雷勒
国家能源集团神东煤炭集团分公司 陕西榆林719315
摘要：我国社会经济的发展，离不开煤矿工业的发展。煤矿工业发展的基础是掘进工程的效率和矿井维护的技术。岩巷施工支护是矿井维护极其重要的环节，而混凝土喷射混凝土支护是岩巷支护的重要组成部分。因此，只有不断提高巷道支护的安全性和可靠性，才能有效保证施工人员的安全，提高施工效率，为提高矿山经济效益奠定基础。
关键词：混凝土喷射技术；煤矿支护；类型；发展；
在煤矿巷道支护作业中，如果施工操作人员在混泥土支护环节未按相关标准及要求执行，工程质量将得不到保证，矿井和作业人员的安全会得不到保障。因此，深入了解工程设备的工作原理，根据自身作业环境的情况，对设备进行改进，对生产流程进行优化，对专业技能进行提升，对于混凝土喷射机的实际应用和发展意义重大。
一、国内外干式与湿式混凝土喷射机的发展及技术性能
在1947年，联邦德国BSM公司最先研制出双罐式干式混凝土喷射机。1992年，瑞士阿利瓦公司研制出干式转子式混凝土喷射机，随后各个国家相继研制出各种各样的干式混凝土喷射机。在中国，从上世纪六十年代开始研制混凝土喷射设备，先后研制出冶建-65型、HLP-701型等各种干式混凝土喷射机。干喷机即采用干喷法，将干料拌和后送到喷头处与水混合，再到达受喷面上的一种方法。该方法的施工工艺较简单且方便，所需要的设备相对较少，仅仅需要干喷机与强制拌和机就能够操作该工艺；同时速凝剂能够提前加入，且拌和较均匀；输送距离相对较长，可达300 m，垂直距离可达180 m。但也存在着一定缺陷，如：生产效率较低；喷料时有脉冲现象，且均匀度较差；粉尘量及回弹量较大；控制水灰质量比较困难；在干喷作业过程中所产生的粉尘对人体有较大危害，直接影响工作人员身体健康。
随着技术的不断进步，在六十年代起，西方发达国家开始研制出湿喷机，开始推行湿喷技术。湿喷工艺主要是将加水搅拌好的成品混凝土加入湿式喷射机，输送到喷嘴位置，添加加速凝剂，最终形成料束，喷到施工面处。湿式混凝土喷射机具有以下优点：生产效率较高；回弹度较低，回弹率与干喷时可降低10%以下；湿喷时，容易控制水灰比，且混凝土水化程度较高，可有效改善喷射混凝土的质量，提高混凝土的均匀性；同时能够大大降低机旁及喷嘴外的粉尘度，可有效消除对工作人员的身体危害。在中国，由于受到各种因素的影响，干喷机仍是大多数主要的喷射作业设备。但随着人们环保意识的增强，湿式混凝土喷射机已逐渐投入到实际应用中。
二、湿式混凝土喷射机的主要类型及其工作原理
1、湿式混凝土喷射机
在国外，湿式混凝土喷射机应用广泛，包括了风动型与泵送型两大类型的湿式混凝土喷射机。第一种类型：对于风动型湿式混凝土喷射机来说，主要是在空气的作用下，基于软管当中对物料进行传输，传输至喷嘴位置，进一步以直接的方式喷至工作面。此类湿式混凝土喷射机的优势是喷射效果非常好，但同时也存在不足之处，如朝罐里加料较为困难，同时罐较难清洗。另一种类型：对于泵送型湿式混凝土喷射机来说，又可以进一步细分为柱塞泵式和螺杆泵式两大类，以螺杆泵式喷湿机为例，主要对螺杆和定子套两者互相啮合期间的接角空间容积的变化加以利用，进而实现物料的输送。此类方法虽然喷射效果好，但是存在较大的磨损，易影响工作效率的提升，在国外螺杆泵式湿机使用较为广泛的是SB-3型号，由于优缺共存，因此做到合理选取显得非常重要。
2、国内较常使用的两种型号的湿式混凝土喷射机
由于我国煤矿业发展迅速，因此混凝土喷射机的需求量也越来越大，近年来部分型号的湿式混凝土喷射机在国内较为常用：（1）SPZ-6型湿式混凝土喷射机。该型号湿式混凝土喷射机是电动机通过减速器进而带动转子旋转，以此实现物料的输送。主要优势为生产效率高、体积小质量轻以及具备优良的机动性能。但同时也存在一些较为明显的缺陷，包括：成本高，不利于煤矿企业成本的节省；设备复杂程度高，操作较为不易，并且后期维护较困难。（2）TK-961型湿式混凝土喷射机。此类型的湿式混凝土喷射机主要是对一组活塞加以应用，进而把湿料向机器顶端位置的混合室推至，使其和空气密切混合之后，经软管把物料向喷嘴输送，并于喷嘴上添加加速凝剂，最终向工作面喷射。此类型的湿式混凝土喷射机主要具备的优势为送料连续程度高，没有多余的气体排放，对环境污染程度小。但同时也存在成本高、后期维修保养难的缺陷。因此，在实施煤矿支护工作中，需要根据实际情况择优选取适合当地条件的的喷射机，并且根据自身的需求不断进行设备和技术的改进。
三、湿式混凝土喷射技术的应用价值及发展前景
湿式混凝土喷射技术在国外得到了广泛的应用，其应用价值体现在以下几个方面。
1、湿式混凝土喷射技术大大地提高了煤矿支护的质量和安全性。湿式混凝土喷射技术大幅度提升了混凝体自身的强度，并且大幅度增大了喷层的厚度。在煤矿支护的质量上提供了得到有效的保障。
