CN101915109B - 一种降尘减弹的混凝土喷射方法 - Google Patents

一种降尘减弹的混凝土喷射方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于煤矿巷道支护工程的喷浆作业,尤其是一种降尘减弹的混凝土喷射方法。将水泥、黄沙、石子加水潮拌形成混凝土骨料,并采用气雾除尘枪在混凝土拌料过程中呈雾状加水,同时将安尔特添加剂加入清水并加以搅拌,形成添加剂溶液,分别利用干式喷浆机和气动隔膜泵将配制好的混凝土骨料和添加剂溶液输送至混凝土喷枪,在混凝土喷枪内按照比例混合后喷射出去。该方法可以有效降低粉尘浓度、减少回弹率,并且工艺简单、易于操作。

Description

一种降尘减弹的混凝土喷射方法
技术领域
本发明涉及用于煤矿巷道支护工程的喷浆作业,尤其是一种降尘减弹的混凝土喷射方法。
背景技术
喷射混凝土是借助喷射机械,利用压缩空气或其他动力,将按一定比例配合的拌合料,通过管道输送并以高速喷射到受喷面(岩面、模板、旧建筑物)上的一种作业方式,是煤矿巷道支护作业的重要组成部分,它能够对架棚支护的巷道进行壁后充填,使支架均匀承载,还可以填补凹凸不平的围岩表面,避免应力集中,同时还能有效防止支护构件因裸露在空气中而被氧化。喷射混凝土作业具有灵活、快速、高效、安全和经济等优点,但是也存在很多问题:(1)粉尘控制效果很不理想。虽然存在不少控制粉尘的技术手段,但由于煤矿井下环境的复杂性、恶劣性、特殊性,煤矿粉尘的严重性,目前为止,单一及组合的技术途径都无法有效降低煤矿井下粉尘。一般情况下喷浆作业时巷道粉尘浓度即可达150mg~200mg/m3以上,作业过程中机旁和上料处粉尘浓度甚至可达到500mg~1000mg/m3以上,远远超出国家标准的10mg/m3,较高的粉尘浓度严重污染了工作环境,给矿工的健康和煤矿安全生产带来十分不利的影响。(2)混凝土喷射工艺仍不完善。传统的干式喷浆工艺是将水泥、黄沙、石子、干粉状速凝剂等原材料按比例混合后放入喷浆机机料仓,用喷浆机压送到喷头处,再在喷头处与高压水混合后喷射出去。这种喷浆工艺易产生大量粉尘,且回弹率较大、喷浆质量较差。虽然也有***和湿喷等工艺革新,但***工艺无法解决喷射机旁和上料处的严重粉尘问题;湿喷工艺由于设备结构复杂庞大、操作维修复杂、配套设施不完善、施工操作较吃力等原因,在国内煤炭行业仍未推广使用。目前,国内应用最普遍的仍是干喷工艺。(3)高回弹率的问题未能解决。受井下环境、施工工艺和施工条件所限,干粉速凝剂在混凝土材料中的比例无法保证;即使严格按照比例添加干粉速凝剂,混凝土粘结力仍不足,喷射过程中的反弹率仍然很高,一次喷层厚度仅为50mm左右,往往需要二次复喷才能满足支护要求。对于此问题,国内外还没有有效的解决办法。
发明内容
为了解决目前巷道混凝土喷射支护作业中存在的问题,本发明提出了一种降尘减弹的混凝土喷射方法,该方法可以有效降低粉尘浓度、减少回弹率,并且工艺简单、易于操作。
本发明解决其技术问题所采用的具体方案是:将水泥、黄沙、石子加水潮拌,形成混凝土骨料,并采用气雾除尘枪在混凝土拌料过程中呈雾状加水,同时将安尔特添加剂加入清水并加以搅拌,形成添加剂溶液,分别利用干式喷浆机和气动隔膜泵将配制好的混凝土骨料和添加剂溶液输送至混凝土喷枪,在混凝土喷枪内混合后喷射出去。
该降尘减弹的混凝土喷射方法的有益效果:
(1)能够显著降低作业过程中的粉尘浓度;所采用的气雾除尘枪在混凝土拌料过程中呈雾状加水,起到良好的除尘效果;混凝土骨料预先配制成潮湿状态,可明显降低喷浆过程中的粉尘浓度、改善井下作业环境。原有注浆工艺作业过程中粉尘浓度为150mg/m3,使用本发明喷射混凝土时的粉尘浓度仅为24.1mg/m3,粉尘浓度降低约为80%;
