露天煤礦區抑塵降塵、滅火及綠化用裝置及其運行方法與流程

2023-07-27 13:33:46

本發明屬於露天礦區大氣粉塵汙染淨化治理、礦區滅火綠化技術領域，尤其涉及露天煤礦區抑塵降塵、滅火及綠化用裝置及其運行方法。

背景技術：

隨著經濟的高速發展，能源緊缺問題日益成為了各國經濟發展的瓶頸，中國作為一個缺油少氣富煤的發展中國家，今後一段時間內以煤為基礎的能源結構不會有大的改變。與此同時，煤炭井工開採中安全生產問題成為了煤炭生產企業頭上高懸的達摩克利斯之劍。為了充分利用資源，減輕安全生產壓力，提高煤炭產量，露天開採煤炭已經成為煤炭開採的重要趨勢，但由此同時也引發了一系列環境問題：

第一，露天煤礦生產過程粉塵汙染問題：露天煤礦區採礦工程中的穿孔、鑿巖、爆破、裝運、破碎等工序均有粉塵散發，嚴重汙染工作環境和大氣環境。

第二，露天礦區道路揚塵問題：目前，國內外大型露天礦山多採用重型自卸汽車運輸方式，運輸道路一般都是不修築路面，而只經適當平整壓實的土路。每當車輛經過時，空氣中的粉塵濃度可高達幾十到幾百毫克每立方米，大大超過國家衛生標準。路面揚塵不僅損害人體健康、影響植物生長及生態平衡，還會造成很大的經濟損失。

第三，露天礦區煤矸石山自燃問題：煤矸石是煤炭開採、洗選加工過程中產生的固體廢棄物，煤矸石的大量堆放，不僅壓佔土地，影響生態環境，矸石淋溶水將汙染周圍土壤和地下水，而且煤矸石中含有一定的可燃物，在適宜的條件下發生自燃，排放二氧化硫、氮氧化物、碳氧化物和煙塵等有害氣體汙染大氣環境，影響礦區居民的身體健康。如果煤矸山堆存方式不當，還可發生塌方、垮塌、崩塌等災害事故。矸石山煤矸石大多數是根據礦區的地理情況自然堆積而成，矸石山結構疏鬆，力口上長期雨水的浸泡、淋溶、自燃易造成矸石山表面下層結構疏鬆，大片的矸石山坍塌下沉、發生滑坡，或是形成許多大的自然裂縫，為矸石山的自燃提供了供氧通道。煤矸石的不完全燃燒，使得煤矸石山燃燒速度緩慢，燃燒時間長，一座大型矸石山往往要燃燒十多年，甚至幾十年的時間。

第四，煤矸石山滅火防火措施所帶來的後續汙染問題：目前，注漿法和表面密封壓實法是國內最常用的煤矸石山滅火方法。其中，注漿法是在矸石山布置一定數量的鑽孔，將黃土、粉煤灰、電石渣和石灰等注漿材料配成一定濃度的漿液注入火區和自熱區；表面密封壓實法是在矸石山表面鋪土、壓實，隔絕空氣進路，使矸石山內部空氣消耗殆盡後熄滅。這兩種方法雖然可以達到不錯的效果，但上述兩種方法帶來的後續汙染問題，即粉塵汙染仍然不可小視，無論是採用注漿法還是表面密封壓實法，煤矸石山表面的大量粉塵仍然存在，一旦颳起大風，礦區的空氣品質將再次嚴重。

第五，土地資源汙染問題：土地利用性質被改變，導致氣候乾旱、土壤沙化和自然景觀改變。大面積的地表剝離，原植被被破壞，土壤被侵蝕，村莊被搬遷，地形地貌被破壞，原有的自然景觀難以復原。

