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干喷法锚喷工艺产尘机理及降尘对策

  
评论: 更新日期:2012年05月18日

    2 干喷法施工工艺的影响因素及降尘对策
    锚喷施工过程中,粉尘颗粒的产生及运动过程是相当复杂的,它与喷射物料中粉尘的性质和喷射工艺有很大的关系。世界各国关于锚喷防尘的研究方向有如下几个方面:研制高效、低尘、坚固、耐用的喷射机;将人工操作变为半自动操作和自动操作;研究与喷射工艺配套的高效、移动灵活的除尘器;研究无尘拌料机,采取定点下料工艺和除尘器净化含尘空气;改干料为潮料;采用双水环喷枪或双水环异径葫芦喷枪;戴防尘帽和防尘口罩;采用喷射机械手;加强通风防尘,增加料管长度;严格控制作业气压和最佳输送距离。
    2.1 施工工艺
    (1)风压(包括喷头工作风压和喷浆机工作压风处风压)。喷头的正常工作风压与管路损失风压之和,其经验公式为:
    式中,L为输料管长度。
    工作风压是喷射混凝土施工中的重要参数,对回弹率、粉尘浓度有很大的影响。实践证明,当喷头工作风压<0.04MPa时,料束出喷头后呈平抛运动,这时混凝土会产生大量的回弹物,喷敷在岩壁上的混凝土也是灰浆多、骨料少,强度达不到工程的要求,并且在喷射过程中管路易堵;当喷头的工作风压>0.1MPa时,料束出喷头后,速度快,冲击力大,喷到岩壁上的混凝土易被风流冲掉。
    (2)喷射距离直接影响着喷浆时的产尘量和回弹率。喷嘴距离基面近了会把刚喷上的混凝土冲掉;距离远了,喷混凝土压实能量降低,混凝土附着力下降,造成回弹量大、粉尘浓度高。
    (3)喷射角度。喷射角度对回弹有着显著影响,喷嘴与基面保持90o时回弹量较小;喷射角度<70o,入射角过大,骨料撞击基面造成回弹增大。喷射过程中,由于喷射部位不同,喷嘴要及时调整入射角度,使其控制在80o~90o之间,以保证最佳的喷射效果。
    (4)水压。水压不足,会导致干料润湿混合不均匀;水压过大,会导致喷头压力过大。永压应比风压高,以保证喷头处的水环能充分润湿高速流过的干拌料。由于风压每隔一定距离要调节,故水压也要调节,并使水压比风压高0.05~0.1MPa左右。
    根据煤科总院北京建井研究所等单位的实验风压、喷射距离与产尘间有如图1所示关系。
    图1 风压、喷射距离与粉尘浓度的关系
    图1中曲线的喷射距离分别为1(0.4~0.6m);2(0.6~0.8m);3(0.8~1.0m);4(1.0~1.2m)和5(1.2~1.5m)。
    德国地下交通设施研究会的研究指出,随着喷射机工作风压的提高,输送混凝土混合料的气压消耗量也随着增多,且喷嘴附近粒径<5μm的细粉尘浓度也随着喷嘴排出压气量的增加几乎呈线性关系而升高。实验表明,当喷射机的工作风压从200kPa提高到300kPa时,小于5μm的细粉尘浓度增加了240%左右。
    2.2 材料方面
    (1)物料配比。混凝土的配合比不正确,不仅使喷层强度降低,还会使回弹率升高,严重影响工程质量。喷射混凝土材料中,水泥的用量太大或太小,不仅可能造成物料的浪费,降低混凝土强度,还会增大锚喷粉尘的浓度。喷射混凝土材料水泥沙子:石子的合理配比为1:2:2。
    (2)外加剂。为解决喷射混凝土的防弹、降尘问题,最重要的是如何增强水泥、砂子和石子三相物料的粘结力及物料团粒在岩面上的附着力,而解决这一问题的关键途径就是研制防弹降尘剂。对喷射用水泥砂浆中所添加的添加剂进行深入的研究,筛选合理的配方,在保证喷射混凝土性能和使用现有设备的前提下,使产尘浓度下降。通过外加剂除尘,是目前锚喷除尘工作中最有效,也是最直接的除尘方法。
    国内使用的喷射混凝土外加剂碱性较高,对减少回弹和粉尘含量效果欠佳,掺加后喷射混凝土后期强度损失大。因此,在对锚喷混凝土除尘外加剂的研究方面逐渐引起人们的重视。
    2.3 利用矿尘的物理化学性质降尘
    目前常用除尘器的除尘机理主要是利用粉尘的重力,惯性碰撞,扩散。静电力和凝聚等特性综合运用除尘。矿井防尘技术的选择与矿尘的许多物性有着密切关系,充分利用对除尘有利的矿尘物性或采取某些措施改变对除尘不利的矿尘物性,可以大大提高除尘效果。
    3 结语
    锚喷施工过程中,粉尘颗粒的产生及运动过程是相当复杂的。通过对锚喷产尘机理的研究,弄清锚喷了产尘机理,就可以找出锚喷产生粉尘的原因.从而可以寻求一种降低锚喷粉尘的有效方法。
    为适应新世纪采矿工业的发展,建立安全、清洁的作业环境,降低锚喷粉尘的产生,对于加强煤矿劳动保护,搞好安全文明生产、加速我国煤炭工业持续稳定地发展具有重要的现实意义。
 

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