湿式喷浆在新巨龙公司掘进巷道的应用

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  摘 要:根据新巨龙公司推广应用湿式喷浆技术,总结湿喷机的施工工艺、流程及湿喷的效果,及配套设备的安全技术措施,为进一步推广使用湿式喷浆进行了探索。
   关键词:锚带网+喷浆、湿式喷浆
  
  一、概述
   山东新巨龙能源有限责任公司位于山东省菏泽市巨野县龙固镇,矿井地质储量16.83亿吨,可采储量5.1亿吨,设计生产能力600万吨/年,实际装备能力达到1000万吨/年。矿井于2009年年底由基建矿井转变为生产矿井,由于每年巷道开拓量比较大,在主进回风准备巷道支护方式主要为“锚带网(索)+喷浆”支护方式,然而作为掘进锚喷支护重要环节的喷浆技术仍不能令人满意,目前的巷道混凝土喷浆作业存在诸多问题,以往,矿井巷道喷浆主要是潮喷,对员工的身体健康造成了极大的伤害,2010年以来,公司大力推广湿式喷浆,科学的混凝土喷浆工艺方法与完备的混凝土喷浆装备不但能够使生产过程最大限度地实现机械化,提高生产效率,减轻劳动强度,更重要的是它将提供一种无污染或少污染的喷浆作业环境与理念,造福广大矿工。
  
  二、使用设备
   2.1、矿用新型泵送柱塞式湿喷机
  整机装备重约2吨,外形尺寸(长*宽*高):2000*1200*1400mm,允许最大骨科粒径不大于8-10mm;
   2.2、JZM350型自落式搅拌机
   使用ZL-15型铲车向搅拌机上料,经搅拌机搅拌不小于100s,倾入湿喷机内,通过机械操作手喷浆。
   2.3、ZL-15型铲车
   使用ZL-15型铲车向搅拌机上料。
  
  三、喷射砼施工方法及工艺要点
   3.1、待喷面处理:
   检查待喷面尺寸、几何形状是否符合设计要求;拆除待喷射面影响喷射作业的障碍物,对不能拆除者加以保护;为保证施工质量和施工作业安全,施工前喷射面进行如下处理:清除浮面和有害的粘着的杂物等;有涌水的地方要做好排水;喷射面吸水性较强时要预先洒水;凡设有加强钢筋或铁丝网时,为了不致反弹,要将钢筋或铁丝网牢固地固定在喷射基层面上。
   3.2、湿喷料配比原则:
  每立方米混凝土的重量一般为2350kg(工艺要求,现场实际1650kg,其中砂、石子、水1300kg,水泥350kg)。混凝土中水泥、石子和砂的配比为1:1.5:2.25(重量比),水灰比为0.44(每立方米混凝土中水的加量为200kg)。骨料过筛,最大直径绝对不要超过8-10mm,防止堵泵。
   辅料:为了保证混凝土的性能还需要在混凝土中添加水化控制剂、减水剂和速凝剂,作用与用量:
   (1)减水剂:作用是减少水灰比(减少水的用量),保证混凝土的流动性和可泵送性。其添加量一般为水泥重量的1%配料。
   (2)水化控制剂:作用是控制水泥的的过早水化(水泥变硬),保证混凝土长时间存放而不变硬且具有可喷射性。其添加量一般为水泥重量的0.3%-0.7%配料。
   (3)速凝剂:作用是保证喷射出的混凝土快速凝固,从而保证混凝土的初凝时间,减少混凝土的反弹率。其添加量一般为水泥重量的4%-6%配料。
   3.3、射砼:
   采用湿式喷浆机喷射,将已加水拌和好的混凝土拌和料压送至喷嘴处,利用压缩空气将速凝剂助推喷出。湿式喷射机的工作风压以大于0.4MPa为宜,以利于克服拌和好的砼在管道内流动的阻力。
   喷头与受喷面的距离以1.5~2.0m较为适宜。喷射时喷头与受喷面保持垂直,若受喷面被钢筋网覆盖时,可将喷头稍加倾斜,但不宜小于70°。如果喷头与受喷面的角度太小时,会形成砼湿料在工作面上的滚动,产生出高低不平的波形喷面,增加回弹量,影响喷射砼的质量。喷射路线应自下而上,呈“S”形运动。
   一次喷射厚度太薄,集料易回弹;一次喷射厚度太厚,易出现喷层下坠、流淌,或与岩面之间出现空壳。因此,一次喷射厚度一般不小于集料粒径的两倍,以减少回弹率。作业面的气温以15℃以上为宜。
   当喷射砼设计厚度大于一次喷射厚度时,应分层进行喷射。两次喷射的最小时间间隔,在常温(15~20℃)条件下,掺速凝剂或用喷射水泥、双快水泥等速凝水泥时,为15~20min。当间隔时间超过2h,复喷前应喷水湿润。
   为使水泥充分水化,减少和防止收缩裂缝,在喷射砼终凝后即开始洒水养护。养护时间和洒水次数,取决于水泥品种和空气湿度,在任何情况下,养护时间不小于7d。
   3.4、施工组织及工艺流程
   湿式喷浆人员分配:每班安排4人进行喷浆,进入工作地点,先安排1人检查湿喷机的完好情况,管子的畅通情况,同时安排2-3人对湿喷地点的管路、电缆、风筒等进行保护。由作业人员按一定配合比将水泥、砂、石子、水放搅拌站进行搅拌,搅拌后把喷浆料运至施工地点,第一罐三人进行装罐,抱喷头人员负责将管路接好,理顺管路,然后一人抱喷头,一人开机,另外两人向搅拌机内装砂石料及水泥,重复进行搅拌。
  