目前，針對上述問題，已知用於露天煤礦區抑塵降塵、滅火防火或綠化的移動式設備有：灑水車、多功能射霧抑塵車、消防車、泥漿泵車、園林綠化灌溉車等。如專利號為201620553614.7的中國專利公開了一種建築工地用電動灑水車，該技術方案中通過灑水車設有的旋轉裝置來旋轉噴水柱，噴水柱內設有的過濾網可以過濾掉儲水箱中的一些雜物，防止對噴水柱形成堵塞影響灑水，該裝置結構簡單，使用起來方便，灑水效果好。

又如專利號為201310408428.5的中國專利公開了一種車載式全液壓遠程射霧除塵器，該技術方案中通過在專用汽車底盤的變速箱上加裝取力器帶動液壓泵來作為射霧裝置工作的動力源，液壓泵通過液壓軟管驅動射霧裝置上的液壓馬達和油缸工作，通過迴轉機構和舉升機構將射霧裝置的工作姿態調整到最佳，然後通過產生的高壓風將水霧射到遠處需要的位置進行除塵抑塵，該裝置操作簡單，穩定可靠，抑塵效果好。

儘管上述設備均可在露天煤礦區抑塵降塵、滅火防火或綠化的其中一方面達到不錯的效果，但由於大多數露天煤礦區環境惡劣，道路揚塵嚴重並伴有煤矸石山隨時起火的情況，故常常至少需要道路抑塵降塵設備和滅火防火設備同時執行任務，如果需要綠化礦區，還需要調用其他設備來配合完成，為此給露天煤礦區的抑塵降塵、滅火防火及綠化帶來許多不便；除此之外，各種設備的運行、停放和保養需要消耗大量的人力和物力，為此給煤礦企業增添了負擔。

隨著我國對環境問題的越來越重視，我國在治理露天礦區揚塵方面的力度越來越大，除此之外，為引導和規範煤矸石綜合利用行為，減少其對土地資源佔用和環境影響，促進循環經濟發展，推進生態文明建設，國家發展改革委、環境保護部等10個部門以聯合令的形式發布了《煤矸石綜合利用管理辦法(2014年修訂版)》(2014年第18號令)。該辦法中不僅要求了要利用煤矸石進行井下充填、發電、生產建築材料、回收礦產品、製取化工產品、築路、土地復墾等，而且還明確規定了要按照礦山生態環境保護與恢復治理技術規範等要求進行煤矸石堆場的生態保護與修復，防治煤矸石自燃對大氣及周邊環境的汙染，鼓勵對煤矸石山進行植被綠化。

由此看來，針對露天煤礦區目前存在的種種環境汙染問題，尤其是短時間內難以充分消化的大量煤矸石山堆積及自燃問題，我們需要從礦區道路揚塵治理、煤矸石滅火防火治理、煤矸石山綠化方面同時入手，從根本上治理露天煤礦區的環境汙染問題。

因此，為解決在治理露天煤礦區環境汙染問題過程中多個設備調配不便及大量人力物力耗費問題，研製出一種能夠在露天煤礦區抑塵降塵、滅火及綠化的一體化設備成為當務之急。

技術實現要素：

為了解決上述技術問題，本發明提供露天煤礦區抑塵降塵、滅火及綠化用裝置及其運行方法，以解決現有的露天煤礦區抑塵降塵、滅火及綠化用裝置及其運行方法存在著露天煤礦區容易發生環境汙染在此過程中多個設備調配不便及大量人力物力耗費的技術問題。

為實現上述目的，本發明提供露天煤礦區抑塵降塵、滅火及綠化用裝置，包括車底盤、道路清潔裝置、泥漿噴灑機構、射霧抑塵機構和電氣控制機構，其特徵在於：所述道路清潔裝置安裝在所述車底盤的前端；所述泥漿噴灑機構、射霧抑塵機構依次沿所述車底盤的車頭向車尾方向安裝在所述車底盤上；所述電氣控制機構分別與所述道路清潔裝置、所述泥漿噴灑機構和所述射霧抑塵機構控制連接。

