[摘要]针对巷道在喷浆支护过程存在的喷浆效率低、劳动强度高、产尘量大、喷浆回弹高等问题，研发出一套可降低劳动强度、提高喷射效率、降尘、减弹的混凝土喷射机组。新型推链式混凝土喷射机组喷浆量可达7m3/h以上，实现了混凝土的自动配比、连续搅拌、高效输送和喷浆，提高了喷浆作业的自动化程度，实现了喷浆提效、控尘目的。
[关键词]喷浆支护;混凝土喷射机组;自动化
1概述
自国家安全监管总局、国家煤矿安监局禁止使用干式喷射机以来，枣庄矿业集团新安煤业有限公司一直采用传统的PTS6型推链式混凝土喷射机，存在上料高度高、劳动强度大、产尘及回弹严重的问题，逐渐不能满足巷道掘进支护需求[1]。因此，经过广泛地调研，引进了山东亚瑞特机电工程科技有限公司生产的SPBT7-L型推链式混凝土喷射机机组，并于2019年12月开始使用，在降尘、减弹、降低劳动强度和提高喷浆效率方面优势明显。
2喷射机组简介
2.1喷射机组工作原理
SPBT7-L型推链式混凝土喷射机机组主要由推链式喷浆机、螺旋上料机及行走履带组成，整机采用液压驱动。其中螺旋上料机可上下滑动，能够同时兼顾整机行走时的通过性和工作时的上料高度。该喷射机机组结构如图1所示。(1)螺旋上料机工作原理。螺旋上料机主要包括砂石料斗、水泥料斗和速凝剂料斗。其中，水泥料斗驱动轴和砂石料斗之间通过一对配合齿轮连接，在水泥螺旋和砂石螺旋的直径及螺旋一定的情况下，通过两者转速配合实现混凝土砂石和水泥的配比;速凝剂螺旋与砂石螺旋同轴驱动;在主螺栓输送时可实现混凝土的往复运动，兼备搅拌的效果。因此，该螺栓上料机集混凝土配料、搅拌、输送等功能于一体，使用时只需将砂石、水泥、速凝剂分别装入对应料斗即可。(2)推链式喷浆机工作原理。密封活塞在链轮链条的驱动下，将来自螺旋上料机的混凝土转移到出料口处，由通入的压缩空气将混凝土输送至喷头处，并在喷头处加水，喷射至受喷面上。通过对喷浆机的进风风路进行多次试验，探究在压缩风的作用下物料的运动形态，优化流场结构，实现物料与空气流场的耦合，减小余料口处余料和粉尘的产生，降低设备处的粉尘浓度。
2.2机组主要技术特征
喷射机组技术参数如表1所示。
3现场应用情况
3.1使用地点简介
SPBT7-L型推链式混凝土喷射机机组在新安煤业公司162采区南翼轨道巷和162采区南翼胶带巷使用，2条巷道设计长度分别为820、845m。试验段巷道为半圆拱型。其中，轨道巷毛宽4.4m、净宽4.2m，毛高3.8m、净高3.45m;胶带巷毛宽4.4m、净宽4.2m，毛高3.2m、净高2.9m。2条巷道均采用锚网喷支护，喷厚100mm。在喷浆作业时，机组位于巷道侧帮的排水沟上方，矿车位于中间轨道上，并将矿车与喷浆机组平行布置。上料工人位于矿车内部，将矿车中砂石装入砂石料斗中，喷浆机后面的工人将水泥装入水泥料斗中。喷浆机组布置如图2所示。
3.2施工工艺
设备利用履带行走至喷浆工作面，喷浆支护使用的砂石、水泥等材料利用矿车送至喷浆机处。工序工艺流程为：交接班、安全检查→巷道冲尘→检查待喷巷道锚网质量→补打失效锚杆、补网→清理待喷巷道底脚→喷浆→清理回弹料→施工水沟→清理喷浆机→进入下一循环。
3.3工作效率
该推链式混凝土喷射机组需配备砂石上料工2名，水泥上料工1名，喷浆手1名。(1)轨道巷于2020-05-18T19:35—20:39使用喷射机组进行作业。其中，喷头距离设备120m，巷道高度3.8m，工作风压0.5MPa，工作水压2.4MPa;共使用砂石6m3、水泥2250kg、速凝剂250kg，喷射厚度70mm，喷射混凝土7.2m3，用时64min，喷浆机实际工作效率为6.75m3/h。余料口产生余料约0.07m3。(2)胶带巷于2020-05-21T20:04—21:14使用喷射机进行作业。其中，喷头距离设备156m，巷道高度3.2m，工作风压0.5MPa，工作水压2.4MPa;共使用砂石6m3、水泥2250kg、速凝剂250kg，喷射厚度60mm，喷射混凝土7.2m3，用时70min，喷浆机实际工作效率为6.17m3/h。余料口处产生余料约0.06m3.4混凝土喷射回弹测定将喷射面塌落回弹的混凝土堆成圆锥形，分别测量圆锥的直径R和高度h，则混凝土的塌落体积计算公式如下：V=13πR2h将混凝土的塌落体积除以混凝土喷射量，得到回弹率。经计算，轨道巷和胶带巷的回弹率分别为7.1%、7.5%。3.5粉尘效果测定在喷浆机工作过程中，分别对设备处、喷浆手处、矿车处进行了粉尘测定，测定结果如表2所示。
4经济和社会效益
SPBT7-L型推链式混凝土喷射机组，集混凝土配比、搅拌、上料、喷浆于一体，在混凝土搅拌上料过程中可预加部分水，降低了产尘量和回弹率。该喷射机组输送混凝土距离可达180m以上，输送混凝土速度可达6~7m3/h，实现了混凝土远距离、高质量、高效喷浆作业。相对转子式以及传统推链式混凝土喷射机，该喷射机组提高了喷浆效率，可将每班工人缩减至4名，每年可节省人工费40万元以上;降低喷浆回弹量在5%~8%，每年可节省混凝土材料费20万元以上;进一步提高了混凝土喷浆支护质量，减少了巷道维护成本。该推链式混凝土喷射机组可实现上料机的上下滑动，在行走时上料机处于上位，提高了设备行走能力;在工作时上料机处于下位，降低了设备上料高度，减少了工人的劳动强度。该设备进一步降低了喷浆粉尘浓度，改善了作业环境，延长了设备使用寿命，提高了工人的职业安全。
[参考文献]
[1]李世灿，荀其强，马春红.推链式混凝土喷射机的现场应用及改进研究[J].山东煤炭科技，2015(9)：95-96.
《推链式混凝土喷射机组在煤矿的应用》来源：《能源技术与管理》，作者:赵伟; 石海波; 陈亚东; 杨海鹏; 王勇