專利名稱：一種煤礦濕法噴漿工藝的制作方法
技術領域：
一種煤礦濕法噴漿工藝，屬于煤礦濕法噴漿技術領域。
背景技術：
巷道的錨桿-噴射混凝土支護是在科學的圍巖自穩理論基礎上發展起來的一種支護方式，噴射混凝土、錨桿與圍巖共同組成有效地承載拱，改善了巷道的穩定性，提高了圍巖的自穩能力，變被動支護為主動支護。目前，國內煤礦主要有干(潮)噴技術和濕法噴漿技術兩種噴漿方式，干噴混凝土 (干法噴漿)是把水泥、骨料和速凝劑按比例拌勻，加進噴射機后用壓縮空氣將物料通過軟管，在噴嘴處加水，形成料束，高速推送到受噴工作面上；潮噴是預先在砂石料堆中加水(砂含水率不大于8%，石含水率不大于4% )后與水泥拌合，在加入噴射機時摻入速凝劑，用壓縮空氣將物料通過軟管和噴嘴形成的料束高速推送到受噴工作面上。干(潮)噴技術均有工作面粉塵濃度高、料漿回彈率高、噴射混凝土強度低、效率低等弊端，已逐漸被淘汰。相對于干(潮)噴技術，濕式噴射混凝土 (濕法噴漿)的基本原理是將攪拌好的混凝土送入濕噴機，用壓縮空氣在噴嘴處與從計量泵壓到噴嘴的霧化速凝劑混合，形成料束，噴到受噴面上，具有粉塵濃度極低、回彈率降低、生產效率高、噴漿質量好等一系列優點。因此，推行濕法噴漿，以提高噴射質量和噴射效率，改善煤礦井下工作環境，濕式噴射技術代表了噴射混凝土技術的發展方向。目前，濕法噴漿在國外已全面應用，但在國內煤礦行業，推廣應用尚處于初級階段。其中，在濕噴機具方面，國內已開發了轉子式和柱塞式等2種濕噴機，轉子式濕噴機是利用風壓輸送濕料漿并噴射，限于風壓，這種濕噴機輸送距離較短，一般不超過30米，不利于井下掘進工作面的作業；而柱塞式濕 噴機則是利用柱塞泵輸送濕料漿，再用風壓進行噴射，這種濕噴機輸送距離遠，最遠可達200米，已在煤礦推廣應用，噴射效果很好。雖然，國內從事煤礦濕法噴漿研究的煤炭企業有很多，但都沒有真正推廣應用，其原因大致為:一是噴漿機噴射距離不足。轉子式濕噴機，受制于礦井系統風壓的限制，噴射距離一般不超過30米，不能滿足開拓巷道工作面布置扒矸機、輸矸機等掘進設備的要求；二是配套系統繁雜，效率不高。采用地下攪拌站輸送，相當于大馬拉小車，不僅增加井下設備占用，而且提高了管路清洗的難度；三是用工多，成本高。很多應用單位在研究濕法噴漿工藝時，仍采用現場拌料、現場攪拌，用工多，勞動量大，成本較高；四是準備時間長，影響整體掘進速度。現場拌料，增加了裝卸料工序，準備時間長，造成噴漿效率不高，影響整體掘進速度。五是沒有解決好濕噴機配套問題。即使采用柱塞式濕噴機，解決了距離問題，但是沒有解決攪拌輸送問題，仍然不能發揮濕噴工藝的優越性，導致濕噴工藝不能正常使用。因而，由于煤礦的工況條件不同于底面鐵路、公路隧道施工工況，煤礦生產掘進常伸入地下幾百米，噴漿巷道較窄，空間狹小，且掘進設備占用場地較多，掘進工程量較大，不利于噴漿設備的布置和作業，原本在鐵路、公路隧道施工中成熟的濕噴工藝在煤礦井下應用得不好，急需一種煤礦井下濕法噴漿的系統性解決方案。
發明內容
本發明要解決的技術問題是:克服現有技術的不足，提供一種提高生產效率高、降低勞動強度、節省安裝使用空間、工作環境良好、物料配比均勻的煤礦濕法噴漿工藝。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:該種煤礦濕法噴漿工藝，其特征在于:包括以下的步驟:
1、制備混合干料:在地面設置原料集中攪拌站，將粒徑2(Γ40_的粗石子通過自擊式制砂機粉碎，然后混合制成粒徑10_以下的砂石混合料；再將砂石混合料、水泥、粉煤灰、減水劑、纖維、速凝劑進行干混攪拌形成混合干料，并裝袋備用；通過制砂機制成的砂石混合料為粒徑可調、粒級分布連續可調，替代了原來的河沙和細石子，原料便宜易得，加工成本低，制備過程中免烘干，無須尾氣治理，符合國家節能減排的政策，且制得的石子粒級均勻、形狀規整、無泥等雜質，對混凝土的質量提供保障混合更均勻；
2、干料運輸:利用裝載工具把袋裝的混合干料運至煤礦井下噴漿工作面；
3、制備濕漿:在煤礦井下噴漿工作面上設置攪拌輸送噴漿一體機，將混合干料傾倒入攪拌輸送噴漿一體機中并同時加水進行攪拌,形成混合均勻的濕漿；所述的攪拌輸送噴漿一體機包括上料段、攪拌段和濕噴機，攪 拌段的出料口與濕噴機的進料口連接；
4、噴漿作業:將經攪拌的濕漿通過攪拌輸送噴漿一體機的出料口直接輸送到柱塞式濕噴機的進料口中，再利用柱塞式濕噴機對需要噴漿的工作面進行連續快速的噴漿作業；
5管道清洗:噴漿完畢后，對柱塞式濕噴機的噴漿管道進行清洗，保持管道內的清潔防止堵塞。步驟I所述的砂石混合料、水泥、粉煤灰、減水劑、纖維、速凝劑按重量比I飛:1:(Tl:0 0.02:0 0.03:0 0.05 混合。所述的減水劑為木質素磺酸鈉鹽減水劑、萘系減水劑或聚羧酸減水劑中的一種、兩種或兩種以上混合物。所述的纖維為鋼纖維、聚丙烯纖維、聚乙烯醇纖維或碳纖維中的一種、兩種或兩種以上混合物。步驟3所述的攪拌輸送噴漿一體機上料段為上料裝置，向上傾斜安裝在支架左偵U，包括加料斗、帶動加料斗移動的上料皮帶和為上料皮帶提供動力的液壓動力系統；攪拌段為攪拌裝置，水平設置在支架右側，包括攪拌機殼體、安裝在攪拌機殼體內的攪拌葉片和攪拌轉軸；上料裝置的出料端與攪拌裝置左端的進料口銜接，攪拌裝置右端的出料口連接濕噴機的進料口。所述的攪拌葉片設有多個，并圍繞攪拌轉軸外圈固定安裝，攪拌葉片之間的夾角為30 60度。所述的攪拌轉軸設有兩組，兩組攪拌轉軸之間通過傳動機構連接提供動力的電機，并通過傳動機構帶動兩組攪拌轉軸同步轉動。所述的攪拌機殼體左側的進料口上方設有加水口，加水口設有多個，且等間距設置，加水口處通過柱塞泵供水并計量。步驟5所述的濕噴機的噴漿管道采用彈性橡膠球或絲網球進行管道清洗，彈性橡膠球或絲網球的直徑與噴漿管道內徑相適應，清洗時，壓力驅動彈性橡膠球或絲網球把物料從管道內頂出，完成清洗。與現有技術相比，本發明的所具有的有益效果是:
1、原料選擇最優化，節能減排，保證質量:原料采用水泥和石子，水泥用325水泥，石子采用普通石料加工廠的粗石子(30mm左右),利用自擊式制砂機破碎,制成10_以下的砂石混合料替代原來的河沙和細石子，機制砂工藝的顯著優點一是原料便宜易得，二是加工成本低，免烘干，無須尾氣治理，符合國家節能減排的政策，三是制得的石子粒級均勻、形狀規整、無泥等雜質，對混凝土的質量提供保障；
2、降低污染、減少勞動強度:采用袋裝干混料，在工作面不須反復上料、卸料，只在上料拆袋時有少許的粉塵污染，而攪拌、噴漿過程的污染較少，因此，井下工作環境得到大幅改善，避免在噴漿工作面進行干料制備等工序帶來的粉塵和噪音污染；同時又減少了井下拌料工序，明顯減少了工人數量，減輕了井下工人勞動強度；
3、降低回彈率，噴漿質量好:由于干物料預先混合，配比一致，又采用濕噴工藝，因此，降低了噴漿料回彈率，減少了材料消耗，提高了噴漿質量；
4、提高噴漿效率，加快巷道施工速度:當平板礦車移到工作面，噴漿作業即可進行，而不再需要人工拌料工序，噴漿準備時間大幅縮短，每班噴漿總時間不會超過4個小時，可以在巷道掘進作業中，減少噴漿作業占用時間，實現快速掘進；