進一步地，所述道路清潔裝置包括推鏟機構、液壓缸和噴頭柱；所述推鏟機構包括連接臂與推鏟，所述連接臂的一端與所述車底盤的前端連接，另一端連接所述推鏟；所述液壓缸的一端與所述車底盤的前端連接，另一端連接所述推鏟；所述噴頭柱分別設置在所述車底盤前端的底部與所述推鏟的上部。

進一步地，所述泥漿噴灑機構包括第一動力艙，噴槍機構和泥漿罐，所述第一動力艙和所述泥漿罐固定連接；所述噴槍機構固定在所述第一動力艙的頂部或所述泥漿罐的頂部；所述第一動力艙內部還設置有泥漿泵和第一動力裝置；所述第一動力裝置與所述泥漿泵連接；所述噴槍機構包括電動噴槍座和噴槍，所述噴槍可旋轉與俯仰調節的設置在所述電動噴槍座上；所述泥漿罐頂部還設置有攪拌裝置；所述泥漿泵的進口和所述泥漿罐的出口通過管路密閉連接；所述泥漿泵的出口和所述噴槍機構的進口通過管路密閉連接；所述液壓油箱與第一動力艙通過管路密閉連接；所述液壓齒輪泵與液壓油箱通過管路密閉連接；所述泥漿泵馬達與泥漿泵連接。

進一步地，所述射霧抑塵機構包括射霧裝置，第二動力艙和水罐，所述第二動力艙和所述水罐固定連接；所述射霧裝置固定在所述第二動力艙的頂部或所述水罐的頂部；所述射霧裝置包括底座，噴頭管路和風機，所述噴頭管路可旋轉與俯仰的設置在所述底座上；所述第二動力艙內部還設置有高壓水泵和第二動力裝置，所述第二動力裝置分別與所述高壓水泵和所述風機連接；所述高壓水泵的進水口與所述水罐的出水口通過管路密閉連接；所述高壓水泵的出水口與所述噴頭管路的進水口通過管路密閉連接；所述的高壓水泵與高壓水泵馬達連接。

進一步地，所述電氣控制機構安裝在所述第一動力艙的內部或所述第二動力艙的內部。

進一步地，所述第一動力裝置和所述第二動力裝置採用獨立的發電機組，液壓動力機構或新能源動力作為動力。

進一步地，所述第一動力裝置和第二動力裝置採用共用的發電機組，液壓動力機構或新能源動力作為動力。

進一步地，所述車底盤採用輪胎式車底盤或履帶式車底盤。

本發明提供一種上述露天煤礦區抑塵降塵、滅火及綠化用裝置的運行方法，包括以下步驟：

檢查並確保該裝置各個機構運行正常並準備進行各項作業；

露天煤礦區抑塵降塵作業時，同時開啟道路清潔裝置和射霧抑塵機構，在該裝置行進過程中，道路清潔裝置的推鏟機構和噴頭同時工作；與此同時射霧裝置在風機和高壓水泵共同作用下連續噴霧進行礦區空氣抑塵降塵作業；

礦區煤矸石山滅火作業時，將該裝置停在需要滅火地點，控制可旋轉可俯仰電動噴槍座使噴槍對準著火點後開啟泥漿噴灑機構，在泥漿泵和噴槍的共同作用下連續輸出高壓泥漿，將著火點密封，使著火點失去氧氣供應，最終達到滅火目的；

礦山綠化作業時，在泥漿罐裡注入植物培土泥漿的同時，加入草籽或樹種，在泥漿罐內部的攪拌裝置攪拌下均勻摻入植物培土泥漿中，完成上述工作後開啟泥漿噴灑機構，在該裝置慢速行進過程中，噴槍連續噴出的高壓植物培土泥漿覆蓋到已鋪好的土層上，之後每隔幾天運用該裝置射霧抑塵機構的射霧裝置給已覆蓋好的泥漿層表面進行一次噴霧溼化，最終完成礦山綠化工作。

