湿式喷浆工艺在城郊煤矿锚喷巷道中的应用

摘要： 城郊煤矿采用湿式喷浆机进行湿式喷浆作业，代替传统的工艺，具有明显的优势，该工艺无需大型的搅拌上料设备，轻松完成湿喷，可以有效的降低粉尘，大大降低作业粉尘，改善作业环境；另外可以井底生产成本，减少苏速凝剂使用量，采用湿式喷浆工作业，可以大大降低回弹率，节省大量建工材料，提高工作效率，降低劳动强度。

关键词：湿式喷浆 开拓 粉尘 劳动强度 效率

中图分类号：C35文献标识码： A

前言

城郊煤矿在开拓锚喷支护中一直采用的是方式，工艺首先把骨料和水泥按照一定比例混合均匀，然后由喷浆机利用风压直接输送到工作面进行喷浆作业，作业过程中骨料的混合完全为人工操作，规程要求最少翻料2遍，井下作业环境潮湿，人工混合水泥和骨料过程中会产生大量的水泥粉尘，危害身体健康，混料过程劳动强度大，不易操作。 城郊煤矿在岩巷掘进工作面推广应用了混凝土湿式喷射机组，和以往潮式喷机相比该机组能有效的降低作业过程中的粉尘浓度，改善岩巷喷浆期间的作业环境，降低劳动强度，同时专用的制浆设备和混合器保证了喷浆的质量，大幅的降低回弹率。

1、湿式喷浆机工作原理

湿式喷浆机由制浆机、喷射机、输浆泵及辅助管路构成。其中，制浆机用来制备一定水灰比的水泥浆，喷射机、输浆泵分别将骨料、水泥浆输送至浆料混合器，均匀混合后，再利用风压将混合料喷射至受喷面，完成湿式喷浆作业。

制浆机由制浆仓和储浆仓两个部分组成，制浆仓利用固定容量的水箱供水，按照每52L水配备2袋水泥，保证水泥浆的水灰比为0.52，制浆仓分次将搅拌均匀的水泥浆排放到储浆仓中，保证储浆仓连续向输浆泵供给浆液，最终完成水泥浆的连续供给。

水泥浆生成后，首先缓慢打开压风总阀门，将喷射机风路系统的下风阀缓慢开启至合适位置，再缓慢打开上风阀，此时，主风路压力调整至0.4MPa左右，然后再开启输浆泵，直至喷头有水泥浆喷出，预湿岩体表面。最后，启动喷射机主电机、气动振动器，向喷射机料斗中添加骨料及速凝剂，即可开始喷浆作业。喷射机和转子式机工作原理一致，职工可以轻松上手操作。湿式喷浆机的一些技术特征参数表见表1。

项目 单位 技术参数 备注

生产能力 m3/h 4～6

输送距离 m 60

适用混合料水灰比 ＞0.40

最大骨料直径 mm ≤15

输料管内径 mm φ57

额定工作压力 MPa 0.2～0.4

系统风压 MPa ≥0.6

耗气量 m3/min ≥10

上料高度 m 1.1

电机功率 kW 7.5/3/4 喷射机/输浆泵/制浆机

电压等级 V 380/660或660/1140 主机+辅机

机器轨距 mm 600

外型尺寸

(长×宽×高) mm 2500×820×1500 主机

1100×900×1850 辅机

整机重量 kg 1150 主机

350 辅机

表1.JPS6I-L混合型混凝土喷射机技术特征参数表

2、湿式喷浆机的优点

2.1、水灰配比精确，喷射砼混合均匀

湿式喷浆机专有的制浆设备保证了水灰比的精确控制。城郊煤矿喷射砼标号为C20，配合比（重量比）为：水泥：黄砂：石子：水=1：2：2：0.52。黄沙和石子在地面按1:1搅拌，采用1.5t矿车(每车2400kg混合料)装运，一车骨料需配备12袋水泥。现场喷一车骨料需消耗6仓水泥浆，每仓水泥浆加入2袋P・O42.5普通硅酸盐水泥和52L水，即可精确完成水灰配比操作。

湿式喷浆机通过输浆管和输料管分别把水泥浆、骨料输送至喷浆作业地点，距喷头5m位置安装有专用混合三通和混合器，在混合器内水泥浆和骨料自动混合，然后由喷头喷射到受喷面。湿式喷浆机的应用，避免了人工拌料混合不均的现象。现场开帮验收显示，喷射混凝土质地均匀、成色统一、喷浆质量较好。

2.2、有效控制尘源，改善作业环境

岩巷喷浆作业有两大产尘源，一是拌料上料过程产生大量水泥粉尘，二是喷浆过程喷头处产生大量混合粉尘。采用湿式喷浆机作业，省去了以往作业产尘量较多的拌料环节，避免了大量水泥粉尘的产生，且喷射砼在喷射前得到充分混合，有效控制尘源。实测表明，全尘能够降低50%以上，降尘效果明显。城郊煤矿采用两种喷浆机产尘量实测数据对比如表2。

