PS6I矿用混合型湿喷机及KCL-B仓储式自动上料机的开发应用
2016-10-12王涛
王涛
（山西西山煤电股份有限公司西铭矿，山西太原030052）
PS6I矿用混合型湿喷机及KCL-B仓储式自动上料机的开发应用
王涛*
（山西西山煤电股份有限公司西铭矿，山西太原030052）
根据国家煤矿对喷浆施工的技术要求，湿喷工艺替代传统的干喷工艺是混凝土喷射技术发展的必然趋势，可有效解决干喷混凝土时所存在的工人劳动强度大、作业现场粉尘多、喷射料回弹大、支护强度不高等缺陷。由于上料方式任然为人工上料，西铭矿与河南省煤炭科学研究院有限公司共同研制开发混凝土自动上料机，以便使该机更为合理。介绍了混合型湿喷机解决的关键问题及创新点，并对混合型湿喷机的技术内容进行了阐述。
湿喷工艺；自动上料机；混合型湿喷机
1 开发使用背景
根据国家煤矿对喷浆施工的技术要求，干喷工艺必须禁止使用，西山煤电集团公司从2011年起准备推行矿用混凝土湿喷工艺。混凝土湿喷工艺虽然已在高铁、公路等的隧道支护中得到广泛应用，但到目前为止，在矿用混凝土湿喷工艺方面并没有统一的国家标准或行业标准，也没有任何一种矿用湿喷设备在国内煤矿行业占据压倒性的使用量。西铭矿试用了众多厂家的矿用湿喷机，这些矿用湿喷机各有特色，其中，河南省煤炭科学研究院有限公司研制的一款混合型湿喷机型，较为合理，但其上料方式任然为人工上料方式，职工的劳动强度较大。鉴于此，西铭矿与河南省煤炭科学研究院有限公司共同研制开发混凝土自动上料机，以便使该机更为合理。
2 项目研究的主要内容
根据煤矿井下的特殊环境和情况，要求湿喷设备在实现湿喷3大技术指标的基础上满足特殊的要求：
（1）必须结构紧凑，布局合理。
（2）操作简单，可靠性高。
（3）湿料摩擦大，耐磨性要求高。
（4）喷射连续性好，不能堵管。
（5）体积合理，方便井下运输。
（6）根据湿喷设备设计合理的湿喷工艺参数。
其中耐磨性、喷射的连续性和喷射工艺，是湿喷技术在煤矿井下运用时急需解决的瓶颈问题。而我矿PS6I型矿用混合型湿喷机组的应用解决了这一难题。
3 解决的关键问题及创新点
（1）采用KDL-6型带式自动上料机实现砂子、石子、水泥、速凝剂等喷浆用料的自动定比供给。
（2）PS6I型矿用混合型混凝土湿喷机组是为新型矿用混合型湿式喷射混凝土工艺而研制配套的专用设备，该套产品主要有仓储式自动上料机、喷射机、制浆机、输浆泵（水泥输送设备）及辅助管路构成，其中输浆泵和喷射机集成为一体。其工作原理是输浆泵将水泥制浆机搅拌好的水泥浆输送至水泥浆管路，喷射机将砂石拌合料输送至砂石拌合料输送管路，两者在合并机构内，利用高压风完成混凝土的混合、搅拌，最后从喷头喷射出去，实现了湿喷的远距离输送（70m）。
（3）采用湿喷技术降低了工作面粉尘。
4 详细技术内容
PS6I型混凝土喷射机是煤矿等行业的井下进行混凝土湿喷的专用设备，主要是由仓储式自动上料机、喷射机、制浆机、输浆泵（水泥输送设备）及辅助管路构成，其中输浆泵和喷射机集成为一体（图1）。
仓储式自动上料喷浆机组由行走轮对、底盘、储存仓、双料斗加料机构、隔爆型油冷式电动滚筒、转向滚筒、压带装置、阻燃胶带、湿式喷浆机、机尾滚筒、中部支撑托辊、防爆控制开关等组成。
图1 混合型湿喷机外形结构图
底盘呈直线排列其上固定安装湿式喷浆机、胶带运输机卸载段、双料斗加料机构、防爆控制开关、压带轮、胶带运输机水平段和若干个储存仓、机尾换向滚筒。
双料斗加料机构通过支撑架安装在底盘上，并排安装有2个底部设有出料管的加料斗，其内分别装填添加剂和速凝剂。每个加料斗内设有下料螺杆轴一根。下料螺旋轴上端安装一链轮，下端在出料管内的轴承座内固定，两个螺旋轴通过铰接链条由同一台电机减速器驱动。由于轴上的链轮大小不同，可实现两轴不同的定比传动，从而实现添加剂和速凝剂的给量控制。
每个储存仓的底端开有出料口，出料口由数个活动式抽板封挡组成，抽掉任一段储存仓的活动式抽板，仓内砂石料通过自重由出料口落到皮带上。第一段储存仓前挡板下端开设一个出料窗口并安装一个调节控料挡板。当挡板向下调节时，即可调整挡板与皮带之间的距离（即控制砂石的出料高度），从而控制胶带上的砂石输出量。
底盘的另一功能是作为胶带运输机的钢架。设有由水平胶带输送段和提升上料段构成的胶带输送机构。胶带输送机构的水平输送段位于双料斗加料机构的出料管和储存仓的活动式抽板的下方。
底盘的最前端设有湿式喷浆机。胶带输送机提升上料段的卸载滚筒位于湿式喷浆机入料口的上端，可为湿式喷浆机连续提供配比好的混凝土原料。
整机外形尺寸为长16.2m、宽0.95m、高1.8m。仓储式自动上料机每小时供给砂石量为6m3。
5 社会经济效益
5.1经济效益分析
（1）每班节约2～3人，人均一年平均7万元工资计算，每年每面可节约人工工资20多万元。
（2）减少回弹25%，每班喷浆16m3，可节约4m3混凝土，每年330×4=1320（m3）混凝土，按60元/m3计算，每年节约近8万元的成本投入。
5.2社会效益
粉尘浓度大幅度降低，保护了工人的身体健康，摆脱了多年了矽肺病对工人健康带来的痛苦和灾难，使开拓喷射施工方式有了根本性的改变。湿喷混凝土强度从水灰比控制准确，水泥水化充分，同时由于一次性的喷层厚度比干喷大幅度提高（可达100mm以上），容易达到喷层的设计厚度要求。因此喷射混凝土的强度、喷层厚度和混凝土的密实度、表面平整度都有了可靠的保证，支护质量大大提高，巷道施工安全就有了保证。
5.3应用效果及推广前景
适用于煤矿井下开掘工作面喷浆作业。
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U643
B
1004-5716（2016）10-0157-02
2015-12-23
2015-12-25
王涛（1974-），男（汉族），山西沁县人，工程师，现从事矿山机电的技术工作。
