濕噴成為隧道礦井主流施工工藝，小型濕噴機(jī)械很難克服速度慢、回彈率高，速凝劑添加難控制，噴射質(zhì)量差的弊病。單臺(tái)噴射量為5m3/小時(shí)，雖可多臺(tái)組合同時(shí)作業(yè)以提高速度，但隧道內(nèi)空間有限，不易于過(guò)多人員和小型濕噴機(jī)應(yīng)用受到限制。目前，隧道施工采用移動(dòng)式混凝土噴射機(jī)械手來(lái)提高噴射混凝土速度，已成為隧洞礦井初支護(hù)發(fā)展的趨勢(shì)。移動(dòng)式混凝土機(jī)械手混凝土噴射量高達(dá)到15～30m3/小時(shí),相當(dāng)于十多臺(tái)小型噴射機(jī)同時(shí)作業(yè)，但機(jī)械手對(duì)操作人員技術(shù)水平要求較高。不過(guò)我們公司操作手協(xié)會(huì)有3000余專業(yè)各種設(shè)備操作手推薦介紹或者培訓(xùn)，解決產(chǎn)品與用戶時(shí)間與費(fèi)用以及產(chǎn)品升級(jí)問(wèn)題。
以進(jìn)口工區(qū)平導(dǎo)III級(jí)圍巖段90m作為考核段，對(duì)移動(dòng)式混凝土噴射機(jī)械手及機(jī)械手噴射混凝土工藝進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集、整理和經(jīng)濟(jì)比選。整個(gè)施工采用移動(dòng)式混凝土噴射機(jī)械手，該設(shè)備為電或柴油兩用，可以通過(guò)PLC控制系統(tǒng)控制各種數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話，并可以直觀的檢測(cè)機(jī)器工作狀況、安全裝置工作狀況。
泵送單元技術(shù)參數(shù) 型號(hào)PAS307，最大理論輸出方量30m3/h，最大輸出壓力65bar，每分鐘最大泵送次數(shù)16n°，混凝土缸（直徑×行程）200×1000 mm，料斗容積300 L，裝機(jī)功率（電機(jī)-柴油機(jī)）45～61 kw。
布料臂架技術(shù)參數(shù)型號(hào)CSS-3，轉(zhuǎn)臺(tái)豎直轉(zhuǎn)角±180°，一臂舉升角度±90°～5°，二臂舉升角度180°，三臂舉升角度270°，一臂長(zhǎng)度4.2m，一臂長(zhǎng)度2.5m，三臂長(zhǎng)度3.5m，三臂套管伸縮長(zhǎng)度1.8m，噴嘴軸向轉(zhuǎn)角180°，噴嘴徑向轉(zhuǎn)角±45°，臂架縱向滑移行程3.7m。
汽車底盤技術(shù)參數(shù)型號(hào)shotruck2，裝機(jī)功率61kw，回轉(zhuǎn)圓5.2 m，軸距3.7m，接近角16.5°，離去角18.5°，車胎16×24，最大承重16000kg；工程底盤高配置款等。
凝土配合比(kg/m3)為：水泥：細(xì)骨料：粗骨料：減水劑：粉煤灰：速凝劑（410:1150:550:5.1:100:20.4）施工一直很穩(wěn)定。施工中不斷調(diào)整優(yōu)化試驗(yàn)，確定混凝土配合比，保證滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度并控制坍落度在120mm±20mm。
噴頭與受噴面的距離：濕噴機(jī)要求風(fēng)壓0.6～1.2MPa，噴射情況表明，當(dāng)噴頭距巖面為0.8～1.2m 時(shí)較適宜，1米距離是噴射效果最好的。
噴射角度：噴頭應(yīng)保持與受噴面垂直，若受噴面被格柵、鋼筋網(wǎng)覆蓋時(shí)，可將噴頭稍加偏斜，但不宜小于70°，這樣可保證所噴混凝土的質(zhì)量和回彈率。
噴頭運(yùn)動(dòng)方式：機(jī)械手活動(dòng)范圍很大，所以應(yīng)分段、分部螺旋狀圓周噴射，噴射時(shí)分段長(zhǎng)度不超過(guò)6m，由左右邊墻向拱部逐層噴射。噴頭應(yīng)作連續(xù)不斷的運(yùn)動(dòng)，螺旋直徑約為20～30m，后一圈壓前一圈三分之一。
噴射厚度：噴射混凝土對(duì)墻部一次噴層厚可達(dá)10cm以上，拱部一次噴層厚可達(dá)7cm。影響噴層厚度的主要因素是混凝土的坍落度、速凝劑的作用效果和氣溫。一般10～15cm左右的坍落度可獲得較厚的噴層，能保證混凝土在2分鐘內(nèi)凝結(jié)的效果較好。
由于本工程首次采用移動(dòng)式混凝土噴射機(jī)械手進(jìn)行噴射作業(yè)，沒(méi)有較為熟練的班組，我們只有采用自我摸索培訓(xùn)的方式在作業(yè)過(guò)程中不斷提高。在機(jī)械手噴混凝土作業(yè)中，噴射操作手至關(guān)重要，噴射操作手的技術(shù)水平、經(jīng)驗(yàn)、責(zé)任心在混凝土回彈及噴射速度乃至設(shè)備保養(yǎng)使用中起到?jīng)Q定性作用。一般來(lái)說(shuō)，培養(yǎng)一個(gè)較為熟練的噴射手至少要2個(gè)月以上時(shí)間，同時(shí)還要看操作手悟性和技能動(dòng)手能力的高低。