(2)按比例添加速凝剂。利用气动隔膜泵将安尔特溶液严格按比例混合后加入混凝土骨料,能保证速凝剂按比例计量添加,彻底解决了传统工艺速凝剂与混凝土骨料混合不均的问题;
(3)可有效减少回弹率。选用的新型添加剂具有粘聚性好、凝结时间短、有效期长的特点,能够有效减少回弹率。本发明喷射混凝土的回弹率为8%,不到现有工艺的1/3,材料浪费降低约70%左右,大幅减少了喷浆时物料的回弹量,节约了巷道的支护成本;
(4)使用矿用干粉速凝剂喷浆时一次喷浆厚度仅为50mm左右,而在使用安尔特新型喷射混凝土外加剂喷浆时,一次喷浆厚度由原来的50mm增加到100mm以上,不仅减少了材料的浪费、改善了工人的工作环境,而且省去了复喷这道工序,提高了施工进度,极大地改善了喷浆支护的效果;
(5)与传统工艺相比,只是增加了一台气动隔膜泵、一个配液容器,其他设备不变,保持了传统的喷浆工艺适应性高、使用度广、安全、高效的特点;工艺简单,容易操作。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明:
图1是本发明的施工工艺示意图。
图中:1.清水,2.安尔特添加剂,3.配液容器,4.送液管路,5.气动隔膜泵,6.混凝土骨料,7.气雾除尘枪,8.干式喷浆机,9.送浆管路,10.调液阀门,11.调浆阀门,12.混凝土喷枪。
具体实施方式
将水泥、黄沙、石子加水潮拌形成混凝土骨料6,同时将安尔特添加剂2加入清水1并加以搅拌,形成添加剂溶液,分别利用干式喷浆机8和气动隔膜泵5将配制好的混凝土骨料6和添加剂溶液输送至混凝土喷枪12,在混凝土喷枪12内混合后喷射出去。
在施工中,首先做好喷浆作业前的相关准备工作;再用高压水将巷道岩面冲洗干净;然后配液、拌料;最后启动泵机,进行喷射工作。具体步骤如下:
步骤一、清理喷射现场的矸石杂物,将配液容器3、气动隔膜泵5、干式喷浆机8以及送液管路4及送浆管路9安设在巷道围岩稳定的安全地点,并接好风、水管路,保证输料口的送浆管路9要平直不得有急弯。
步骤二、用高压水清洗巷道岩面,将浮尘冲刷干净。
步骤三、配混凝土骨料6,混凝土骨料6包括水泥、砂子和石子,混凝土骨料6的重量配比为:水泥∶砂∶石子=1∶2∶2,在混凝土骨料6的配制过程中,把气雾除尘枪7调至最细密的雾状,覆盖在骨料6上方500mm处,直至配料过程结束,以混凝土骨料6保持潮湿状态为宜,并以不影响干式喷浆机8输送混凝土骨料6为准。
步骤四、将安尔特添加剂2倒入配液容器3中;然后向配液容器3中加入清水1,其质量比为:安尔特添加剂∶清水=3∶25,安尔特添加剂2的掺和量按喷射混凝土中水泥重量的2%~4%计算;加水后立即加以搅拌,放置20min后再搅拌一次方可使用;然后将气动隔膜泵5的有过滤器的一端放入配液容器3中。
步骤五、启动干式喷浆机8,并同步启动气动隔膜泵5,安尔特溶液通过送液管路4,混凝土骨料6通过送浆管路9运送至混凝土喷枪12,通过调液阀门10和调浆阀门11调整水灰比在0.3以下的最佳控制点,手持混凝土喷枪12分段按自下而上、先墙后拱的顺序,对巷道岩面进行喷射,喷射时喷头尽可能垂直于受喷面,夹角不小于70°,喷射时,喷头运行轨迹应呈螺旋形,按直径200mm~300mm、一圆压半圆的方法均匀缓慢移动。
步骤六、喷射作业完成后,关闭相关设备,清洗设备和管路。
所用安尔特添加剂2的组成重量比例为:作为速凝剂的二羟基酒石酸钠24%,作为增强剂的硫酸钠70%,作为稳定剂的硫酸铁1%,作为分散剂的表面活性剂4%。
所用喷射的混凝土骨料6的标准为:水泥:P.O 42.5,石子:最大粒径=5mm,砂子:中砂。

