远距离喷浆机组高效喷浆工艺研究与应用

张 靖

（山西华阳新材料科技集团， 山西 阳泉 045000）

0 引言

锚网支护技术是现代煤矿的主要支护方式，在开拓大巷、准备巷道、配电室和水泵房等重要硐室因服务年限长，巷道使用周期长，为加强支护强度，往往采用锚喷支护。据统计，华阳一矿近年锚喷巷道进尺保持在6 000 m 以上，综掘巷道因掘进效率高，月进尺水平保持在240 m 以上，但由于现用喷浆机为生产能力6 m3/h 的小型喷浆机，喷浆装备和工艺跟不上高效喷浆要求，往往造成喷浆工序滞后施工工序，加之部分巷道因系统调整、巷道没有敷设轨道等原则，造成此类巷道进料困难，无法使用混凝土工艺进行喷浆封闭，从而造成巷道使用年限缩短，造成顶板失效和安全隐患。为解决上述问题，提升喷浆效率，对远距离喷浆工艺进行了研究。

1 主要研究内容

现阶段喷浆工艺要解决多个难题，通过系统分析，重点对以下几项进行攻破。首先为上料和搅拌系统，人工通过铁锹将喷浆料上至喷浆机，且在矿车上搅拌不均匀，搅拌效果差；劳动强度大，现场粉尘大，现场工作环节差，还效率低影响喷浆速度；其次是原来使用的多个喷浆机生产能力为6 m3/h，不能实现高效喷浆，也影响了喷浆距离，需要多次移动喷浆机、开关等。为此需要研究一套从拌料、上料到远距离喷射的成套化机组。

2 装备简介

山东天河科技公司生产的“喷射混凝土成套装备”系统主要由PYC6Z 转子式混凝土喷射机、ZYLD6L-Y 矿用混凝土转载机、LG600-100K 螺杆式混凝土搅拌器、液压泵站、气路系统、润滑系统及除尘器构成。

2.1 PYC6Z 转子式混凝土喷射机

2.1.1 工作原理

喷浆料由锥形给料装置进入气料室，落在气料室下部旋转的叶片轮上，再由叶片轮锥形结构使喷浆料堆积成锥形并逐渐向各个方向自由塌落。在气料室的出料口有一个进气与出料一体化的鹅颈管，布置在叶片轮喂料料杯上方，塌落入喂料料杯的喷浆料通过鹅颈管吹向出料口，再通过输料管道吹向喷浆枪头。

2.2.2 技术参数

PYC6Z转子式混凝土喷射机主要技术参数（见表1）。

表1 PYC6Z 转子式混凝土喷射机主要技术参数

2.2 ZYLD6L-Y 矿用混凝土转载机

2.2.1 工作原理

ZYLD6L-Y 矿用混凝土转载机主要由行走装置、回转举升机构、上料装置、皮带机、液压泵站及电控装置构成。设备的所有零部件均固定在行走装置上；转载机采用全液压驱动方式，配套的液压泵站与控制系统提供所需液压动力及手动/无线遥控控制，皮带机可将喷浆料运输至指定位置。

2.2.2 主要技术参数

ZYLD6L-Y 矿用混凝土转载机技术参数，见表2。

表2 ZYLD6L-Y 矿用混凝土转载机技术参数

2.3 LG600-100K 螺杆式混凝土搅拌器

2.3.1 工作原理

该设备主要由升降横移机构、回转底盘、纵移机构、回转驱动机构、搅拌头、液压泵站与控制系统构成。

2.3.2 主要技术参数

LG600-100K 螺杆式混凝土搅拌器主要技术参数，见表3。

表3 LG600-100K 螺杆式混凝土搅拌器主要技术参数

3 使用情况

喷射混凝土成套装备系统安设在12 采区辅助皮带巷，喷浆管路用20 m 喷浆专用软管与陶瓷耐磨喷浆管连接至掌头，最后20 m 使用喷浆专用软管连接喷头，管路最远距离300 m。喷浆作业流程：在地面将沙子、石子装入1 t 矿车内至2/3 位置，上层装入水泥。将喷浆料运至作业地点，使用LG600-100K 螺杆式混凝土搅拌器搅拌喷浆料，搅拌均匀后使用ZYLD6L-Y 矿用混凝土转载机将喷浆料送至PYC6Z转子式混凝土喷射机进行喷浆作业。

