摘要：喷射混凝土技术是巷道支护中一种极为重要的支护方式。为进一步降低煤矿井下喷浆支护工作面粉尘浓度，某煤矿开拓准备中心引进了湿式混凝土喷射机，针对湿式混凝土喷射机在使用过程中出现的问题，通过优化施工工艺及设备除尘措施从而降低作业场所粉尘浓度。本文就湿式混凝土喷射机在某煤矿的应用作了简要介绍。
关键词：喷浆；除尘；煤矿支护
前言：随着矿井开采规模、开采强度不断加大和机械化程度不断提高，受作业空间狭小、通风及除尘手段等制约，煤矿井下支护喷浆作业生产过程中的粉尘产生量也急剧增加，粉尘浓度达到1～2g/m3，作业面空气污染严重。井下70%～80%的粉尘来自喷浆和采掘工作面，是井工煤矿尘肺病发病率较高的作业场所，也是发生粉尘爆炸事故较多的作业场所，因此，最大限度地降低喷浆支护工作面的粉尘浓度，是保障全矿井下工人的身心健康和矿井安全生产的重要保证。为此，开拓准备中心通过引入PS7I-J型混凝土喷射机，并针对使用中出现的问题，对其改进和优化，以期达到有效降低喷浆工作面粉尘的目的。
1 混凝土喷射机喷浆
1.1 传统喷射机与湿喷机
传统混凝土喷射机喷浆：传统的转子式混凝土喷射机因结构简单，在作业时会从4个部位向外释放大量粉尘：上溢气口，下溢气口，摩擦板磨损后沿转子体圆周方向，摩擦板磨损后造成的料斗反风，作业现场巷道内粉尘污染严重超标，直接威胁作业人员身心健康；另外传统的混凝土喷射机喷头加水方式结构单一，水与混凝土料混合不充分，喷射时也会释放大量粉尘，喷浆料回弹率较高，造成物料浪费严重。且增加工人清理回弹工作量，传统的转子式混凝土喷射机喷射时，虽然也有防尘、降尘、除尘措施、但降尘效果不明显。
湿式喷射技术：随着技术的不断进步，研制出湿喷机，开始推行湿喷技求。湿喷工艺主要是将加水搅拌好的成品混凝土加入湿式喷射机，输送到喷嘴位置，添加速凝剂，最终形成料束，喷到施工面处。湿式混凝土喷射机生产效率较高；回弹度较低，回弹率与干喷时可降低10%以下；湿喷时，容易控制水灰比，且混凝水化程度较高，可有效改善喷射混凝土的质量，提高混凝土的均匀性；同时能够大大降低机旁及喷嘴外的粉尘度，可有效消除对工作人员的身体危害。
1.2 湿式混凝土喷射机的结构与工作原理
湿式混凝土喷射机简称湿喷机。湿喷机是目前国内外降低粉尘、减少回弹、节约材料等综合性能较好的锚喷支护机具。使用的干式喷浆机是在拌合料（不含水）拌合好后放入喷射机，在喷头处加水，然后在风压作用下喷出来；湿式喷浆机是在拌合料（含水）拌合好后放入喷射机，在喷头处加速凝剂，然后在风压作用下喷出来。
混凝土湿喷机目前的主导机型是转子式喷射机，配以制浆机、输浆泵和混合器，沙石混合料通过喷射机送出，在高压风的作用下，将沙石混合料送至混合器，水泥通过制浆机搅拌成水泥浆，再通过水泥浆输送泵将水泥浆送至混合器，沙石混合料和水泥浆在混合器混合后通过高压风将混凝土喷射至工作面，从而实现湿式喷射。其结构设计紧凑，传动效率高，工作可靠，维修方便，操作省力，无粉尘，回弹率小，是一种理想的湿式混凝土喷射设备。
湿式混凝土喷射机主要由喷射机、水泥浆搅拌机、水泥浆泵送系统、混合器、风路系统和电控装置组成。喷射机由驱动电动机、减速机、转子体总成、密封板、料斗座、振动料斗及压紧机构组成。水泥浆搅拌机由驱动电动机、减速机、搅拌料桶、搅拌轴、等组成。水泥浆泵送系统由水泥浆泵和管路组成。（1）石子和沙子按配比搅拌后添加到转动的料腔中，转子体将料腔内的物料带到出料口。压缩空气进入本机“配风器”后共分2路：一路到旋流器（下风路）；再一路到料斗座（上风路），该路风经料斗座、转子体料腔，直通出料口。当装有物料的料腔到达出料口时，压缩空气便将混合料吹经旋流器、喷沙管到混合器。当料流经过旋流器时，得到加速旋转，因而不易产生粘结和堵管现象。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆（2）根据设定的水灰比将水加入水泥浆搅拌桶内，然后再加入水泥，搅拌成水泥浆，再通过水泥浆泵将水泥浆输送到混合器。（3）水泥浆和石子、沙子在混合器混合后，压缩空气将混合后形成的混凝土通过喷沙管、喷枪将其喷送至工作面，从而完成喷射过程。