與現有技術相比，本發明具有如下有益效果：本發明具有道路清潔、泥漿噴灑和射霧抑塵一體化功能機構，當需要執行不同任務時只需切換功能機構即可馬上投入運行，不僅操作過程簡單，而且可以有效解決在治理露天煤礦區環境汙染問題過程中多個設備調配不便及大量人力物力耗費問題，大大提高工作效率；本發明的道路清潔裝置不僅具備對道路塵土的推鏟功能，而且在推鏟機構的前端和車底盤的前端底部設置有噴頭柱，有效解決了本發明裝置在推鏟過程中產生的揚塵問題；本發明的泥漿噴灑機構可通過控制可旋轉可俯仰電動噴槍座來調節噴槍的噴射點，大大簡化操作難度，有效提高工作效率；除此之外，泥漿噴灑機構的泥漿罐頂部設置有攪拌裝置，不僅可以用於煤矸石滅火時對滅火用泥漿材料的攪拌，而且可以用於礦山綠化時幫助草籽或樹種在植物培土泥漿中均勻混合。

附圖說明

圖1是本發明的整體結構示意圖。

圖2是本發明的道路清潔裝置結構示意圖。

圖3是本發明的泥漿噴灑機構結構示意圖。

圖4是本發明泥漿噴灑機構的第一動力艙結構示意圖。

圖5是本發明泥漿噴灑機構的噴槍機構結構示意圖。

圖6是本發明的射霧抑塵機構結構示意圖。

圖7是本發明射霧抑塵機構的射霧裝置結構示意圖。

圖中：

1-車底盤，2-道路清潔裝置，201-推鏟機構，202-液壓缸，203-噴頭柱，3-泥漿噴灑機構，301-第一動力艙，302-噴槍機構，302a-電動噴槍座，302b-噴槍，303-泥漿罐，304-液壓油箱，305-液壓閉式泵，306-液壓齒輪泵，307-泥漿泵馬達，308-泥漿泵，309-高壓水泵馬達控制閥組，310-泥漿泵控制閥組，311-推鏟機構控制閥組，312-攪拌裝置，4-射霧抑塵機構，401-第二動力艙，402-射霧裝置，402a-底座，402b-噴頭管路，402c-風機，403-水罐，404-高壓水泵，405-高壓水泵馬達，5-電氣控制機構。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明做進一步描述：

圖中：

如附圖1至附圖7所示

露天煤礦區抑塵降塵、滅火及綠化用裝置，包括車底盤1、道路清潔裝置2、泥漿噴灑機構3、射霧抑塵機構4和電氣控制機構5，其特徵在於：所述道路清潔裝置2安裝在所述車底盤1的前端；所述泥漿噴灑機構3、射霧抑塵機構4依次沿所述車底盤1的車頭向車尾方向安裝在所述車底盤1上；所述電氣控制機構5分別與所述道路清潔裝置2、所述泥漿噴灑機構3和所述射霧抑塵機構4控制連接。

優選地，所述道路清潔裝置2包括推鏟機構201、液壓缸202和噴頭柱203；所述推鏟機構201包括連接臂與推鏟，所述連接臂的一端與所述車底盤1的前端連接，另一端連接所述推鏟；所述液壓缸202的一端與所述車底盤1的前端連接，另一端連接所述推鏟；所述噴頭柱203分別設置在所述車底盤1前端的底部與所述推鏟的上部。

優選地，所述泥漿噴灑機構3包括第一動力艙301，噴槍機構302和泥漿罐303，所述第一動力艙301和所述泥漿罐固303定連接；所述噴槍機構302固定在所述第一動力艙301的頂部或所述泥漿罐303的頂部；所述第一動力艙301內部還設置有泥漿泵308和第一動力裝置；所述第一動力裝置與所述泥漿泵308連接；所述噴槍機構302包括電動噴槍座302a和噴槍302b，所述噴槍302b可旋轉與俯仰調節的設置在所述電動噴槍座302a上；所述泥漿罐303頂部還設置有攪拌裝置312；所述泥漿泵308的進口和所述泥漿罐303的出口通過管路密閉連接；所述泥漿泵308的出口和所述噴槍機構302的進口通過管路密閉連接；所述液壓油箱304與第一動力艙301通過管路密閉連接；所述液壓齒輪泵306與液壓油箱304通過管路密閉連接；所述泥漿泵馬達307與泥漿泵308連接。