5、減少煤礦地面及井下場地占用面積:地面只需一間倉庫儲存袋裝料即可，而不需要專門的卸料場和上料裝置；井下也不須專門的拌料場，減少了場地占用；在地面建立干混攪拌站，可以方便地進行配方調整，可以進一步改進噴漿質量，使噴漿厚度從現在的150-160mm減少到100-120mm，可以減少原料費用；
6、成本降低，節約大量成本:根據上面的實施整體解決方案前后的成本比較分析,成本有一定程度的降低，完成同樣的噴漿作業`，每年總成本比現有噴漿工藝減少180.003萬元；如果考慮新工藝在穩定運行后，噴漿效率提升，巷道維護成本降低等后期衍生效益，以及社會效益和環保效益，綜合效益相當可觀；
7、該煤礦濕法噴漿工藝，把干混、運輸、攪拌、噴漿等工序緊密結合為一體，工序緊湊，通過攪拌輸送噴漿一體機實現攪拌、輸送順序完成，自動上料對物料進行加水攪拌形成濕漿之后，可直接將濕漿輸入濕噴機當中用于直接噴漿，省去了中間輸送物料的環節，也避免了物料產生離析或混合不均勻等現象，也節約了運輸時間，提高了工作效率，更好的有利于快速掘進技術的實施；
8、采用柱塞式濕噴機，不但解決了噴漿距離的問題，也結合攪拌輸送一體機解決了輸送問題，充分發揮濕噴工藝的優越性。
圖1是煤礦濕法噴漿工藝流程圖。圖2是攪拌輸送噴漿一體機結構主視圖示意圖。圖3是攪拌輸送噴漿一體機的兩組攪拌葉片安裝位置示意圖。其中:1、加料斗2、上料皮帶3、電機4、攪拌機殼體5、攪拌葉片6、加水口
7、出料口 8、支架9、腳輪10、攪拌轉軸11、濕噴機。
具體實施例方式圖f 3是本發明的最佳實施例，下面結合附圖f 3對本發明做進一步說明。參照附圖廣3:該種煤礦濕法噴漿工藝，包括以下的步驟:
1、制備混合干料:在地面設置原料集中攪拌站，將粒徑2(Γ40_的粗石子通過自擊式制砂機粉碎，與機制砂混合制成粒徑IOmm以下的粒徑可調、粒級分布連續可調且制備過程免烘干的砂石混合料；再將砂石混合料、水泥、粉煤灰、減水劑、纖維、速凝劑進行干混攪拌形成混合干料，并裝袋備用；每袋的重量約為25kg ；
所用的水泥為325水泥，砂石混合料、水泥、粉煤灰、減水劑、纖維、速凝劑按重量比Γ6:1:(Γ :(Γθ.02:(Γθ.03:(Γθ.05混合。機制砂為石灰巖經破碎后的產物，粒徑為(T20mm，添加量為水泥添加量的100°/Γ600% ;粉煤灰為普通電廠粉煤灰，添加量為水泥添加量的(Tl00% ;減水劑為木質素磺酸鈉鹽減水劑、萘系減水劑或聚羧酸減水劑中的一種、兩種或兩種以上混合物，添加量為水泥添加量的(Γ2.0% ;纖維為鋼纖維、聚丙烯纖維、聚乙烯醇纖維或碳纖維中的一種、兩種或兩種以上混合物，纖維添加量為水泥的添加量的(Γ3% ；速凝劑為無機鹽類或有機物類速凝劑，添加量為水泥添加量的(Γ5%。2、干料運輸:用卡車運至礦井倉庫存放，再用8輛電動平板礦車把一次噴漿所用的400袋袋裝干物料運至煤礦井下噴漿工作面攪拌輸送噴漿一體機處。3、制備濕漿:在煤礦井下噴漿工作面上設置攪拌輸送噴漿一體機，將混合干料傾倒入攪拌輸送噴漿一體機中并同時加水進行攪拌，形成混合均勻的濕漿；所述的攪拌輸送噴漿一體機包括上料段、攪拌段和濕噴機，攪拌段的出料口 7與濕噴機11的進料口連接；