2 湿式混凝土喷射机在地下煤矿的应用
PS7I-J 湿式混凝土喷射机是传统喷浆机的升级换代产品，在保持原有混凝土喷射工艺优点的基础上，对喷浆机本体除尘机构和喷头做出了大幅改进，有效解决了煤矿井下喷浆作业过程中粉尘大、环境污染问题；新型多层环状加水喷头装置，料流混合更均匀，减少了粉尘浓度，降低了喷浆料回弹；同时实现了粉状速凝剂自动添加，减少作业人员，显著提高工作效率。
2.1在该煤矿试用情况
该套湿式混凝土喷射机在某煤矿新辅运平硐进行了工业性试用，累计喷浆608m3。累计开机137h。该机使用至今总体表现良好。在煤矿新辅运平硐试用表明：喷浆作业现场综合除尘效率达到93%以上，大幅度降低了喷浆工作面粉尘浓度，提高了作业人员健康保障，同时减轻了作业人员劳动强度。
2.2 使用测试内容及结果
喷浆原料：采用325硅酸盐水泥，砂子为沙漠沙，超过95%颗粒度在0．5mm以下，颗粒度1～5mm固体颗粒含量不超过5%，水泥与砂子重量比为1∶4。
喷射距离：≤30m。
除尘效果：使用过程中该机在工作地点的粉尘能见度相比以前的传统喷浆机明显提高，粉尘浓度大大降低；除了人工卸料、搅拌及上料时会有部分扬尘外，喷浆期间粉尘浓度大大减小。经现场测试，综合除尘效率达到93%以上。
喷浆施工回弹：对喷射回弹率进行了测试，影响喷浆料回弹的因素很多，包括喷浆料原料配比、骨料粒径、喷浆料拌合的均匀程度、速凝剂添加比例及其添加均匀性、喷头与喷射表面的距离及角度、喷浆手的操作习惯等，因此本次测试最大可能地保证其它条件（包括喷浆手）与使用PS7I-J型喷浆机前后的一致性。测试方式是先计算当班总的喷浆料量，在喷浆区域巷道底面铺设软性隔离材料，喷浆完成后对回弹料收集、称重，经测试，喷射回弹率达到15%。因此可以得出结论，使用PS7I-J型喷浆机回弹降低了50%，主要原因是PS7I-J型喷浆机设置有专门的速凝剂添加装置，喷射中速凝剂添加比例更准确，与喷浆原料的混合更均匀；再者使用了本机配置的新型多层环状加水喷头装置，在降低粉尘排放的同时，提高了水与喷浆料的混合均匀度，因此喷浆回弹率大大降低。
喷射混凝土作为一种成熟的拖工技术，多年来在矿山平巷、隧道工程和建筑基坑支护中已得到普遍应用。在日常施工中，要正确认识喷射混凝土的支护作用，同时提高喷射混凝土施工工艺及过程控制，正确选择喷射方式、喷射材料、喷射配比及对喷射厚度的检查和控制，保证巷道结构安全和施工的顺利进行。
结束语
PS7I-J型喷浆机保持了现有喷浆技术输送距离远、生产效率高等优点，针对煤矿井下喷浆作业粉尘大、环境污染严重、危害作业人员身体健康的突出问题，设置专用粉尘密闭收集装置，负压输送至滤袋式除尘装置，有效地控制和降低了粉尘浓度。配备新型多层环状加水喷头装置，端面径向均匀分布，相邻端面加水孔错开角度，形成圆柱状均匀加水区域，料流混合更均匀，减少喷头处粉尘浓度，降低了喷浆料回弹，节约了原材料的消耗。
参考文献：
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论文作者:苏颖
论文发表刊物:《基层建设》2018年第33期
论文发表时间:2018/12/21
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