【正文】 中國礦業(yè)大學 09 屆本科生畢業(yè)設計 1 緒論 錨噴支護在煤礦巷道支護中，獲得愈來愈廣泛的應用。錨噴支護的發(fā)展，同時促進了噴射混凝土技術(shù)與機具的研究與發(fā)展。由早期噴射水泥砂漿，發(fā)展到干式噴射混凝土、潮式噴射混凝土和濕式噴射混凝土。相應開發(fā)了干噴機、潮噴機和濕噴機。由于噴射混凝土技術(shù)先進、經(jīng)濟合理、安全可靠，其應用范圍日趨擴大。 為充分發(fā)揮噴漿機的效能，改善作業(yè)環(huán)境，減輕工人勞動強度，提高噴射混凝土的質(zhì)量，降低成本，我國非常重視機械化配套設備的研制。噴射混凝土機械正向著高效、安全、環(huán)保、實用和自動化方向發(fā)展。 混凝土噴漿機的概述 混凝土噴漿機（ shotcrete machine）利用壓縮空氣將混凝土沿管道連續(xù)輸送，并噴射到施工面上去的機械。分干式噴漿機和濕式噴漿機兩類，前者由氣力輸送干拌合料，在噴嘴處與壓力水混合后噴出；后者由氣力或混凝土泵輸送混凝土混合物經(jīng)噴嘴噴出。廣泛用于地下工程、井巷、隧道、涵洞等的襯砌施工。 在國外，端士阿利瓦（ ALIVA）公司于 1992 年研制出干式轉(zhuǎn)子式混凝土噴漿機。 1947 年，聯(lián)邦德國 BSM 公司研制成雙罐式干式混凝土噴漿機。以后，英國，前蘇聯(lián)，日本等相繼研制出各種干式混凝土噴漿機。 我國從 60 年代開始著手研制混 凝土噴射設備。先后研制出冶建 65 型（冶金工業(yè)部建筑研究院）， PH3074 型（揚州機械廠）， HLP701 型（煤炭科學研究院）等各種干工混凝土噴漿機。 全套圖紙，加 153893706 干式 混凝土噴漿機 的主要優(yōu)點是 : 輸送距離長，設備簡單，耐 用。但由于它是使干拌和混凝土噴嘴外與水混和，故而施工粉塵，回彈均較大，干噴作業(yè)產(chǎn)生的粉塵危害工人健康，尤其是窗小巷道工程中。粉塵污染更為嚴重。 從 60 年代起在，在西方發(fā)達國家中，濕噴技術(shù)開始逐漸推行，各種濕式 混凝土噴漿機 也陸續(xù)開發(fā)出來，所謂濕噴，其基本原理是將加水攪拌好的成品混凝土加入濕式噴漿機，輸送至噴嘴處，經(jīng)摻加速凝劑后形成料束噴至施工面。 混凝土噴漿機的 現(xiàn)狀 : 中國礦業(yè)大學 09 屆本科生畢業(yè)設計 2 雙罐式噴漿機以 WG225 型 , 冶建 65 型為代表 , 由受料斗、上下罐體 , 上下鐘形閥等撥料機構(gòu)、氣控裝置、油水分離器和車架組成 (圖 1) 。上罐體的上口與受料斗連結(jié) , 其上口的開閉由上鐘形閥控制 , 上、下罐連接在一起。其下口開閉由下鐘形閥控制 , 其底面由撥料機構(gòu)相連 , 撥料機構(gòu)由分配盤和蝸輪、蝸桿減速器組成。工作原理 : 關閉下鐘形閥 , 打開上鐘形閥 , 裝料斗的拌合料落入上罐。關閉上鐘形閥 , 上罐充氣 , 待上下罐氣壓平衡 , 下鐘形閥自動打開 , 拌合料落入下罐。上下罐交替落料 , 供噴漿機連續(xù)噴射 , 噴射生產(chǎn)能力 4 m3/ h , 骨料 粒徑Φ 25 mm , 工作風壓 016 MPa , 電動機功率 3 kW。這種噴漿機上、下罐交替連續(xù)出料 , 工作穩(wěn)定可靠 , 性能良好 , 輸送距離長 , 只是體積大 , 笨重 , 操作費力 , 有反風、粉塵較大 , 立井噴射使用較多。 圖 1 雙罐式混凝土噴漿機 1 — 受料斗 。 2 — 上罐體 。 3 — 下罐體 。 4 — 上鐘形閥 。 5 — 下鐘形閥 。 6 — 分配盤 。 7 — 上鐘形閥氣缸 。 8 — 下鐘形閥氣缸 。 9 — 控制閥 。 10— 喉管 。 11— 噴漿機進風管 。 12— 速凝劑注入管 。 13— 速凝劑罐風閥門 。 