推鏈式混凝土噴射機組在煤礦應用

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［摘要］針對巷道在噴漿支護過程存在的噴漿效率低、勞動強度高、產塵量大、噴漿回彈高等問題，研發出一套可降低勞動強度、提高噴射效率、降塵、減彈的混凝土噴射機組。新型推鏈式混凝土噴射機組噴漿量可達7m3/h以上，實現了混凝土的自動配比、連續攪拌、高效輸送和噴漿，提高了噴漿作業的自動化程度，實現了噴漿提效、控塵目的。

［關鍵詞］噴漿支護；混凝土噴射機組；自動化

1概述

自國家安全監管總局、國家煤礦安監局禁止使用干式噴射機以來，棗莊礦業集團新安煤業有限公司一直采用傳統的PTS6型推鏈式混凝土噴射機，存在上料高度高、勞動強度大、產塵及回彈嚴重的問題，逐漸不能滿足巷道掘進支護需求［1］。因此，經過廣泛地調研，引進了山東亞瑞特機電工程科技有限公司生產的SPBT7-L型推鏈式混凝土噴射機機組，并于2019年12月開始使用，在降塵、減彈、降低勞動強度和提高噴漿效率方面優勢明顯。

2噴射機組簡介

2.1噴射機組工作原理

SPBT7-L型推鏈式混凝土噴射機機組主要由推鏈式噴漿機、螺旋上料機及行走履帶組成，整機采用液壓驅動。其中螺旋上料機可上下滑動，能夠同時兼顧整機行走時的通過性和工作時的上料高度。該噴射機機組結構如圖1所示。（1）螺旋上料機工作原理。螺旋上料機主要包括砂石料斗、水泥料斗和速凝劑料斗。其中，水泥料斗驅動軸和砂石料斗之間通過一對配合齒輪連接，在水泥螺旋和砂石螺旋的直徑及螺旋一定的情況下，通過兩者轉速配合實現混凝土砂石和水泥的配比；速凝劑螺旋與砂石螺旋同軸驅動；在主螺栓輸送時可實現混凝土的往復運動，兼備攪拌的效果。因此，該螺栓上料機集混凝土配料、攪拌、輸送等功能于一體，使用時只需將砂石、水泥、速凝劑分別裝入對應料斗即可。（2）推鏈式噴漿機工作原理。密封活塞在鏈輪鏈條的驅動下，將來自螺旋上料機的混凝土轉移到出料口處，由通入的壓縮空氣將混凝土輸送至噴頭處，并在噴頭處加水，噴射至受噴面上。通過對噴漿機的進風風路進行多次試驗，探究在壓縮風的作用下物料的運動形態，優化流場結構，實現物料與空氣流場的耦合，減小余料口處余料和粉塵的產生，降低設備處的粉塵濃度。

2.2機組主要技術特征

噴射機組技術參數如表1所示。

3現場應用情況

3.1使用地點簡介

SPBT7-L型推鏈式混凝土噴射機機組在新安煤業公司162采區南翼軌道巷和162采區南翼膠帶巷使用，2條巷道設計長度分別為820、845m。試驗段巷道為半圓拱型。其中，軌道巷毛寬4.4m、凈寬4.2m，毛高3.8m、凈高3.45m；膠帶巷毛寬4.4m、凈寬4.2m，毛高3.2m、凈高2.9m。2條巷道均采用錨網噴支護，噴厚100mm。在噴漿作業時，機組位于巷道側幫的排水溝上方，礦車位于中間軌道上，并將礦車與噴漿機組平行布置。上料工人位于礦車內部，將礦車中砂石裝入砂石料斗中，噴漿機后面的工人將水泥裝入水泥料斗中。噴漿機組布置如圖2所示。

3.2施工工藝

設備利用履帶行走至噴漿工作面，噴漿支護使用的砂石、水泥等材料利用礦車送至噴漿機處。工序工藝流程為：交接班、安全檢查→巷道沖塵→檢查待噴巷道錨網質量→補打失效錨桿、補網→清理待噴巷道底腳→噴漿→清理回彈料→施工水溝→清理噴漿機→進入下一循環。

3.3工作效率

該推鏈式混凝土噴射機組需配備砂石上料工2名，水泥上料工1名，噴漿手1名。（1）軌道巷于2020-05-18T19:35—20:39使用噴射機組進行作業。其中，噴頭距離設備120m，巷道高度3.8m，工作風壓0.5MPa，工作水壓2.4MPa；共使用砂石6m3、水泥2250kg、速凝劑250kg，噴射厚度70mm，噴射混凝土7.2m3，用時64min，噴漿機實際工作效率為6.75m3/h。余料口產生余料約0.07m3。（2）膠帶巷于2020-05-21T20:04—21:14使用噴射機進行作業。其中，噴頭距離設備156m，巷道高度3.2m，工作風壓0.5MPa，工作水壓2.4MPa；共使用砂石6m3、水泥2250kg、速凝劑250kg，噴射厚度60mm，噴射混凝土7.2m3，用時70min，噴漿機實際工作效率為6.17m3/h。余料口處產生余料約0.06m3.4混凝土噴射回彈測定將噴射面塌落回彈的混凝土堆成圓錐形，分別測量圓錐的直徑R和高度h，則混凝土的塌落體積計算公式如下：V=13πR2h將混凝土的塌落體積除以混凝土噴射量，得到回彈率。經計算，軌道巷和膠帶巷的回彈率分別為7.1%、7.5%。3.5粉塵效果測定在噴漿機工作過程中，分別對設備處、噴漿手處、礦車處進行了粉塵測定，測定結果如表2所示。

4經濟和社會效益

SPBT7-L型推鏈式混凝土噴射機組，集混凝土配比、攪拌、上料、噴漿于一體，在混凝土攪拌上料過程中可預加部分水，降低了產塵量和回彈率。該噴射機組輸送混凝土距離可達180m以上，輸送混凝土速度可達6~7m3/h，實現了混凝土遠距離、高質量、高效噴漿作業。相對轉子式以及傳統推鏈式混凝土噴射機，該噴射機組提高了噴漿效率，可將每班工人縮減至4名，每年可節省人工費40萬元以上；降低噴漿回彈量在5%~8%，每年可節省混凝土材料費20萬元以上；進一步提高了混凝土噴漿支護質量，減少了巷道維護成本。該推鏈式混凝土噴射機組可實現上料機的上下滑動，在行走時上料機處于上位，提高了設備行走能力；在工作時上料機處于下位，降低了設備上料高度，減少了工人的勞動強度。該設備進一步降低了噴漿粉塵濃度，改善了作業環境，延長了設備使用壽命，提高了工人的職業安全。

［參考文獻］

［1］李世燦，荀其強，馬春紅.推鏈式混凝土噴射機的現場應用及改進研究［J］.山東煤炭科技，2015（9）：95-96.

作者:趙偉 單位:山東科技大學