在12 采区辅助皮带进行试用，试用期间累计喷浆450 车，喷浆厚度为5～8 cm，成巷300 m，喷浆效率最高达到了8 m3/h。技措队采用“三八”工作制，每班喷浆配备5 人，2 人把喷头，3 人推车供料。与江苏鼎甲JPS5I-L 型转子式混凝土喷浆机对比。

经过试用阶段试验，将此喷浆机与JPS5I-L 型转子式混凝土喷浆机等进行综合性比较，见表4。

表4 PYC6-Z 液压钻子式混凝土喷射机与JPS5I-L 型转子式混凝土喷射机参数对比

经过与JPS5I-L 型转子式混凝土喷浆机对比，可知PYC6-Z 液压钻子式混凝土喷射机在输送距离上远超JPS5I-L 型转子式混凝土喷浆机，最远时达到300 m，在人员不变、喷浆料配比不变的情况下回弹率更低，喷浆效率更高，其综合性能优于江苏鼎甲JPS5I-L 型转子式混凝土喷浆机。

4 应用效果及效益

使用LG600-100K 螺杆式混凝土搅拌器搅拌喷浆料，搅拌均匀度达95%以上。原有人工混合程度仅为50%，保证了喷浆料质量。机械化搅拌效率高，搅拌矿车喷浆料所需时间为15 min。原有人工混合时间为30 min，每车可节省时间15 min。减少了工人数量，提高了工作效率。搅拌器操作仅需1 人，原有人工搅拌需要3 人方可操作，就搅拌作业可减少2 人作业。

使用ZYLD6L-Y 矿用混凝土转载机，实现了机械化的连续上料，使喷射更连续、均匀，同时减少喷射过程中对水的调节，保证水灰比的稳定。比传统喷浆机使用人工上料，节省了人力，降低了工人的劳动强度。

使用PYC6Z 转子式混凝土喷射机最远时达到300 m，在人员不变、喷浆料配比不变的情况下回弹率降至3%～5%，喷浆效率更高，粉尘浓度较之前明显降低，其综合性能优于传统喷浆机。

1）喷浆距离较传统喷浆机更远，最远喷射距离达到300 m，是传统喷浆机的5 倍以上。喷浆效率较传统喷浆机更高，喷浆作业时间每车节约10 min。

2）使用LG600-100K 螺杆式混凝土搅拌器搅拌喷浆料，搅拌均匀度达95%以上，机械化搅拌效率高，减少作业人数，提高了工作效率。

3）使用ZYLD6L-Y 矿用混凝土转载机，实现了机械化的连续上料，使喷射更连续、均匀，比传统喷浆机使用人工上料，节省了人力，降低了工人的劳动强度。

4）上墙效果较传统喷浆机更好，回弹率降低了50%以上，降低了粉尘浓度，粉尘质量浓度为8 mg/m3。喷浆时粉尘较传统喷浆机更少，改善了现场安全环境。

5）通过两种喷浆机的使用，在参考设备购置或租赁、常规维护费用主要损耗配件为摩擦片、钢板等消耗基础长，结合高效喷浆节省的人工费用、复杂巷道轨道敷设、材料进料等影响，折算每百米巷道节省费用4 万元，按照华阳一矿每年6 000 m 锚喷计算，每年节省费用240 万元。

5 改进措施

针对山东天河科技公司生产的“喷射混凝土成套装备”在使用中存在的实际情况，提出以下建议:

1）设备操作标准要求高，建议厂家进行操作、维护、检修等方面的培训，减少因误操作导致设备损坏，提高使用寿命。

2）建议厂家针对易损件配备一些随机备品备件，在出现问题时能及时更换。

6 结语

通过对PYC6Z 转子式混凝土喷射机、ZYLD6L-Y矿用混凝土转载机和LG600-100K 螺杆式混凝土搅拌器成套设备的试用，该套设备性能稳定可靠、喷浆距离远、粉尘浓度较之前明显降低、回弹料少、拌料均匀、员工劳动强度低，基本达到试验效果。远距离喷浆机实现了远距离喷射，减少材料运输量，提高了运输效率，实现材料集中码放，减少了经常挪移设备和材料的零星作业施工，整体上优化了生产组织，提高了工作效率。