煤矿井下喷射混凝土减尘降弹技术.pdf
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1、第 1 5卷 第 4期 ( 总第 9 5期 ) 2 0 1 0年 8月 矿 开 采 t l“1 1 i n i ng Te c hn o l o g y V o 1 1 5 N o 4 ( S e r i e s N o 9 5 ) Aug us t 2 01 0 煤矿井下喷射混凝 土减 尘降弹技术 李建民 一,章之燕 ( 1 开滦 ( 集团)有 限责任公 d,河北 唐1 1 f 0 6 3 0 1 8;2 中同煤炭学会岩 学与支护、 I 委员会,北 康1 0 0 0 1 3 ) 摘 要 简要介 绍 了国外混凝土湿喷技术 的应用 ,并分析 了混凝土 喷射过程 中产尘及 回弹影 响因素。结合开滦
2、东 欢坨矿 采用 P C 6 U K型转子式潮喷机和 S X W 系列湿式振 弦捕 尘器 、陶粒土做 骨料 进行喷射混凝土支 护减 尘降弹工艺和特 点。提 出了在进行喷射混凝土 配合 比设 计 时,应对配合 比主要 参数进行分析,掌握参数变化对质量的影响采取有效措施可以控制粉尘和回弹量。 关键词 喷射混凝土;湿喷;减尘降弹;配合比 【 中图分 类号T U 6 4 3 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 6 6 2 2 5 ( 2 0 1 0 )0 4 0 0 5 7 - 0 3 Te c h no l o g y o f Dus t - r e du c t i o n wi t h S p
3、r a y e d Co nc r e t e i n Un de r g r o un d M i ne 煤矿井巷喷射混凝土支护已成为矿井的主要支 护方式和重要工艺环节。但在我国混凝土喷射作业 中,不同程度地存在粉尘大 、回弹率高、质量不稳 定等问题 。作业粉尘已成为矿井生产过程中的主要 尘源之一 ,其危害甚至比瓦斯爆炸 、冒顶 、水灾等 重特大事故造成非正常减员更严重。回弹率高 、材 料浪费严重是锚喷支护作业长期存在 的另一 问题。 据统计 ,采用一般喷射混凝 土装置 ,常规泥 、沙 、 水 的配合 比,矿 山巷 道 喷 射混 凝 土 回弹率 高 达 3 54 0 。 在国外 ,为解决粉尘
4、危害和回弹率问题 ,湿喷 技术得到广泛运 用 ,美 国 c h a l l e n g e公 司开发的挤 压泵送湿喷混凝 土的 回弹率仅为 5 8 ,施工 粉尘量显著减少,抗压咀度达到 2 8 MP a ;德 国生产 的一种双罐式 喷射机使工程作业效 率提高 了 8 0 以上。理论和实践表明 ,湿喷作业能有效降低粉尘 浓度和回弹率 ,提高喷射混凝土的质量 ,但 由于湿 喷机具结构复杂庞大 、操作维修复杂 、后配套设施 ( 混凝土的配料、搅拌等 )不完善等原因 ,在 国内 煤炭行业仍未普遍推广使刚。为解决喷射混凝土支 护 中的粉尘和回弹问题 ,近年来我 国进行了潮喷技 术研究 ,改进喷浆工艺 ,
5、使潮喷工 艺喷射能力提高 了 2 0 ,平均 回弹率和粉尘浓度有较大降低 ( 如 回弹降至 2 0 ,粉尘浓度降低至 2 0 m g I l l ) ,但仍 没有彻底解决锚喷支护回弹和粉尘浓度的问题。 1 混凝土喷射产尘及 回弹分析 采用干喷或一般潮喷方式喷射混凝土时,粉尘 主要在上料 、喷射机旁 、喷头处产牛。上料时的粉 尘是 由于人工开放式作业产生;机旁粉尘则是由于 喷射机结合板和忖板 问磨损造成在该处漏风跑尘。 喷头产生粉尘原因是 :拌合水主要在喷头处与干料 混合 ,水 、料接触时间短 ,水 、料拌合均匀度差 , 未拌合均匀的水 、料混合物即被高压空气输送出喷 出 口,产生剧烈体积膨胀
6、,从而把未润湿的干水泥 粉和 已润湿的湿水泥粉分别吹散成干尘和湿尘 ,湿 尘较快沉降 ,而干尘则在喷头附近形成尘雾 ,由于 界 面张力的影响,微小的于尘表面形成空气膜 。尘 粒越小,空气膜越牢 固。这种空气膜阻碍了水分对 尘粒的湿润和凝聚 ,使得在空气中飘浮的微小于尘 既不易凝聚也不易与水雾碰撞变成湿尘沉降。 大量的资料和实践表明 ,采用干喷或一般潮喷 方式喷射混凝土时 ,影响回弹量的主要因素有 :喷 混凝土配合 比和骨料级配;最大骨料粒径;施工中 对喷射距离 、角度及风量的控制 ;外加剂 、外加材 料 的品种 、掺量及掺加方式。前三项与现场施工有 关 ,后一项 的掺加方式可通过喷射机的结构设
7、计予 以实现 。 2开滦东欢坨矿减尘降弹 2 1工程 概况 开滦东欢坨 矿一 6 9 0 m水平井底 巷道主要岩性 为灰色 、灰 白色的中砂岩和浅灰、深灰色的粉 、细 砂岩 ,主要矿物成分为石英 、长石等 ,次为黑色岩 屑 。巷道涌水量较大,涌水量为 1 5 1 6 m m i n 。巷 道为半 圆拱 形 ,毛 断面 1 9 6 m ,净断 面 1 7 8 m , 地脚深度 5 0 ram,水沟侧地脚深度 2 8 0 m m。采用锚 杆 、钢筋网、喷射混凝土支护形式。 收稿 日期2 0 1 0 0 2 一 O l 作者简介 李建民 ( 1 9 5 7 一 ) ,男 ,河北丰润人 ,教授级高工
8、,博士 ,副总经 理 ,中国煤炭学会岩石力学与支护专业委员会 委员。 5 7 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 总第 9 5期 煤矿 开采 2 0 1 0年 第4期 2 2 设备 配置 工作面采用了 P C 6 U K型转子式潮喷机和 S X W 系列湿式振弦捕尘器 ,其配置设备主要参数见表 1 和表 2 。 表 1 P C 6 U K型转子式潮喷机基本参数 名称 参数 喷射能力 ( m h ) 混合料水灰比 粉状速凝剂添加量( 占水 泥用量 ) 骨料最 大直径 m m 输送管 内径 m m 耗风量 ( m mi n ) 工作压力 MP a 最大输送距离 ( 水平
9、 垂直) m 表 2 S X W 系列湿式振弦捕尘器基本参数 名称 参数 处理风量 ( m h ) 除尘效率 阻力 P a 液气 比 ( L IT I 。) 适用粉尘种类 噪音 d B ( A) 适用粉尘浓度 mg 8 6 0 02 4 4 8 0 ( 系列型号) 9 O 9 8 ( 1 0 1x m 呼吸性粉尘 ,与滤 过风速呈正相关 ) 1 2 0 0 0 0 3 0 0 9 ( 含尘空气 ) 煤 、岩 、铁矿尘 、水泥等亲水性粉尘 8 5 0 2 4 0 0 0( 单位处理风量) P C 6 U K型潮喷机采用 了整体式弹性不粘料料 杯 、弹性不粘结不堵塞出料弯头 、楔销紧固和翻转 铰接
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