CN105673047A - 一种全风动矿井巷道喷涂系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种全风动矿井巷道喷涂系统及方法，属于矿井煤、岩巷壁面封闭技术领域，系统包括喷头(1)、输送管(2)、上料装置(5)、料仓(6)、供水系统(8)、压风系统一(9)；供水系统(8)与喷头(1)的螺旋结构(1-2)连接；输送管(2)一端与喷头主体(1-1)连通，另一端与上料装置(5)和压风系统一(9)连接；上料装置(5)进气口与压风系统一(9)连接，进料口与料仓(6)连通；上料装置(5)将材料吸入系统管路，压风系统一(9)将材料输送至喷头(1)，与水混合后喷射到作业壁面。本发明能够减少作业现场粉尘量，减少职业病的发生；系统占用空间小，操作简便，材料的利用率高，施工作业稳定性好。
Description
技术领域
本发明涉及一种喷涂系统及方法，具体是一种全风动矿井巷道喷涂系统及方法，属于矿井煤、岩巷壁面封闭技术领域。
背景技术
目前，煤矿井下巷道锚网喷浆以干(潮)喷工艺为主，即往料斗里加入的被喷射的材料(水泥、沙等)是干的，通过空压机施加压力，把干料送到喷头处，喷头处有进水管，干料在喷头处经过与水混合然后喷射出去。这种干(潮)式喷浆施工方法存在以下问题：
(1)现场空气中含量过高的粉尘严重损害矿工的身体健康：在施工的过程中，一方面过高的回弹率使施工现场的空气中充满粉尘，另一方面由于干(潮)喷工艺采用转子活塞型喷射机与高压风送料，搅拌和输送过程的跑风漏风在所难免，使机旁粉尘飞扬。
(2)资源浪费严重：目前的干(潮)喷工艺，施工过程中喷涂材料回弹率高达40％，浪费资源严重。
除了干(潮)喷工艺外，现有的锚网喷浆还有湿喷工艺，即使用皮带上料机往搅拌站搅拌斗里送配好的干料，在搅拌料斗里加水进行搅拌，然后将湿式混凝土输送至混凝土喷射机的料斗，通过泵送系统推送至喷枪处，喷射到巷道施工面。这种湿式喷浆施工方法存在设备占用空间大、工艺复杂和喷涂效率不高等问题。
专利号为ZL86100660.7的中国专利申请，虽然基本采用风动的巷道喷涂工艺，但是该专利所述的系统包含多种较大设备，系统较复杂，而且需要电动的矿用风机，整体占用空间巨大，操作不便(比如需要装料完成后再用车运到作业地点)，且靠风流直接在一较大罐体内高效地带走喷涂材料比较困难，稳定性有待考证。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种全风动矿井巷道喷涂系统及方法，能够减少作业现场粉尘量，大大改善现场作业环境，减少职业病的发生；工艺系统占用空间小，操作简便，材料的利用率高，喷涂效率高，施工作业稳定性好。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种全风动矿井巷道喷涂系统，包括喷头、输送管、上料装置、料仓、供水系统、压风系统一和多个控制气体和水流通的阀门，所述的喷头为螺旋式供水喷头，包括中空的喷头主体、螺旋结构和连接端，螺旋结构设在喷头主体外圆上，其上设有若干个连通喷头主体内腔的小孔一；所述的供水系统通过连接端与螺旋结构连接；所述的输送管一端与喷头主体内腔连通，另一端与所述的上料装置出料口和压风系统一通过管路连接；上料装置的进气口与压风系统一连接，进料口与料仓连通；
进一步的，该系统还包括设在输送管中下部的细管，细管一端封闭，另一端的开口端与压风系统二连接，连接管路上设有阀门三，在细管上设有多个朝向输送管底部的小孔二；