2、湿式混凝土喷射技术更利于喷层的维护和保养，维护成本低。在施工完成后，要进行连续养护，并始终保持湿润，养护可以采用表面洒水、覆盖并保湿和喷养护剂的方法。常温条件下结构实体混凝土浇筑完毕后养护7天-10天左右，冬季条件下结构实体混凝土浇筑完毕后养护10天-14天左右能达到设计强度的50%。标准养护试块常温配比下3-4天就能达到50%，冬季配比下4天-5天能到达50%。一般对于煤矿巷道喷浆来说，喷浆工作结束后，喷层必须连续洒水养护28天以上，7天以内每班洒水1次，7天以后每天洒水1次。
3、湿式混凝土喷射技术能够带来可观的经济效果。通过湿式混凝土喷射技术在煤矿支护技术中的应用，可以有效的减少回弹降低，并在煤矿材料的使用中得到节约的效果，同时为企业的经济带来了可观的效果。
4、湿式混凝土喷射技术能够产生可观的社会效益。在煤矿支护应用湿式混凝土喷射技术可以将作业时产生的粉尘浓度减少，保证了施工作业人员的人身健康。改善了生产作业的环境，减少了职业病的发生率，为提升社会效益奠定了坚实的基础。
我们认识到湿式混凝土喷射技术比干式混凝土喷射技术具有更多的优点,逐渐替代干式混凝土喷射技术将成为未来主要的发展趋势。现阶段，我国主要采用的是TK-961型以及SPZ-6型这两种湿式混凝土喷射机。在应用过程中依然存在一些问题，技术仍需不断的改进，环保意识有待加强，支护效果不能只追求安全和速度，更要追求清洁和健康，要把对作业人员的健康损害降低到最低，只有这样才能全面有效的提升煤矿支护作业的综合治理水平。
四、神东煤炭集团开拓准备中心湿喷组，针对湿式混凝土喷射技术的试验应用及改进
神东煤炭集团公司目前几乎所有的矿区仍然采用旧式的干式混凝土喷射技术，开拓准备中心湿喷组成立于2020年6月18日，隶属于喷浆三队，组内共有成员6名，其中组长1人，副组长1人，员工4人。是首先试用亚通SPB15LY型湿式喷浆机的项目组，项目人员在试用设备期间，全力以赴熟悉操作原理和操作流程，并依据自身情况不断对设备进行了改进，自制了喷浆机械手，优化了工作程序，提升了工作效率和经济效益。
自2020年6月26日起至2020年8月11日期间，开拓准备中心合计利用机械手喷浆158.4m3。作业人员从操作传统干喷机开始逐渐适应新设备，由手持喷头改为操作手柄，从干喷到喷射湿喷料，从表面成形到提高上墙率，经过了一系列前期试验，取得了以下显著成效。
1、操作方式改变。传统干喷时，工人用手抱着喷头指哪喷哪，粉尘大，影响视野，作业环境差，操作不安全。现在利用喷浆机机械手操作只需人工控制喷头指向，摆动喷射距离及角度，就可以有效地解决这一问题。但是从手工操作到机械臂的操作，需要一个从适应到熟练的过程，而且操作工序完全不同。操作员需要克服原有的操作习惯，从操作单个手柄，对操作面的高度，深度，角度的磨合，到同时操作多个手柄，保证喷射过程的连贯性，进行了一系列精细化标准化的培训和考核，确保操作员手柄操作的精细度和精准度。
2、喷浆料改变。喷浆机械手使用湿喷料，一开始大家都认为这用料彻底解决了粉尘，降低了职业病危害非常好，但在使用过程中却困难重重，由于喷浆机械手自带的输送泵输送能力小，喷射5m3湿喷料需要两个小时，造成湿喷料在罐车内凝固，经常出现粘罐现象，为了防止这种现象出现，组内人员通过了几天观察，在最后2m3料时最为严重，最后决定在小罐车内装料前加30L水，这样保证了一开始施工时料的粘稠度又解决了2m3料粘罐的问题。
3、表面成形。表面成形一直是困扰湿喷机的头等问题，传统湿喷喷射过后，表面麻面严重，坑洼不平，无法形成平滑紧密，利于粘合的附着面。为了改善成形质量，经过反复试验，在最外层喷射一层砂浆来掩盖麻面，通过实验后，表面成形质量几乎和干喷没有区别。
4、上墙率。刚开始实验时湿喷上墙率在65%以下，通过操作人员熟练程度的加强和对喷射角度的调整，对喷射料粘稠度的调整，使湿喷上墙率达到70%-80%之间。
通过对亚通SPB15LY型湿喷机的试用，在装备了开拓中心自制的机械手以后，整机变得更加紧凑、集成度更高、手工操作改为遥控操作。目前利用该机器已施工巷道990米，累计喷射混凝土1254m3。传统工艺结合现代科技，理论指导结合工作实践，在反复的试验和摸索中，湿式混凝土喷射技术得到了不断的完善和发展。
结语：
湿式混凝土喷射技术，尤其是长距离湿式混凝土喷射技术，在煤矿支护作业的应用上安全性能非常高，在我国的广泛应用将成为发展趋势。同时湿式混凝土喷射技术也存在一定的缺陷，需要不断的发现问题，总结经验，找到解决的方法。因此，技术提升和改进是一项长期持久的任务，将为我国混凝土喷射技术在煤矿支护中的应用，奠定坚实的基础。
参考文献：
[1]寇永嘉.煤矿掘进期间超薄喷射支护技术的应用研究[J].能源与节能,2019(06):156-157+165.
[2]赵麒.煤矿支护用喷射混凝土技术与设备研究综述[J].能源与节能,2020(07):87