移動(dòng)式混凝土噴射機(jī)械手

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。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)械手對操作人員技術(shù)水平要求較高。不過我們公司巖鼎操作手協(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)品升級問題。

以進(jìn)口工區(qū)平導(dǎo)III級圍巖段90m作為考核段，對移動(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PLC控制系統(tǒng)控制各種數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)人機(jī)對話，并可以直觀的檢測機(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°，一臂長度4.2m，一臂長度2.5m，三臂長度3.5m，三臂套管伸縮長度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)分段長度不超過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。一般來說，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)了沒有噴漿臺(tái)架利用機(jī)械手進(jìn)行噴漿的方便快捷性，沒有移動(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)的過程中，噴射操作手通過有線或者無線遙控器控制線長為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，對帶沖擊力的噴頭易于控制距離和角度來解決人力噴射平整度和回彈率的問題；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量過少對噴射質(zhì)量的影響；撤離轉(zhuǎn)場快捷方便；