把袋裝的混合干料傾倒入到連續攪拌輸送噴漿一體機中，攪拌輸送噴漿一體機自動上料，然后進入攪拌工序，在混合干料進入攪拌工序步驟時同步加入相應配比的水進行攪拌，形成混合均勻的濕漿；攪拌輸送噴漿一體機在工作時，首先將混合干料加入加料斗I中，由液壓動力系統提供動力，通過上料皮帶2帶動加料斗I向上移動，到達攪拌裝置左側上方的進料口處，向進料口輸送混合干料的同時，通過柱塞泵向加水口 6內加水，然后通過攪拌轉軸10帶動攪拌葉片5轉動，對混合干料和水進行攪拌混合，攪拌葉片5在對物料進行混合的同時還具有推進作用，最終將攪拌后的物料向右邊的出料口 7處推進，物料即可直接進入濕噴機11的進料口中進行噴漿操作。攪拌輸送噴漿一體機包括支架8和上料用的加料斗1，支架8為金屬框架，支架8底部設有可方便設備整體移動的腳輪9，支架8上部左側設有傾斜設置的上料裝置，右側設有水平設置的攪拌裝置，上料裝置的出料端與攪拌裝置的進料口處銜接，攪拌裝置右端的出料口 7連接攪拌裝置濕噴機11的進料口。上料裝置包括加料斗1、帶動加料斗I移動的上料皮帶2和為上料皮帶2提供動力的液壓動力系統，上料皮帶2傾斜的安裝在支架8左側上部。采用加料斗I與上料皮帶2組合對固體物料計量，加料斗I前側下方有一閘板閥門，閥門開口大、皮帶轉速快，則加料速度快。攪拌裝置包括攪拌機殼體4、安裝在攪拌機殼體4內的攪拌葉片5和攪拌轉軸10，攪拌機殼體4左側的進料口上方設有加水口 6，加水口 6設有多個，且等間距設置，加水口6處通過柱塞泵供水并計量 。攪拌葉片5設有多個，攪拌葉片5之間的夾角為3(Γ60度，多個形成一組圍繞攪拌轉軸10外圈設置，并沿攪拌轉軸10軸向設置多組，并固定安裝在攪拌轉軸10上。攪拌轉軸10可設有一組或者兩組，兩組攪拌轉軸10之間通過傳動機構連接提供動力的電機3，并通過傳動機構帶動兩組攪拌轉軸10同步轉動。傳動機構為皮帶傳動機構、鏈輪鏈條傳動機構或齒輪傳動機構。4、噴漿作業:將經攪拌的濕漿通過攪拌輸送噴漿一體機的出料口 7直接輸送到柱塞式濕噴機11的進料口中，再利用柱塞式濕噴機11對需要噴漿的工作面進行連續快速的噴漿作業。5、管道清洗:噴漿完畢后，對柱塞式濕噴機11的噴漿管道進行清洗，保持管道內的清潔防止堵塞。濕噴機11的噴漿管道采用彈性橡膠球或絲網球進行管道清洗，彈性橡膠球或絲網球的直徑與噴漿管道內徑相適應，清洗時，壓力驅動彈性橡膠球或絲網球把物料從管道內頂出完成清洗。在實際操作時，攪拌輸送噴衆一體機與濕噴機一側順序放置，攪拌輸送噴衆一體機的出料口 7連接濕噴機11的進料口處，裝有物料的平板礦車最靠前的一輛在軌道上與攪拌輸送噴漿一體機的攪拌裝置的加料斗I相平齊，以便于上料。兩人負責上料，I人負責加水及操作攪拌輸送噴漿一體機、濕噴機、牽引平板礦車，I人負責噴漿。人工把袋裝干物料連續傾入到連續攪拌輸送機中，系統在加料的同時自動定比例加水，連續輸送至濕噴機中，進行噴漿，噴射量3m3/h。當第一個礦車卸料完畢，第二個礦車按順序停靠在攪拌機旁，以便于上料。1.5h噴完，清洗濕噴機，轉移礦車，清理現場。與現場拌料的普通濕法噴漿工藝和潮法噴漿相比，本發明的優點如下表I所示: 表I三種噴漿工藝工作效率和噴漿效果
權利要求
1.一種煤礦濕法噴漿工藝，其特征在于:包括以下的步驟: 1.1制備混合干料:在地面設置原料集中攪拌站，將粒徑2(T40mm的粗石子通過自擊式制砂機粉碎，然后混合制成粒徑10_以下的砂石混合料；再將砂石混合料、水泥、粉煤灰、減水劑、纖維、速凝劑進行干混攪拌形成混合干料，并裝袋備用； 1.2干料運輸:利用裝載工具把袋裝的混合干料運至煤礦井下噴漿工作面； 1.3制備濕漿:在煤礦井下噴漿工作面上設置攪拌輸送噴漿一體機，將混合干料傾倒入攪拌輸送噴漿一體機中并同時加水進行攪拌，形成混合均勻的濕漿；所述的攪拌輸送噴漿一體機包括上料段、攪拌段和濕噴機，攪拌段的出料口(7)與濕噴機(11)的進料口連接； 1.4噴漿作業:將經攪拌的濕漿通過攪拌輸送噴漿一體機的出料口(7)直接輸送到柱塞式濕噴機(11)的進料口中，再利用柱塞式濕噴機(11)對需要噴漿的工作面進行連續快速的噴漿作業； 1.5管道清洗:噴漿完畢后，對柱塞式濕噴機(11)的噴漿管道進行清洗，保持管道內的清潔防止堵塞。