優選地，所述射霧抑塵機構4包括射霧裝置402，第二動力艙401和水罐403，所述第二動力艙401和所述水罐403固定連接；所述第二動力艙401固定在所述第二動力艙401的頂部或所述水罐403的頂部；所述射霧裝置402包括底座402a，噴頭管路402b和風機402c，所述噴頭管路402b可旋轉與俯仰的設置在所述底座402a上；所述第二動力艙401內部還設置有高壓水泵404和第二動力裝置，所述第二動力裝置分別與所述高壓水泵404和所述風機403c連接；所述高壓水泵404的進水口與所述水罐403的出水口通過管路密閉連接；所述高壓水泵404的出水口與所述噴頭管路402b進水口通過管路密閉連接；所述的高壓水泵404與高壓水泵馬達405連接。

優選地，所述電氣控制機構5安裝在第二動力艙401的內部，並在車底盤1的駕駛艙內部設置有人工控制操作裝置，用於泥漿泵308的開閉和輸出檔位控制；所述的泥漿罐303的攪拌裝置312開閉控制噴槍302b的旋轉角度和俯仰角度調節控制；所述的高壓水泵404開閉、風機402c啟停控制以及道路清潔裝置2推鏟動作控制。

露天煤礦區抑塵降塵、滅火及綠化用裝置的運行方法具體包括以下步驟：

首先，檢查並確保該裝置各個機構運行正常並準備進行各項作業；

如是露天煤礦區抑塵降塵作業時，打開車底盤1上的取力器並同時開啟液壓閉式泵305、高壓水泵馬達控制閥組309和推鏟機構控制閥組311，在該裝置行進過程中，道路清潔裝置2的推鏟機構201和噴頭柱203同時工作，即可有效清除地面塵土又可防止揚塵發生，與此同時，射霧裝置402在風機402c和高壓水泵404共同作用下連續噴霧進行礦區空氣抑塵降塵；

如是礦區煤矸石山滅火作業時，將該裝置停在需要滅火地點，控制可旋轉可俯仰電動噴槍座302a使噴槍302b對準著火點後開啟泥漿泵控制閥組310，在泥漿泵308和噴槍302b的共同作用下連續輸出高壓泥漿，將著火點密封，使著火點失去氧氣供應，最終達到滅火目的；

如是礦山綠化作業時，在泥漿罐303裡注入植物培土泥漿的同時，加入草籽或樹種，在泥漿罐的攪拌裝置312攪拌下均勻摻入植物培土泥漿中，完成上述工作後開啟泥漿泵控制閥組310，在該裝置慢速行進過程中，噴槍302b連續噴出的高壓植物培土泥漿覆蓋到已鋪好的土層上，而後每隔幾天運用該裝置射霧抑塵機構4的射霧裝置402給已覆蓋好的泥漿層表面進行一次噴霧溼化，最終完成礦山綠化工作。

本發明公開的露天煤礦區抑塵降塵、滅火及綠化用裝置，通過該裝置上不同功能機構的單獨或配合使用來實現礦區道路的抑塵降塵、煤矸石山的滅火及礦區的綠化。本裝置不僅能夠智能化運行，操作過程簡單，作業效果好，而且可以有效解決在治理露天煤礦區環境汙染問題過程中多個設備調配不便及大量人力物力耗費問題，大大提高了工作效率。

利用本發明所述的技術方案，或本領域的技術人員在本發明技術方案的啟發下，設計出類似的技術方案，而達到上述技術效果的，均是落入本發明的保護範圍。