王貫東,周 明,徐成亮

(新汶礦業(yè)集團(tuán)公司,山東新泰 271219)

MYECO Altera濕噴機(jī)在煤礦井下的應(yīng)用

王貫東,周 明,徐成亮

(新汶礦業(yè)集團(tuán)公司,山東新泰 271219)

Application ofMYECO Altera W et-shotcreting in UndergroundM ine

通過引進(jìn)MYECO Altera雙活塞泵濕噴機(jī)首次在煤礦井下進(jìn)行試驗,取得了低粉塵、低回彈、高強(qiáng)度、高效率的效果。同時應(yīng)用Meyco Oragu機(jī)械手,實現(xiàn)機(jī)械化噴漿,效率大幅提升,為煤礦井下推廣濕噴作業(yè)提供了寶貴經(jīng)驗。

濕式噴漿;混凝土;機(jī)械臂

隨著采掘工作面逐步轉(zhuǎn)入深部開采,新汶礦區(qū)所屬的 11對礦井有 5對已經(jīng)轉(zhuǎn)入千米以下開采,最大采深達(dá)到 1350m以下。深井巷道的高地應(yīng)力愈加明顯,最大水平主應(yīng)力 43MPa以上,最大垂直應(yīng)力 39MPa以上,圍巖突顯軟巖變形,巷道周邊巖體出現(xiàn)明顯的塑性變形和破壞,干噴混凝土體很快開裂、剝落、掉渣,錨噴巷道失修率逐年攀升,干噴已經(jīng)不能適應(yīng)高地應(yīng)力破碎圍巖巷道支護(hù)要求。另外,干噴的高粉塵環(huán)境,嚴(yán)重超標(biāo)的呼吸性粉塵、傳統(tǒng)的強(qiáng)堿性速凝劑的高腐蝕性對工人的身體傷害始終未能有效解決。

2009年 3月,在對國內(nèi)水利、隧道工程及南京梅山鐵礦的濕噴工藝進(jìn)行調(diào)研后,論證了在煤礦井下進(jìn)行濕噴試驗的可行性,并選定在新巨龍煤礦-806m水平二號輔助大巷進(jìn)行濕噴試驗。2009年6月,從巴斯夫公司引進(jìn) 1臺MEYCO Altera雙活塞泵濕噴機(jī),該機(jī)最大水平輸送距離 100m,垂直距離 30m,每小時可以施工 6m3混凝土。經(jīng)過半年的試驗,完成噴漿工程量 1000m,計 3500m3混凝土,實現(xiàn)了低粉塵、低回彈、高強(qiáng)度、高效率的目標(biāo)。2010年初,又引進(jìn) 1臺Meyco Oragu機(jī)械手,實現(xiàn)機(jī)械化噴漿,效率大幅提升,達(dá)到了預(yù)期效果。

1 MEYCO Altera濕噴機(jī)在井下巷道的試驗

1.1 MEYCO Altera濕噴配套及工藝流程

濕噴技術(shù)多數(shù)使用于隧道及水利大型工程,作業(yè)環(huán)境較為寬敞,其現(xiàn)行配套設(shè)備無法在煤礦井下相對較小的巷道內(nèi)安裝和使用,后經(jīng)多次調(diào)研和自主開發(fā),確定了適合煤礦井下使用的濕噴配料、攪拌、運(yùn)輸、噴射各系統(tǒng)的設(shè)備選型和加工制造。

(1)配料系統(tǒng) 配料站在地面工業(yè)廣場料場內(nèi)安裝,由 PLD1200型配料機(jī)和 SD8868膠帶機(jī)組成。黃沙、瓜子石分別投入 PLD1200配料機(jī)的配料斗內(nèi),在 PLC定量控制程序下每次精確配出1.2m3的混合料,經(jīng) SD8868膠帶機(jī)直接裝入 1.2m3的翻斗車,經(jīng)副立井運(yùn)送至 -806m水平井底車場攪拌站。

(2)攪拌系統(tǒng) 攪拌站選用JS750型雙軸強(qiáng)制式攪拌機(jī),攪拌機(jī)提料斗容積為 1.2m3。1.2m3翻斗車將混合料直接側(cè)卸入攪拌機(jī)提料斗,然后提升底卸進(jìn)入攪拌倉內(nèi),定量加入水、Rheoplus 26減水劑 (減水劑的作用是控制水灰比,改善混凝土性能,提高支護(hù)效果),進(jìn)行強(qiáng)制攪拌 3～5min,生產(chǎn)混凝土。每次攪拌生成混凝土 0.75m3。

(3)運(yùn)輸系統(tǒng) 運(yùn)輸系統(tǒng)采用自主設(shè)計的TSB-2型軌輪式混凝土運(yùn)輸車,主要由混凝土攪拌存儲罐、行走裝置、轉(zhuǎn)動裝置組成,正轉(zhuǎn)攪拌或進(jìn)料,反轉(zhuǎn)出料,并在運(yùn)輸過程中,實現(xiàn)車輪轉(zhuǎn)動驅(qū)動混凝土攪拌存儲罐轉(zhuǎn)動,進(jìn)行二次攪拌和防止混凝土離析。JS750攪拌機(jī)攪拌 3次裝滿 1輛混凝土運(yùn)輸車,然后由電機(jī)車牽引送至施工地點(diǎn)。

(4)噴漿系統(tǒng) 濕噴機(jī)選用MYECO Altera雙活塞泵濕噴機(jī) (主要參數(shù)見表 1)?；炷吝\(yùn)輸車運(yùn)送到位后,反轉(zhuǎn)直接給濕噴機(jī)供料,實現(xiàn)濕式噴漿。濕噴機(jī)工藝流程見圖 1。