2.根據權利要求1所述的一種煤礦濕法噴漿工藝，其特征在于:步驟1.1所述的砂石混合料、水泥、粉煤灰、減水劑、纖維、速凝劑按重量比Γ6:1:0 1:0 0.02:0 0.03:0 0.05混合。
3.根據權利要求1或2所述的一種煤礦濕法噴漿工藝，其特征在于:所述的減水劑為木質素磺酸鈉鹽減水劑、萘系減水劑或聚羧酸減水劑中 的一種、兩種或兩種以上混合物。
4.根據權利要求1或2所述的一種煤礦濕法噴漿工藝，其特征在于:所述的纖維為鋼纖維、聚丙烯纖維、聚乙烯醇纖維或碳纖維中的一種、兩種或兩種以上混合物。
5.根據權利要求1所述的一種煤礦濕法噴漿工藝，其特征在于:步驟1.3所述的攪拌輸送噴漿一體機上料段為上料裝置，向上傾斜安裝在支架(8)左側，包括加料斗(I)、帶動加料斗(I)移動的上料皮帶(2 )和為上料皮帶(2 )提供動力的液壓動力系統；攪拌段為攪拌裝置，水平設置在支架(8)右側，包括攪拌機殼體(4)、安裝在攪拌機殼體(4)內的攪拌葉片(5)和攪拌轉軸(10);上料裝置的出料端與攪拌裝置左端的進料口銜接，攪拌裝置右端的出料口(7)連接濕噴機(11)的進料口。
6.根據權利要求5所述的一種煤礦濕法噴漿工藝，其特征在于:所述的攪拌葉片(5)設有多個，并圍繞攪拌轉軸(10)外圈固定安裝，攪拌葉片(5)之間的夾角為3(Γ60度。
7.根據權利要求5所述的一種煤礦濕法噴漿工藝，其特征在于:所述的攪拌轉軸(10)設有兩組，兩組攪拌轉軸(10)之間通過傳動機構連接提供動力的電機(3)，并通過傳動機構帶動兩組攪拌轉軸(10)同步轉動。
8.根據權利要求5所述的一種煤礦濕法噴漿工藝，其特征在于:所述的攪拌機殼體(4)左側的進料口上方設有加水口( 6 )，加水口( 6 )設有多個，且等間距設置，加水口( 6 )處通過柱塞泵供水并計量。
9.根據權利要求1所述的一種煤礦濕法噴漿工藝，其特征在于:步驟1.5所述的濕噴機的噴漿管道采用彈性橡膠球或絲網球進行管道清洗，彈性橡膠球或絲網球的直徑與噴漿管道內徑相適應，清洗時，壓力驅動彈性橡膠球或絲網球把物料從管道內頂出，完成清洗。
全文摘要
一種煤礦濕法噴漿工藝，屬于煤礦濕法噴漿技術領域。包括以下的步驟1.1制備混合干料將砂石混合料、水泥、粉煤灰、減水劑、纖維、速凝劑進行干混攪拌形成混合干料，并裝袋備用；1.2干料運輸混合干料運至煤礦井下噴漿工作面；1.3制備濕漿將混合干料傾倒入攪拌輸送噴漿一體機中并同時加水進行攪拌，形成混合均勻的濕漿；1.4噴漿作業利用柱塞式濕噴機(11)對需要噴漿的工作面進行連續快速的噴漿作業；1.5管道清洗對柱塞式濕噴機(11)的噴漿管道進行清洗，保持管道內的清潔防止堵塞。本煤礦濕法噴漿工藝把干混、運輸、攪拌、噴漿等工序緊密結合為一體，工序緊湊節約了人力、提高了效率，噴漿物料配比均勻一致，噴漿效果顯著。
文檔編號E21D11/10GK103244148SQ20131017925
公開日2013年8月14日 申請日期2013年5月15日 優先權日2013年5月15日
發明者董鳳波, 高斌, 王朝進, 楊春艷, 梁靜, 馬長友, 滕少鵬 申請人:淄博礦業集團有限責任公司