14— 輸料管 。 15— 電動機 。 16— 油水分離器 。 A— 接壓力繼電器 螺旋輸送式混凝土噴漿機 螺旋輸送式噴漿機以 LHP2701 型、 KHP230G型、 PS21 型為代表。以其體積小 , 重量輕 , 裝料點低 , 結(jié)構(gòu)簡單而著稱。螺旋式噴漿機由料斗、螺旋軸輸送口、錐體管、電動機減速器、車架、輸送軟管和噴槍組成 (圖 2) 中國礦業(yè)大學 09 屆本科生畢業(yè)設計 3 圖 2 螺旋輸送式混凝土噴漿機。 1 — 料斗 。 2— 套筒 。 3— 錐體 。 4— 中空螺旋軸 。 5— 螺旋葉片 。 6— 活接頭 。 7— 電動機 。 8 — 減速機 。 9— 車架 其工作原理是 : 由裝入料斗的拌合料在 電機驅(qū)動下 , 經(jīng)減速器帶動螺旋軸旋轉(zhuǎn) , 螺旋軸的螺旋葉片帶動混凝土拌合料到錐體管 , 壓縮空氣經(jīng)油水分離后 , 進入螺旋輸送軸軸心 , 在錐體管處因體積突然減小而造成負壓 , 使螺旋葉片帶來的拌合料受到兩個推動力作用 , 一是負壓吸走 , 二是螺旋葉片推動輸送軟管輸送 , 經(jīng)噴槍加水攪拌而噴射到巖面 , 該機噴射能力為 3～ 5 m3/ h 。這種噴漿機的主要問題是螺旋葉片磨損嚴重 , 需經(jīng)常更換 , 曾經(jīng)試焊硬質(zhì)合金、碳化等 , 但問題仍不能很好解決 , 尚不能成為成熟產(chǎn)品 , 因而改產(chǎn)轉(zhuǎn)子式噴漿機。 鼓輪式混凝土噴漿機 鼓輪式噴漿機是陜西建工局機具研究所開發(fā)研制的。它以 GHP2250 為代表機型 , 1975 年在銅川基建公司二處施工的下石節(jié)煤礦進行工業(yè)性試驗 , 獲得較好效果。該機由料斗、鼓輪、傳動機構(gòu)和電動機組成。鼓輪是主要工作部件 , 有 8 個橫臥的料槽 , 料槽的前方是出料彎頭 , 后方有與出料彎頭對應的進風彎頭。鼓輪與外殼的彈性襯墊之間為襯板是易損件 , 可定期更換 , 以絲桿調(diào)節(jié) (圖 3) 。中國礦業(yè)大學 09 屆本科生畢業(yè)設計 4 圖 3 鼓輪式混凝土噴漿機 1 — 受料斗 。 2 — 殼體 。 3— 鼓輪 。 4— 出料彎頭 。 5— 進風彎頭 。 6— 進料口 。 7— 端面密封圈 。 8— 端環(huán) 。 9 — 壓緊環(huán) 。 10— 調(diào)節(jié)螺栓 。 12— 軸承座 工作原理 : 鼓輪的料槽以 8 r/ min 的速度不停旋轉(zhuǎn) , 料斗的拌合料不斷落入料槽并依次裝滿料槽。當料槽轉(zhuǎn)過 180176。 , 與出料口和進風口對正時 , 混合料被壓風吹送至出料彎頭 , 進入輸料軟管 , 噴槍 , 加水后噴到巖面。 甩漿機 甩漿機由甩漿機構(gòu)、回轉(zhuǎn)機構(gòu)和行走部組成。甩漿機構(gòu)是安裝在機架上的電動機 , 通過三角膠帶傳動減速 , 帶動主動滾筒 , 主動滾筒帶動輸送膠帶。被動滾筒可以上下調(diào)節(jié) , 一是使輸送膠帶松緊合適 , 甩漿均勻 , 二是調(diào) 節(jié)膠帶包角和甩出砂漿的仰角。工作時 , 拌合的砂漿或濕混凝土裝入料斗 , 由料斗直接落入輸送膠帶 , 通過膠帶的傳動 , 把砂漿或混凝土甩到巖面上 (圖 4) 。 中國礦業(yè)大學 09 屆本科生畢業(yè)設計 5 1— 電機 。 2— 三角膠帶 。 3— 主動滾筒 。 4— 被動滾筒 。 5— 調(diào)節(jié)滾筒 。 6— 輸送膠帶 。 7— 料斗 。 8— 支架 。 9— 機架 。 10— 手把 。 11— 中心軸 。 12— 轉(zhuǎn)架 。 13— 軸承座 。 14— 底盤 。 15— 心軸 。 16— 行走輪軸 回轉(zhuǎn)機構(gòu)由軸承座的軸、轉(zhuǎn)架、中心軸組成。