混凝土湿喷技术方案探究

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1、混凝土湿喷技术方案探究　　摘要:目前，隧道、矿上巷道施工在混凝土支护施工中，整体机械化程度不是太高，多数仍采用半机械化作业，甚至有的还没有采用湿式喷混凝土。这样，在喷混凝土作业中，往往伴随着粉尘大、回弹大、质量不稳定、劳动强度大等问题。为了很好地解决这个问题，结合在兖州煤业股份有限公司济宁三号煤矿实际的试验提出了采用国产机器人、湿喷加混凝土输送车的一体化解决方案。较好的解决了各种问题，性价比较高。关键词:喷射混凝土；机器人；湿喷机；一体化；防爆中图分类号：TU64文献标识码：A1引言目前，喷射混凝土支护是被广泛采用的隧

2、道、矿山巷道支护方法。在施工中，人们还在采用半机械化作业方式，即采用人工给喷射机上料和人工抱喷头进行喷射混凝土作业。这种施工方式弊端较大，如喷射回弹率高、粉尘大、影响施工质量和进度，还会对工人造成身体伤害等。造成这些问题的原因是多方面的，这里仅就喷射混凝土作业中与设备有关的设备与工艺问题进行研究。8采用人工喷混凝土时，由于各种客观或人为因素的影响，基本上是无法按喷混凝土原则（即垂直、等距）进行作业的，这就造成了诸多问题。人工进行喷混凝土作业，尤其是喷顶时，喷射的回弹物使得操作者无法抬眼、睁眼、不敢站在受喷的正下方，因而

3、不得不远离受喷点，这就必然造成很高的回弹率。同时回弹料造成大量的材料浪费。人工喷混凝土回弹多，使得粉尘增多，同时，混凝土中的速凝剂对人的危害也大，这都严重威胁着人们的健康。尤其是近来国内隧道、矿山巷道施工人员得矽肺病的情况时有报道，并引发多起引人瞩目的法律诉讼，既给施工人员造成严重身体损伤，也给施工单位造成重大的经济负担。由于回弹料中，大部分是骨料，故回弹大，同时也降低了混凝土支护层的强度。在大断面隧道、矿山巷道施工中，人工喷混凝土需要脚手架，爆破后不能立即喷混凝土，新裸露的围岩易于松动，这样即使后来喷了混凝土，其支护

4、效果也不如立即喷混凝土好，因此，人工喷混凝土不仅影响施工质量，也影响了施工进度。2国产喷混凝土一体化方案配置由于上述原因，国内外业内人士一致认为，克服上述缺点的出路在于实现喷混凝土自动化，即采用喷混凝土机器人或机械手设备，并辅以相关的自动化装置和手段。而且国内专家认为，与国外相比，国内的隧道、矿山巷道施工的机械化程度应该有一个大的提高。8就采用喷混凝土机器人进行喷混凝土而言，它的作用是可以保证喷混凝土作业能按喷枪与受喷面垂直并保持最佳距离进行；喷枪的运动可按要求的轨迹行进；作业人员能够借助于遥控或全自动控制免受粉尘或其

5、他不安全因素的威胁；采用机器人或机械手，能够做到爆破后及时进行喷混凝土支护，不仅省去脚手架，更重要的时提高了工程质量，保证了快速施工。此外，用大排量的湿喷机代替以往常常可以见到的小排量湿喷机或所谓的潮喷机，这是国内隧道、矿上巷道施工的一个大趋势。这样既可以提高工效，节约人力资源，也可以大大降低工程劳务费用。而用大排量的湿喷机作业时，由于料管太重，一个操作工抱不动，两个人又难以很好地配合，故不易保证实现合理的喷混凝土工艺要求。所以，随着湿喷机和湿喷工艺的成熟，采用喷混凝土机器人或机械手与大排量湿喷机进行配套使用，必然成为

6、发展趋势。虽然国外在喷射混凝土的机械化作业上，已经有了一些成熟的技术与设备，但是，对国内的大多数施工单位来说，要广泛采用国外生产的机械化装备，还存在一个重要的制约因素，这就是设备价格太昂贵，维护费用太多，对工程造价的提高太大，不太适合目前的中国国情。为此，笔者提供了一种国产喷混凝土一体化的配置方案，可以很好地解决这个问题。这个方案的基本配置如图1所示它的构成有：8（1）喷混凝土机器人（或机械手）。（2）混凝土湿喷、泵送两用机。（3）混凝土运输车。其中喷混凝土机器人（或机械手）与混凝土湿喷、泵送两用机是国内许多机构经过多

7、年研制的产品，并且已经在生产中得到实际应用。而混凝土运输车在各施工工地上是一个常备设备。采用以上喷混凝土一体化方案，就可完全将工人从危险和繁重的劳动中解放出来，使过去人工喷混凝土所面临的诸多问题得以迎刃而解。相关设备基本参数与性能特点喷混凝土机器人的基本参数如表1所示。如图2所示：喷混凝土机器人的操作性能特点：大臂采用了多重4连杆机构。当油缸驱动大臂起落的时候，大臂的前端基本上是沿一条垂线上下起落的，而且摆臂的前端基本上是沿一条铅垂线上下起落的，而且摆臂在大臂起落的过程中也可以自动保持水平。这样，在一般关节型机械手中需

8、要3个动作才能完成的运动轨迹，本结构仅需1个动作就行了。摆臂采用了平行4连杆机构，当摆臂前端做8左右摆动时，小臂自动保持与隧道壁面的平行关系。这样，在一般关节型机械手中需要2个动作完成的运动轨迹，本结构仅需1个动作就行了。手腕可以完成喷枪口由左（右）而右（左）的指向。由上可知，采用本机器人进行喷混凝土作业，比常见关节型机械手可以减