2021年第1期福建冶金1
吴梅发
(福建马坑矿业股份有限公司，福建，龙岩，364000)
【摘要】本文介绍马坑铁矿井下矿井涌水智能检测、自动化排水及智能化水质处理全流程管控方案，为矿井智能化矿山建设奠定基础，也为类似矿山井下排水及水质处理提供借鉴遥
【关键词】马坑铁矿矿井排水水质处理智能管控体系
Concept of Intelligent Control System for Drainage and Water Quality
Treatment in Iron Mine
Wu Meifa
(Fujian Makeng Mining Co.,Ltd.,Longyan364000,Fujian)
[Abstract]This paper introduces the intelligent detection,automatic drainage and intelligent water quality control scheme of mine under Makeng Iron Mine,which lays the foundation for mine construction and provides reference for similar mine drainage and water quality treatment.
[Keywords]Makeng Iron Mine;mine drainage;water treatment;intelligent control system
-U_1—
刖言
马坑铁矿为国内大中型铁矿山企业，探明储量4.3亿吨，目前主要开采+200m~0m区段，矿井水文地质系中等偏复杂大水矿山，井下日涌水量约为30000m3，排水电费约占总用电成本20%。由于该矿井涌水量大，故排水系统比较复杂。分别在0m及+100m建设了排水泵房，并实现了自动化排水[l，2]o
据统计，该矿井2008年以来已发生了4次突水事故o由于其排水量大，排水环节比较多，排水费用也比较高，很有必要建立一套科学完整的智能管控体系，以解决以下问题：如何利用科学手段实时监测矿井涌水量，在突发水时能及时给出预警，确保矿井排水安全，防止淹井事故?如何充分利用现有自动化排水设备，使避峰填谷措施落地，确保矿井排水安全、高效、经济运行？如何采取有效的水质处理智能管控措施，确保达标排放，以将外排水环保风险降至最低？如何将矿坑涌水智能排放管控体系与
人员绩效工资考核信息化系统无缝对接，最终实现工业自动化和信息化两化高度融合，达到机械化换人、自动化减人目标？
1系统工作流程
自动监测矿井涌水量系统寅水仓水位及淤磁悬浮鼠标
作者简介：吴梅发(1965-)毕业于福州大学矿山机电专业，高级工程师，国家注册安全工程师，国家注册安全评价师，国家注册监理工程师，从事矿山机电设备技术研究及安全管理工作。
收稿日期：2020年7月
2铁矿井下排水及水质处理智能管控体系构想
泥自动检测报警系统寅自动化排水系统（含水位报警、水泵效率检测、峰谷平电量控制）寅防水门及控制水闸门自动控制及关闭系统寅外排水水质自动检测与处理系统寅建立排水及水质处理智能控管系统数据库寅与信息化COMMS系统无缝对接寅实现排水及水质处理系统智能化运行、数据分析、远程监控及故障自诊断及预警寅将数据上传至管控人员手机APP寅建立管控人员绩效工资考核奖罚体系。
系统框架图见图1。
图1系统框架图
2实现管控流程功能模块
2.1井下各水平运输大巷涌水量、水位智能监测及报警模块
引入智能检测设备监测各开采水平涌水量，当涌水量超过设置报警值时，自动触发报警回路，向水泵巡查工、机电副矿长、安全副矿长、矿长以及地面调度室排水调度员及值班领导发出报警信号，并将信息上传至管控人员手机APP。
2.2水仓水位及淤泥智能检测及报警模块
水仓淤泥量直接影响水仓储水有效容积，不仅会制约自动化排水系统落实避峰填谷措施落实，还会影响矿井排水安全。故在水仓巷道或吸水井顶部装设智能监测设备自动监测水仓淤泥量，当超过设定阀值时（如淤泥量高度达0.8m），通过手机APP自动向管理人员发出水仓清理报警信号；当达到工资绩效考核阀值时（如淤泥量高度达1.2m），自动触发水仓清理考核单元，对相关管控人员进行绩效考核。
2.3矿井突发水状态下防水门及控制水闸门自动控制及关闭模块
当矿井发生突发水时，为保障矿井排水设备安全，将自动关闭排水泵房防水门，通过地面远程控制水闸门，实现远程自动化排水；同时将突发水（突水量）信息远程传输到地面调度应急指挥中心，通过报警灯和语音提示排水管控调度员；另外，通过手机APP提示突发水地点及涌水量等信息通知矿长和值班领导，为启动突发水应急预案提供技术支撑。
2.4自动化排水系统模块