它使甩漿機構(gòu)可繞轉(zhuǎn)架的中心軸上 、下擺動 70176。 , 軸承座固定在底盤上 , 可繞軸心水平轉(zhuǎn)動 360176。 , 操作人員可上、下、水平幾個方向轉(zhuǎn)動自由。行走部是軌輪式。甩漿機的甩漿能力為 212 m3/ h , 有效甩漿距離 715 m , 甩漿輸送膠帶帶速達 1216 m/ s。由于甩漿力量較大 , 大部石子被彈回 , 影響噴射混凝土強度 , 因而甩漿機的推廣被其它具有較好噴射性能的機型所替代。 轉(zhuǎn)子式混凝土噴漿機 轉(zhuǎn)子式噴漿機以轉(zhuǎn)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、 PZ25 型為代表。它由主機、傳動機構(gòu)、風路系統(tǒng)、電器系統(tǒng)、機架組成 (圖 5) 。主機是轉(zhuǎn)子噴漿機的 主體 , 由旋轉(zhuǎn)體、密封膠板、定量下料機構(gòu)、料斗、出料彎頭、上、下殼體組成。定量下料機構(gòu)由定量隔板和定量葉片組成 , 隔板可上下移動 , 以調(diào)整噴射能力。旋轉(zhuǎn)體有 14 個氣杯 , 14 個料杯 , 料杯傾斜 10176。 , 由澆注在結(jié)合板上的扇形密封橡膠板密封。 圖 5為 轉(zhuǎn)子Ⅱ型混凝土噴漿機 中國礦業(yè)大學 09 屆本科生畢業(yè)設計 6 1 — 上殼體 。 2— 下殼體 。 3— 旋轉(zhuǎn)體 。 4— 入料口 。 5— 出料彎頭 。 6 — 進風管 。 7— 密封膠板 。 8 — 料斗 。 9— 撥料板 。 10— 攪拌器 。 11— 定量板 。 12 — 油水分離器 。 13— 電動機 。 14— 減速器 工作原理 : 混合料從料斗口落入旋轉(zhuǎn)料腔內(nèi) , 料腔轉(zhuǎn)動 180176。 , 至主風管下口時 , 壓風即將混合料壓入出料彎頭。在料腔越過主吹風管后 , 余氣即可由座體上的排氣孔排出旋轉(zhuǎn)體。立式電動機通過聯(lián)軸節(jié)、減速器帶動旋轉(zhuǎn)體 , 混合料不斷落入料腔 , 連續(xù)由出料彎頭送到輸料管 , 經(jīng)軟管、噴槍噴到巖面 , 形成工作循環(huán)。轉(zhuǎn)子式噴漿機生產(chǎn)能力大 (6～ 8 m3/h) , 機械化程度高 , 結(jié)構(gòu)緊湊 , 體積小 , 操作比其它機種方便、省力 , 是目前國內(nèi)混凝土噴漿機的最主要機種 , 已有較多的生產(chǎn)廠家。 目前該機的問題 : 密封板易磨損 , 反風 , 粉塵較大 , 料杯粘料等 , 各生產(chǎn)廠家和研究所都在尋找改進辦法 , 并有一定的成效。除以上介紹之外 , 尚有并列雙罐噴漿機 , 單罐式螺旋濕式噴漿機 , 單罐噴漿機 , 特別是濕噴漿機還不成熟 , 推廣較難。國外科技期刊介紹的雖有柱塞式雙作用擠壓泵送式、擠壓軟管式噴漿機 , 但真正用于生產(chǎn)實際卻寥寥無幾。這里不多贅述。 濕式混凝土噴漿機種類和特點 : 、風送罐式濕噴機 風送罐式濕噴機 , 首先在 50年代 , 由美國 Eim co 公司研制成功。我國相繼研制成功了 PS 型、 L SPII 型、 SP77 型及 HL F 型噴漿 機。在 HL F 型基礎上 , 鶴壁礦務局開發(fā)了 YS1型濕噴機。該機在鶴壁四礦使用 , 效果較好 , 無脈沖、無離析、出料連續(xù)均勻。這些機型結(jié)構(gòu)基本相同。以雙罐式加喂料螺旋使用較多 , 2個輸送罐交替工作實現(xiàn)連續(xù)噴射 , 各罐內(nèi)裝有攪拌葉片 , 將混合料拌成混凝土 , 用壓氣將混凝土壓入軟管經(jīng)噴嘴噴射到巖面上。