  四、湿喷作业系统的基本操作
   4.1、喷射前
   1)检查喷射现场是否具备稳定的风、电、水等,并不受其他作业影响和不影响其他作业施工;
   2)检查湿喷机开关停在中间位置,整机牢固稳定,电路、风路等管路连接完整、准确、可靠;
   3)检查搅拌机、湿喷机料斗等处,做到包括角落在内的区域无大块石子、水泥结块等,如有附着物,一定做到清除后方可进行装料搅拌,防止湿润后掉落堵管;
   4)试验铲车是否能正常运行,有误设备故障;
   5)预先搅拌20L左右水泥净浆或者准备润湿管道用水;
   6)为应对出现的堵管问题,喷浆现场提前准备:螺丝刀、扳手、管钳、铁锤,细铁棍等维修和清理堵管用工具;
   7)检查润滑油、液压油等是否满足喷浆要求;
   8)检查运送喷浆料质量,质量不合格不得勉强使用,骨料原则上不超过6mm,上料工严格按配比上料。
   4.2、湿喷机启动与关停
   1)完成以上检验工作,检查无误后开机,保持湿喷机放空运行,检查运行正常后,开始用水泥净浆或水提前润湿管道,并开始拌料;
   2)试验时,先开铲车进行上料,然后运行搅拌机拌料,后运行湿喷机进行湿喷作业。
   3)湿喷时,开启风路,并开启液体速凝剂开关,控制速凝剂流量符合配比要求;
   4)湿喷结束后,先关掉湿喷机电源,再将速凝剂开关关闭,2分钟后关掉所有风源;
   5)清洗工作:
   ①湿喷结束后(或许要临时停机30min以上时间时),必须对所有管路及料斗、搅拌机等进行全面清洗;
   ②搅拌机、湿喷机料斗、铲车铲斗可以用高压水管冲洗的办法进行,并及时开启料斗下方放水口;
   ③清洗完料斗后关闭放水口,灌装足够量清水,将清洗球塞入管内,开机打水,直到清洗球随水流出管道为止;
   ④检查所有清洗工作是否到位,坚决避免管道、湿喷机、搅拌机的任何结渣现象。
   4.3、异常故障的处理
   1)堵管
   ①工作工程中,操作手及时查看设备的工作压力并通过湿喷机声音和料斗下料情况观察是否堵管,如果压力表压力达到临界值,或者机器出现憋压声音,或者看到料斗下料速度降低,应及时作出堵管判断;
   ②发生堵管时应立即关闭速凝剂开关,并将湿喷机做反运行操作,然后停泵,关闭风源;
   ③检查料斗下方到变径管位置是否有异常,卸开相关管道分别检查,并进行清理;
   ④确保清理完毕,检查无误后,按开机顺序开机;
   2)检修、维护工作
   ①包括处理堵管在内的所有维修、维护和保养工作,都应该在停机状态甚至需要切断总电源的状态下进行;
   ②操作者感到设备运转异常后,应及时停机,直到找到原因,并确认不影响机器正常运转后方可启动运行;
   ③在所有喷射操作,或者维修过程中,严禁对设备内部易损零件用蛮力敲打,并注意拆卸后及时安装,保证设备的安全、完整运行;
   ④遇到处理难度大的问题,可以及时与设备供应商联系,共同商讨维修问题;
   ⑤建立喷浆作业台帐,及时记录喷浆机、搅拌机工作状态。
   3)喷浆机清理步骤
   ①拆开弯管后面的管路;
   ②彻底清理弯管、料斗和搅拌机中余料,并且此时要切换湿喷机正反泵运转,以保证S管内部余料打出,并得到及时清洗。搅拌机中不得留有边角余料及结块料;
   ③检查打开管道确认清洗干净后,封闭料斗下部清洗口,放入足够清水,将清洗球塞入打开管道;
   ④封闭管道,将湿喷机开机泵送清水开始清洗机器和管道,此时可保持喷头处继续喷浆一段时间,直到喷射处出料非常少时,暂停湿喷机,摘掉喷头,开机继续泵送直到清洗用海棉球打出;
   ⑤结束管道清洗工作,开压缩风,将喷头进行风吹;
   ⑥检查无误后清洗工作结束。
  