移動(dòng)式混凝土噴射機(jī)械手噴射速度快，效率高。在正常工況下施工，該機(jī)組的噴射量范圍為7～25m3/h，平均為12.2m3/h。而濕噴機(jī)或者噴射機(jī)的噴射量為3～5m3/h。兩者相比，1臺(tái)的效率相當(dāng)于4臺(tái)濕噴機(jī)同時(shí)噴射的作業(yè)量。
準(zhǔn)備時(shí)間短：移動(dòng)式混凝土噴射機(jī)械手行走和噴射臂由內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)作動(dòng)力，行走采用四輪驅(qū)動(dòng)，行走速度快，機(jī)械手到達(dá)工作面時(shí)，只需要將電纜卷筒的電纜接頭連接在配電箱內(nèi)，前后支腿支起，使用有線遙控器將大臂和小臂移動(dòng)到待噴部位，整個(gè)過(guò)程只需要10分鐘左右。若使用TK500型濕噴機(jī)或者轉(zhuǎn)子式噴射機(jī)，則需要用裝載機(jī)分別將3臺(tái)機(jī)器和放料盤并排放置在待噴部位，然后依次連接電機(jī)電纜、高壓風(fēng)管及速凝劑管等，整個(gè)過(guò)程需要35分鐘以上。
噴射范圍廣且移動(dòng)方便，能提高作業(yè)循環(huán)的速度。移動(dòng)式混凝土機(jī)械手的大臂和小臂通過(guò)油缸都可以伸縮2m的行程，在機(jī)械手不移動(dòng)的情況下，噴射高度可達(dá)16.9m，寬度可達(dá)26.4m，特別是在正洞施工中體現(xiàn)了沒(méi)有噴漿臺(tái)架利用機(jī)械手進(jìn)行噴漿的方便快捷性，沒(méi)有移動(dòng)噴漿臺(tái)架的時(shí)間和人員上下臺(tái)架的不方便，簡(jiǎn)化了洞內(nèi)施工設(shè)施與平行作業(yè)設(shè)備的沖突。
濕噴機(jī)與采用機(jī)械手統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)：采用機(jī)械手實(shí)際施工方量63方，所用時(shí)間6.75小時(shí)，綜合回彈量達(dá)到13.5%。施工過(guò)程采用3臺(tái)濕噴機(jī)，施工63方，需用時(shí)間11.53小時(shí)，綜合回彈量達(dá)到29.5%。
械手實(shí)際施工方量63方，所用時(shí)間6.75個(gè)小時(shí)，綜合回彈量達(dá)到13.5%。施工過(guò)程采用3臺(tái)濕噴機(jī)，施工63方，需用時(shí)間11.53小時(shí)，綜合回彈量達(dá)到29.5%。如表1
根據(jù)以上數(shù)據(jù)可以看出，采用機(jī)械手施工，可以使速凝劑摻量得以控制，降低噴射的反彈率并且減少混凝土罐車放料和等待噴射的時(shí)間。同時(shí)，在施工過(guò)程中可最大程度的降低設(shè)備的使用率和操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，使施工效率和經(jīng)濟(jì)效益得到明顯提高。
機(jī)械手在噴漿支護(hù)的過(guò)程中，噴射操作手通過(guò)有線或者無(wú)線遙控器控制線長(zhǎng)為30m）操作噴射臂的噴射位置和噴嘴的角度，而使用TK500型濕噴機(jī)進(jìn)行噴漿支護(hù)作業(yè)時(shí)，噴射操作手要手持噴頭和噴漿管，靠近施噴面近距離進(jìn)行操作，粉塵大，噪音高。
相比而言，使用移動(dòng)式混凝土噴射機(jī)械手進(jìn)行噴漿作業(yè)，可以避免掌子面由于圍巖較差而掉落石塊傷人、噴射反彈料傷人等事故，同時(shí)可減少操作人員吸入大量噴射混凝土的粉塵而危害身體。因此，具有較好的安全性和環(huán)保性。機(jī)械手具有施工機(jī)械化程度高、工作效率高、回彈量少、施工安全性強(qiáng)、作業(yè)環(huán)境好；自動(dòng)化程度高，對(duì)帶沖擊力的噴頭易于控制距離和角度來(lái)解決人力噴射平整度和回彈率的問(wèn)題；外加劑速凝劑添加自動(dòng)配置、自動(dòng)調(diào)整有效降低外加劑的消耗量和外加劑過(guò)量過(guò)少對(duì)噴射質(zhì)量的影響；撤離轉(zhuǎn)場(chǎng)快捷方便；
[移動(dòng)式混凝土噴射機(jī)械手]
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