該類型設備可輸送骨料粒徑 25 mm 的混凝土 , 生產(chǎn)能力 ～ 6 m 3/h , 風壓 ～ Pa, 水平輸送距離中國礦業(yè)大學 09 屆本科生畢業(yè)設計 7 30～ 100 m。但普遍存在機體龐大 , 設備笨重 , 上料高度高 , 維修操作復雜 , 容易堵管和產(chǎn)生脈沖 , 限制了其使用。 、風送轉(zhuǎn)子式濕噴機 在轉(zhuǎn)子式干噴機的基礎上 , 山東煤研所開發(fā)了 ZSP1型濕噴機 , 采用三級攪拌 , 機內(nèi)水化 , 旋轉(zhuǎn)體料腔為開腔結(jié)構(gòu) , 從根本上解決了濕式噴射混凝土的粘結(jié)問題。該機結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、噴射效率高。生產(chǎn)使用表明 : 粉塵濃度 15 m g/m 3, 回彈率 % , 取得明顯的雙降效果 。 、螺旋式濕噴機 (1) 河南煤研所研制 PX4型濕噴機實現(xiàn)混凝土稀薄液流的輸送。該機采用螺旋式結(jié)構(gòu) , 操作簡單、方便 , 工作風壓 ～ Pa, 水灰比 ～ , 粉塵少 , 回彈小。但螺旋葉片易磨損 , 容易粘料。 (2) 攀枝花冶金礦山公司井巷公司開發(fā)的 LHP78型螺旋式濕噴機 , 用螺旋葉片把攪拌好的混凝土擠成圓柱狀再進入混合室 ,由散料器分散后用壓氣送入輸送管而噴射到巖石上。其特點是采用混凝土自料密封 , 結(jié)構(gòu)簡單 , 機矮體輕 , 但存在螺旋葉片磨損快 , 對混凝土水灰比要求嚴格的缺點。 、活塞泵式濕噴機 我國煤炭系統(tǒng)從德國引進 USI139型濕噴機在川煤五處使用 , 獲得粉塵少、回彈小的雙降效果。上海煤研所開發(fā)了 SHP1型濕噴機 , 采 用液壓傳動 , 濃密流靜壓輸送的雙缸活塞泵結(jié)構(gòu)。該機主要特點 : 料流均勻 , 不發(fā)生脈沖 , 減少離析 , 保證噴射質(zhì)量 。 粉塵濃度低 ,一般為 10 mg/m 3。 由于采用控制噴射速度 ,攪拌充分 , 液體速凝劑在噴槍里呈噴霧狀與混凝土均勻混合而減少回彈率 , 一般為%。在福建邵武煤礦使用效果較好。但存在機型大、活塞泵磨損快、難以清洗的問題。 、擠壓泵式濕噴機 南京煤研所開發(fā)的 JSP5/10型濕噴機和北京軍區(qū)工程兵部工程人防處開發(fā)的 QPJ5型濕噴機 , 均利用擠壓輥滾動將與其貼合的擠壓膠管壓扁 , 并在 自身彈性恢復力的作用下產(chǎn)生負壓 , 將料斗中濕料吸入管內(nèi) ,同時前面被壓縮的膠管體積不斷縮小 , 產(chǎn)生擠壓力 , 使混凝土沿輸料管運動 , 達到泵送的目的。機器反向回轉(zhuǎn)時可清洗管道。這 2種類型設備生產(chǎn)能力大 , 效率高 , 結(jié)構(gòu)簡單 , 操作方便 , 工作平穩(wěn) , 無脈沖。但輸送距離較短 , 軟管容易磨損 , 速凝劑添加裝置復雜。 、螺桿泵式濕噴機 馬鞍山礦山研究院開發(fā)了 WSP 型濕噴機 , 在張家洼礦山公司小官莊鐵礦進行工業(yè)試驗 , 噴射混凝土 180m3。結(jié)果表明 : 粉塵濃度小于 m g/m3，回彈率12%～ 14% , 混凝土攪拌均勻 , 出料連續(xù) , 無脈沖 , 保證了噴射混凝土強度。相繼開發(fā)了 WSP2型濕噴機、 WSP3型濕噴機。其中 ,WSP23型濕噴機集上料、攪拌、速凝劑添加及噴射等功能為一體 ,依靠螺桿泵轉(zhuǎn)子與定子相互接觸的空間來輸送混凝土 , 設有風力助推機構(gòu) , 改善了供水系統(tǒng) , 簡化了速凝劑添加機構(gòu) , 提高了轉(zhuǎn)子壽命。該機在安慶銅礦、開陽磷礦使用 , 取得良好效果。 、國產(chǎn)濕式混凝土噴漿機 :