2010年 1月份,在濕噴試驗成功后,又引進(jìn) 1臺Meyco Oragu機(jī)械手,實現(xiàn)與噴漿機(jī)的高效配合。機(jī)械手施工,一是解放了人工抱噴頭的重體力勞動,并實現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制;二是拓寬了施工范圍,一次噴射高度可達(dá) 7.9m,寬度可達(dá) 11m,取消扎架噴漿工作的復(fù)雜性和不安全性;三是噴頭設(shè)計科學(xué),噴射距離和角度實現(xiàn)最佳控制,并有自動偏轉(zhuǎn)功能,進(jìn)一步減少了回彈,保證了噴漿面的平整度。噴頭見圖 2。

表 1 Altera噴漿機(jī)主要技術(shù)參數(shù)

圖1 濕噴機(jī)工藝流程

圖 2 Meyco Oragu噴頭

1.2 濕噴配比方案

(1)骨料最大直徑小于 12mm,應(yīng)有良好的級配,任一級配比成分都不大于 30%,人工碎石料中針片狀顆粒的含量不超過 10%。

(2)混凝土配比方案 (1m3):水泥 500kg,黃沙 1200kg,石子 (直徑 5～12mm)500kg。

(3)水灰比控制在 0.4～0.5,并定期對骨料的含水量進(jìn)行測定,以便攪拌時及時調(diào)整加水量。

(4)速凝劑采用巴斯夫公司的MEYCO SA160型無堿速凝劑,用量為水泥的 5%～6%。減水劑是該公司的 Rheoplus 26,用量為水泥的 1%。

(5)攪拌好的混凝土應(yīng)達(dá)到如下標(biāo)準(zhǔn):混凝土坍落度≥200mm,定期進(jìn)行測定。

1.3 干、濕噴對比

(1)各項指標(biāo)對比 副一大巷使用干噴法噴漿,同期與副二大巷的濕噴對比結(jié)果如表 2。

表2 干、濕噴同期對比

由表 2可以看出,濕噴較干噴具有明顯優(yōu)勢。一是粉塵明顯降低。全塵實測為 7～8mg/m3,其中呼吸性粉塵 <1mg/m3,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國家標(biāo)準(zhǔn) (國家允許濃度不超過 20mg/m3),推廣使用可以減少職業(yè)矽肺病的發(fā)生;二是濕噴采用無堿速凝劑,不含堿陽離子,而且采用泵送添加工藝,不與人體直接接觸,避免了對人體、皮膚、眼睛、肺部的損害;三是強(qiáng)度明顯提高,較干噴提高 1.5倍以上,為巷道支護(hù)提供更高的支護(hù)強(qiáng)度;四是回彈率明顯降低,濕噴較干噴降低 50%以上,減少了材料浪費(fèi)。

(2)經(jīng)濟(jì)性比較 按照每立方混凝土的配比進(jìn)行直接材料成本分析 (考慮回彈因素影響),濕噴為 524元/m3,干噴為 468元/m3,提高 11%,見表3。

表 3 1m3混凝土直接材料成本對比計算

(3)綜合分析 濕噴設(shè)備投入較干噴多,直接材料成本較干噴高 11%,但是其各項技術(shù)指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于干噴,且施工效率是干噴的 2～3倍,而且濕噴實現(xiàn)了完全機(jī)械化作業(yè),并為現(xiàn)場施工創(chuàng)造了低塵環(huán)境,其社會效益是巨大的。

1.4 使用中出現(xiàn)的主要問題及解決方法

(1)堵管。堵管的主要原因有以下幾個方面:一是骨料中有大塊混入;二是混凝土攪拌不均勻,泵送性較差;三是管路內(nèi)有積水或殘留物。解決的方法首先是把好混凝土質(zhì)量關(guān),嚴(yán)防不合格骨料下井;其次,是嚴(yán)格控制混凝土攪拌時間,并采用目測、手捏等方法檢測混凝土的攪拌情況;再次,是施工前,用灰漿事先潤滑管路,嚴(yán)把管路清洗關(guān)。

(2)水灰比過大?，F(xiàn)場工人操作,害怕管路堵塞,擅自加大用水量,增加可泵送性。大的水灰比會降低混凝土的強(qiáng)度,并增加速凝劑的使用量。解決辦法主要是加強(qiáng)培訓(xùn),強(qiáng)化正規(guī)操作。

(3)成品混凝土攪拌后應(yīng)盡量在 1.5h內(nèi)使用完畢,否則會水化失效。為延長可使用時間,可加入巴斯夫的DELVO Crete穩(wěn)定劑,添加量為水泥的0.4%～2%,可在 3～72h內(nèi)保持可工作性。

(4)摻入鋼纖維、微硅粉、硅粉漿液,可提高強(qiáng)度和韌性。

2 結(jié)束語

近一年的現(xiàn)場試驗證明,濕噴工藝具有回彈小、粉塵低、強(qiáng)度高、效率高的優(yōu)點(diǎn),現(xiàn)場環(huán)境得到極大改善,具有廣闊的推廣前景。下一步應(yīng)重點(diǎn)解決混凝土的配比、摻和物、改性劑的試驗研究,使強(qiáng)度達(dá)到 40MPa以上。

[1]中華人民共和國建設(shè)部 .GB50086-2001錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)范 [S].北京:中國計劃出版社,2007.

[2]秦國保,耿全寧 .Cobra濕式噴漿臺車在梅山鐵礦的應(yīng)用[J].礦業(yè)快報,2003,411(9):30-32.

[責(zé)任編輯:張銀亮]

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2010-06-23

王貫東 (1964-),男,山東臨沂人,高級工程師,現(xiàn)任新汶礦業(yè)集團(tuán)生產(chǎn)技術(shù)處處長。