  五、施工安全措施
   5.1、施工安全措施
   5.1.1施工前、施工过程中严格执行“敲帮问顶”制度。敲帮问顶工作必须遵守下列规定:
   (1)应有两名有经验的人员担任这项工作,一人敲帮问顶,一人观察顶板和退路,敲帮问顶人员应站在安全地点,观察人应站在找顶人的侧后方,并保证退路畅通。
   (2)敲帮问顶应从有完好支护的地点开始,由外向里,先顶部后两帮依次进行,敲帮问顶范围内严禁其它人员进入。
   (3)敲帮问顶人员应带手套,用长工具敲帮问顶时,应防止煤矸顺杆而下伤人。
   (4)顶帮遇有大块断裂煤矸和煤矸离层时,应首先根据实际情况支设临时支护,保证安全后,再顺着裂隙层理敲帮问顶,不得强挖硬刨。
   (5)施工时先观察顶板浆皮开裂情况,顶板浆皮开裂未处理合格之前,严禁在下面进行施工,处理浆皮每2m为一个循环,施工完一个循环后方可进行下一个循环,严禁反程序施工。
   5.1.2喷浆开始前,应完善好喷浆专用管路,并用专用接头连接,固定牢固,用专用吊挂钩吊挂在巷道一侧,严禁落地。
   5.2、搅拌机操作时注意事项:
   5.2.1搅拌机使用前应对搅拌机电动机、各工作构件、工作装置、制动器进行检查、紧固,合格无问题后方可开始作业;
   5.2.2作业前,应将搅拌机空载运转,看搅拌机转动方向是否正确、是否有冲击抖动或异常噪音,有问题立即处理;
   5.2.3作业前应进行料斗提升试验,确保离合器、刹车灵活可靠;
   5.2.4搅拌机作业时,当料斗升起严禁任何人在料斗下停留或通过,需检修料斗时,必须用铁链或插销将料斗锁住;
   5.2.5搅拌机在施工地点移动或运输时,应将料斗提升至上止点,并用保险铁链或插销锁住。
   5.2.6混凝土搅拌机启动后,应使搅拌筒达到正常转速后进行上料,上料后要及时加水;添加新料必须先将搅拌机内原有的混凝土全部卸出后才能进行。不得中途停机或满载荷时起动搅拌机,反转出料时除外。
   5.2.7在混凝土搅拌机使用中,切勿使砂石落入机器运转部分中去,以免使运转部件卡住损坏。上料斗提升后,斗下不能有人通过或停留,以免制动器失灵发生意外事故。如必在斗下检修或进行清理工作时,强行停机并将上料斗用保险链条拉牢。
   5.2.8搅拌作业中,如发现故障不能继续运转时,应立即切断电源,将搅拌筒内的混凝土清除干净,然后进行检修。
   5.2.9搅拌作业后,应对搅拌机进行全面清洗,操作人员如需要进入筒内清洗时,必须切断电源,设专人在外监护,或卸去熔断器并锁好电闸箱,然后方可进入。
   5.2.10清理滚筒时上料斗的摇把应用销子固定,以免人进入简内清理时,身体碰触摇把使料斗提升,发生挤压事故。
   5.3、铲车操作时注意事项:
   5.3.1铲车升降、前进、后退等动作都应鸣笛通知配合作业人员,严禁任何人在升降臂下逗留、通过或作业;
   5.3.2铲车装修混合料时要应用低档行驶,升降混合料时要将车轮制动,升降机要先后仰、后提升;先下降、后前倾。
   5.3.3铲车移动或提升要平稳,不得猛踩加速板;
   5.3.4铲车运行时,除驾驶室外,其余地方禁止乘人;
   5.3.5铲车作业期间,铲车周围严禁无关人员逗留或作业,有人员通过时必须首先停止铲车并制动,待人员通过并安全后方可作业。
  
  六、总结
   1、通过比较,湿喷能有效的降低回弹料,能比潮喷降低60%左右。湿喷因一次喷层厚,可以减少达到设计喷层厚度的次数,简化工序从而提高施工速度。
   2、湿喷工艺降低了机旁和喷嘴外的粉尘浓度,大大降低了对工人健康的危害。
   3、湿喷较潮喷喷射混凝土强度能提高20%左右,支护质量得以提高,巷道施工安全能得到更有效的保障。
   4、湿喷机作业时,设备、操作及维修比较复杂,不及潮喷机方便。
   5、湿喷对喷浆材料的配合比、水灰比以及物料的流动性、风压等现场条件和操作人员的要求都比潮喷严格。
  
  作者简介:
  曹晓静 ,男 。 出生年份:1985年1月11日,毕业学校(学位):华北科技学院(学士),现在单位:新巨龙能源有限责任公司; 职务:技术区长 职称:助理工程师。
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