Claims (6)

1.一种降尘减弹的混凝土喷射方法,其特征在于:将水泥、黄沙、石子加水潮拌形成混凝土骨料(6),并采用气雾除尘枪(7)在混凝土拌料过程中呈雾状加水,同时将安尔特添加剂(2)加入清水(1)并加以搅拌,形成添加剂溶液,分别利用干式喷浆机(8)和气动隔膜泵(5)将配制好的混凝土骨料(6)和添加剂溶液输送至混凝土喷枪(12),在混凝土喷枪(12)内混合后喷射出去;其中安尔特添加剂(2)的组成是:作为速凝剂的二羟基酒石酸钠24%,作为增强剂的硫酸钠70%,作为稳定剂的硫酸铁1%,作为分散剂的表面活性剂4%。
2.根据权利要求1所述的一种降尘减弹的混凝土喷射方法,其特征在于:清理喷射现场的矸石杂物,将配液容器(3)、气动隔膜泵(5)、干式喷浆机(8)以及送液管路(4)及送浆管路(9)安设在巷道围岩稳定的安全地点,并接好风、水管路,保证输料口的送浆管路(9)要平直不得有急弯。
3.根据权利要求1所述的一种降尘减弹的混凝土喷射方法,其特征在于:用高压水清洗巷道岩面,将浮尘冲刷干净。
4.根据权利要求1所述的一种降尘减弹的混凝土喷射方法,其特征在于:配混凝土骨料(6),混凝土骨料(6)包括水泥、黄沙和石子,混凝土骨料(6)的重量配比为:水泥∶黄沙∶石子=1∶2∶2,在混凝土骨料(6)的配制过程中,把气雾除尘枪(7)调至最细密的雾状,覆盖在混凝土骨料(6)上方500mm处,直至配料过程结束,以混凝土骨料(6)保持潮湿状态,并以不影响干式喷浆机(8)输送混凝土骨料(6)为准。
5.根据权利要求1所述的一种降尘减弹的混凝土喷射方法,其特征在于:将安尔特添加剂(2)倒入配液容器(3)中;然后向配液容器(3)中加入清水(1)的质量比为:安尔特添加剂∶清水=3∶25,安尔特添加剂(2)的掺和量按喷射混凝土中水泥重量的2%~4%计算;加水后立即加以搅拌,放置20min后再搅拌一次方可使用;然后将气动隔膜泵(5)的有过滤器的一端放入配液容器(3)中。
6.根据权利要求1所述的一种降尘减弹的混凝土喷射方法,其特征在于:启动干式喷浆机(8),并同步启动气动隔膜泵(5),安尔特溶液通过送液管路(4),混凝土骨料(6)通过送浆管路(9)运送至混凝土喷枪(12),通过调液阀门(10)和调浆阀门(11)调整水灰比在0.3以下的最佳控制点,手持混凝土喷枪分段按自下而上、先墙后拱的顺序,对巷道岩面进行喷射,喷射时喷头尽可能垂直于受喷面,夹角不小于70°,喷射时,喷头运行轨迹应呈螺旋形,按直径200mm~300mm、一圆压半圆的方法均匀缓慢移动;喷射作业完成后,关闭相关设备,清洗设备和管路。
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