将吸水井水位报警、水泵轮换运行及效率检测、故障记忆及报警等运行参数，通过手机APP 上传至水泵巡查工、地面排水调度员；将水泵轮换运行、效率检测、故障记忆及报警信息，通过手机APP上传给机电车间管理人员；将设备完好和大修信息，以及高警戒水位、水泵运转效率等信息，通过手机APP上传给机电副矿长。当排水设备运转效率降低至设定阀值（如电耗大于0.5千瓦/百米•吨时）、检修台数超过设置考核台数时，将自动触发机电副矿长及机电维修管理人员绩效考核表单。
2.5各水平泵房自动化排水有效对接管控
模块
铁矿井下排水及水质处理智能管控体系构想3
由于马坑铁矿井下排水系统比较复杂，泵房多，排水管路可能存在交叉使用情况，借助水仓淤泥及涌水量智能检测系统和自动化排水系统，通过计算机自动计算并智能指挥各水平泵房水泵开机运行时间，最终实现排水峰谷平电量智能控制。
2.6地面沉淀池外排水水质处理及淤泥清理智能管控模块
蓝组合
引进SS和PH值水质在线自动监测设备，实现沉淀池外排水水质处理智能管控功能。
地面沉淀池进水口自动检测水量及SS和PH值等水质参数寅根据水量、水质参数自动添加絮凝剂寅出水口水质参数智能检测设备寅自动检测水质达标寅外排。若自动检测水质不达标，则回到水质参数自动添加絮凝剂流程。沉淀池淤泥清理智能管控模块与水仓水位及淤泥智能检测及报警模块类似。
2.7管控人员（分层级）手机APP模块
根据管控需要及要求，分管理层级设置手机管控APP，使管控人员获取各种所需的管控信息。
2.8排水自动化与水质处理工业自动化与信息化数据库
将排水及水质处理等信息数据统一汇总处理，形成专门的排水自动化与水质处理工业自动化与信息化数据库，以供管控及考核应用。
2.9排水及水质处理自动化与信息化COMMS系统考核管控模块
建立排水自动化与水质处理智能管控模块，以实现水仓清理考核单元、排水设备完好率及效率考核单元、沉淀池淤泥清理及水质处理等考核单元。
3应用界面设计
3.1水文地质管理人员手机APP管控设计界面，与COMMS系统自动生成各阶段涌水量报表，见表1。
表1马坑铁矿安全副矿长——井下矿坑水预警、淤泥清理及水质处理手机管控APP实时界面
项目单位实测值报警提示值点击确认处理结果备注
+100m阶段涌水量m3/h1000
0m阶段涌水量m3/h1000
+100m阶段水仓淤泥量m0.8
0m阶段水仓淤泥量m0.8
+532m沉淀池淤泥量m0.8
+532m沉淀池外排水SS值mg/L50
+532m沉淀池外排水PH值6耀9
注：当实测值超过报警阀值时，在手机APP上具有报警提示功能，并在手机APP上点击确认后，报警功能方可解除。
3.2马坑铁矿安全环保副矿长手机APP放管控，并与COMMS系统形成工资绩效考核管控界面设计，设置各阶段突发水和水仓（沉表单，见表2。
淀池）淤泥上限报警值，以及水质外排达标排
4铁矿井下排水及水质处理智能管控体系构想
表2马坑铁矿安全副矿长——井下矿坑水预警、淤泥清理及水质处理月度绩效考核表项目单位实测最大值考核值月工资绩效考核结果备注
+100m阶段水仓淤泥量m 1.2
0m阶段水仓淤泥量m 1.2
+532m沉淀池淤泥量m 1.2
+532m沉淀池外排水SS值mg/L60
+532m沉淀池外排水PH值6~9
注：在+100m(0m)阶段矿坑涌水量和水仓(沉淀池)淤泥量从现场检测自动获取；地面沉淀池外排水水
质由外排口自动获取。
3.3马坑铁矿机电副矿长手机APP管控界量管控等信息，并与COMMS系统形成绩效考核面设计，设置各阶段水泵等成套设备完好率监表单，见表3、表4o
感温元件
管、高水位报警、水泵运行效率分析及峰谷平电
表3马坑铁矿机电副矿长——井下排水设备完好率、水位、水泵效率及电量手机管控APP实时界面项目单位实测最大值点击确认处理结果备注
+100m阶段水泵完好率台套1台检修
0m阶段水泵完好率台套2台检修
+100m阶段水泵运行效率千瓦时/百米•吨0.5
0m阶段水泵运行效率千瓦时/百米•吨0.5
集成电路版图设计+100m阶段水位检测m 4.5
0m阶段水位检测m 4.5
+100m阶段水泵峰电量kWh
0m阶段水泵峰电量kWh
注：以上数据可从自动化排水单元模块获取，当实测值超过报警阀值时，在手机APP上具有报警提示功能，并在手机APP上点击确认后，报警功能方可解除。
表4马坑铁矿机电副矿长——井下排水设备完好率、水位、水泵效率及电量管控月度绩效考核表项目单位实测最大值报警考核月工资绩效考核结果备注
+100m阶段水泵完好率台套1台检修
0m阶段水泵完好率台套2台检修
+100m阶段水泵运行效率千瓦时/百米■吨0.5
0m阶段水泵运行效率千瓦时/百米■吨0.5
+100m阶段水位检测m5
0m阶段水位检测m5
+100m阶段水泵峰电量kWh
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0m阶段水泵峰电量kWh 
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