车辆数，单位：辆；
Q：矿用洒水车额定洒水流量，单位：m3/min，查询矿用洒水车额定参数可得；
Tz：路面水蒸发完全所需平均时间，单位：min，取试验固定值10min；
C：洒水车的装水箱容积，单位：m3，查询矿用洒水车额定参数可得；
K:洒水频率控制系数，依据矿山岩石吸水性和当地气温确定；
岩石为沉积岩时，
若温度＜10℃：K取2.0，
若温度10℃~20℃：K取1.8，
若温度20℃~30℃：K取1.5，
若温度＞30℃：K取1.2；
岩石为岩浆岩时，
若温度＜10℃：K取2.5，
若温度10℃~20℃：K取2.0，
若温度20℃~30℃：K取1.8，
若温度＞30℃：K取1.5；
岩石为变质岩时，
若温度＜10℃：K取3.0，
若温度10℃~20℃：K取2.3，
若温度20℃~30℃：K取2.0，
若温度＞30℃：K取1.8；
步骤四，用口径为D1 ，单位： mm的大口径水管（4）将高位集水池（3）中的水连通加水点（10）；
大口径水管（4）口径
Figure 861928DEST_PATH_IMAGE007
，
Dc ：矿用洒水车敞口直径，单位：mm，查询矿用洒水车额定参数；
用抽水机从水源点（11）将水通过口径为D2 ，单位：mm的小口径水管（1）输送到高位集水池（3）中；
Figure 625485DEST_PATH_IMAGE008
，
Q：矿用洒水车额定洒水流量，单位：m3/min，查询矿用洒水车额定参数
C：洒水车的装水箱容积，单位：m3，查询矿用洒水车额定参数可得
Dc ：矿用洒水车敞口直径，单位：mm，查询矿用洒水车额定参数可得；
Tz：路面水蒸发完全所需平均时间，单位：min，取试验固定值10min；
步骤五，确定抽水机的抽水速度为VS，单位为m/s；
Figure 725028DEST_PATH_IMAGE009
，
C：洒水车的装水箱容积，单位：m3，查询矿用洒水车额定参数；
Dc ：矿用洒水车敞口直径，单位：m，查询矿用洒水车额定参数；
Tz：路面水蒸发完全所需平均时间，单位：s，取试验固定值600s；
π：圆周率；取3.14。
2.根据权利要求1所述的一种露天矿用大型洒水车高效加水方法，其特征在于，所述高位集水池（3）依山而建，利用山体高度搭建平台。
3.根据权利要求1所述的一种露天矿用大型洒水车高效加水方法，其特征在于，所述高位集水池（3）建于人工搭建的支撑平台上。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种露天矿用大型洒水车高效加水方法，其特征在于，在所述每个加水点（10）上设置便于洒水车加水的龙门架（6），所述龙门架（6）由立柱（8）、横梁（7），底座（9）构成，所述底座（9）固定于地面或者浅埋于地表，底座上设置两根地面垂直的等高的立柱（8），所述立柱（8）顶端通过横梁（7）连接，立柱（8）架体及横梁（7）共同围成一个龙门架（6），洒水车能自由通过龙门架（6），所述龙门架（6）是用与大口径水管（4）口径相同的空心圆管制成，所述大口径水管（4）连通龙门架（6），连接位置位于龙门架（6）的立柱（8）底端，所述横梁（7）中心位置设置与洒水车加水口对接的放水口。
5.根据权利要求4所述的一种露天矿用大型洒水车高效加水方法，其特征在于，所述大口径水管（4）连上设有控制水流开启或关闭的电动控制阀（5）。
6.根据权利要求5所述的一种露天矿用大型洒水车高效加水方法，其特征在于，所述电动控制阀（5）为DN400自动控制阀。
7.根据权利要求5所述的一种露天矿用大型洒水车高效加水方法，其特征在于，所述高位集水池（3）内设有控制水位的浮球阀（2）。
8.根据权利要求7所述的一种露天矿用大型洒水车高效加水方法，其特征在于，所述浮球阀（2）为DN150遥控浮球阀。
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