喷浆机类型 测尘地点 指标 值1 值2 值3 平均 粉尘降低比例

湿式喷浆机 第一道净化水幕前 全尘

mg/m3

20.19 15.05 17.22 17.49 56%

潮式喷浆机 40.55 23.7 52.4 38.88

湿式喷浆机 第一道净化水幕后 10.33 10.69 7.19 9.4 72%

潮式喷浆机 29.19 20.31 50.36 33.29

湿式喷浆机 第二道净化水幕后 8.62 10.33 10.69 9.88 61%

潮式喷浆机 24.13 3.02 28.28 25.14

表2.城郊煤矿井下实测两种喷浆机喷浆作业产尘量对比表

2.3、全新湿喷工艺，降低劳动强度

城郊煤矿喷射砼支护巷道拌料施工规定，骨料和水泥必须翻倒2遍以上，熟料搅拌均匀后方可上料作业。拌料作业是潮式喷浆作业中劳动强度最大的环节，在狭小的作业空间完成大量的骨料翻倒工作，对工人体力消耗有较大的影响。而湿式喷浆作业中，不需要对骨料和水泥翻倒混合，骨料可以直接供给喷射机上料，操作简单，劳动强度低。

2.4、提高工作效率，降低生产成本

湿式喷浆需制水泥浆、上料各两人，撒速凝剂、喷射手、设备及管线清理维护各一人，潮式喷浆仅拌料就需要三人同时作业，一车（1.5t矿车）骨料从卸车到混合均匀至少需要40分钟，拌料过程需要大量时间，湿式喷浆机在供料过程中有明显的优势，省去了拌料过程，工作效率提高30%以上，据保守计算，一个生产班可节省人力成本10万元/年。

由于采用湿式喷浆机输送水泥浆和骨料，喷射砼混合均匀，其粘度较大，容易粘结到巷道表面，大大降低了回弹率，现场实测湿式喷浆机回弹率在10%左右，而机回弹率一般为25%～30%，仅此一项，一个掘进工作面大概可节省材料成本26.4万元/年。

3、湿喷浆作业注意事项

喷枪头与受喷面应尽量保持垂直。喷射距离控制在0.8～1.2m之间，枪头应按螺旋形一圈压半圈的轨迹移动，螺旋圈的直径不大于250mm。喷嘴移动轨迹应因地制宜，横条、竖条、圆圈等应交替使用，移动速度要慢，让砼“堆”起来，有了一定厚度再移开，然后逐块扩大其喷射范围。凹凸不平时应先将凹处喷平，按正常顺序喷射，以减少回弹。有钢筋网时，宜使喷嘴靠近钢筋，喷嘴角度也可以适当偏一些，喷射砼应覆盖钢筋；一次喷射厚度达不到要求时，应分次喷射，但复喷间隔时间不超过2h，否则应用高压水重新冲洗受喷面后再喷射。

4、湿式喷浆机的不足之处

制浆设备清洗不便，不适合小量喷浆，每次喷浆作业完毕后，要对制浆设备进行冲洗，防止水泥浆在机体内凝固，堵塞设备，给喷浆机的维护增加部分额外工作量。湿式喷浆机清理工作较为繁琐，小量喷浆时，清理时间相对较长，其适合大量喷浆时使用。机体笨重，制喷机体分离，拆装不便，潮式喷浆机机身重量为700kg，机型紧凑，移动方便，拆装简单；湿式喷浆机主机重量为1150kg，相比潮式喷浆机体积也有所增加，喷射机与辅机制浆设备配套使用，对安装地点的空间环境有较高的要求。输浆管路铺设不便，湿式喷浆机作业过程中，需要另外铺设一根输浆管路到工作面，如果距离较远，相比潮式喷浆机，会增加一部分工作量。输料距离和喷浆高度较小，湿式喷浆机输料距离为60m，输料距离和高度比同功率机要小，喷浆机离工作面较近不利于喷浆机的维护检修，一定程度上限制了湿喷机的使用环境。

5、结论

采用全新的实施喷浆工艺，利用新型的湿式喷浆机设备，相比以往机有较明显的优势，特别是在降低劳动强度，降低生产性粉尘等方面有突出表现，但是在现场使用的过程中，新式的设备也表现了一定不足之处，城郊煤矿将结合生产厂家，就使用中存在的问题，一一进行反馈，进行改进，增加湿式喷浆机的适用性和易用性。最大程度的降低开拓工作面的粉尘浓度，降低劳动强度，从技术工艺上保障煤矿工人的身心健康。

参考文献

[1] 陈杰.PS6I矿用混合型湿喷机组的设计及性能分析.煤炭科学技术.2014:3.

[2] 任广信.湿喷工艺在大巷掘进初期的研究与应用. 煤炭与化工.2013:5.

[3] 杨平丽. 煤矿井下湿式喷浆成套设备的研制与使用.山西焦煤科技.2013:5.