进一步的，上料装置和输送管之间的上料管路及压风系统一通过三通管接头与输送管连接，三通管接头的主干管路为中间直径小、两头直径大、曲面过渡的文丘里管结构，与输送管连接的出口直径比与压风系统一连接的进口直径大20％，三通管接头主干管路的中轴线与上料管路连接处夹角B为45°；
进一步的，所述的上料管路为弯曲夹角A等于45°的连续S型弯曲管路；
进一步的，所述的上料装置和料仓的数量为两个，对称布置在输送管轴线的两侧，两个上料装置的进气口与压风系统一之间的连接管路上分别设有阀门五和阀门六；
进一步的，所述的上料装置的进料方式为风动自吸式进料；
进一步的，所述的螺旋结构上相邻的两个小孔之间的距离为5cm；
进一步的，所述的螺旋结构为螺旋管，螺旋管盘绕在喷头主体外圆上；或在所述的喷头主体外圆上开有螺旋凹槽，在喷头主体外圆上还套有与其配合的套筒，螺旋凹槽和套筒之间的螺旋通道即为所述的螺旋结构。
一种全风动矿井巷道喷涂方法，包括如下步骤：
(1)将系统中的设备及管路连接好后，打开压风系统一出气口处管路上的阀门二和输送管进气口处管路上的阀门四、关闭压风系统二出气口处管路上的阀门三并启动压风系统一，或打开压风系统二出气口处管路上的阀门三、关闭压风系统一出气口处管路上的阀门二和输送管进气口处管路上的阀门四并启动压风系统二，再打开供水系统出水口处管路上的阀门一，启动供水系统，检查喷头是否正常喷出水雾；
(2)若喷头正常喷出水雾，打开阀门五和/或阀门六，打开阀门二，启动压风系统一和上料装置，上料装置上埋入到料仓内喷涂材料堆20cm深度处的进料口将喷涂材料吸入上料管路中，经三通管接头进入输送管中；
(3)打开阀门四和阀门三，启动压风系统二，将输送管内的材料送入喷头的内腔中，材料在喷头的内腔中被供水系统送入喷头内腔中的水充分润湿后，将材料喷射在作业壁面上；
(4)喷涂结束后，关闭阀门一，供水系统停止供水，待压风系统一和压风系统二将管路内的所有喷涂材料都吹干净后，压风系统停止运行，关闭所有阀门，整理喷涂系统。
与现有技术相比，本发明的优点有：
(1)通过采用螺旋式供水喷头，水从喷头主体的外圆上以分散的小孔进入喷头主体的内腔中，使得水和干料在喷头的内腔中充分混合后直接喷射出去，且整个系统的连接管路都是密闭连接，有效地避免了喷涂干料的回弹和干料输送过程中的跑风漏风，施工过程中产生的粉尘度几乎为零，避免了对人体的伤害，相比较传统的潮喷工艺，直接节省了40％的材料成本；
(2)整个系统完全采用气动装置，而且可以连续作业，大大地提高了喷涂的效率，且工作稳定可靠；
(3)设备的操作简单，占用空间小，最大设备的尺寸小于0.5m，其他为一些必须的管路，移动装拆很便捷。
附图说明
图1是本发明的整体系统示意图；
图2是图1所示系统中的螺旋结构为螺旋管的喷头的示意图；
图3是图1所示系统中的螺旋结构为螺旋通道的喷头的示意图；
图4是图1所示系统中的三通管接头的示意图；
图5是图1所示系统中的细管7的示意图。
图中：1、喷头，1-1、喷头主体，1-2、螺旋结构，1-3、小孔一，1-4、连接端，2、输送管，3、三通管接头，3-1、出口，3-2、连接处，3-3、进口，4、上料管路，5、上料装置，6、料仓，7、细管，7-1、小孔二，7-2、开口端，8、供水系统，9、压风系统一，10、压风系统二，11、阀门一，12、阀门二，13、阀门三，14、阀门四，15、阀门五，16、阀门六。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步地描述。
如图1至图3所示，一种全风动矿井巷道喷涂系统，包括喷头1、输送管2、上料装置5、料仓6、供水系统8、压风系统一9和多个控制气体和水流通的阀门，所述的喷头1为螺旋式供水喷头，包括中空的喷头主体1-1、螺旋结构1-2和连接端1-4，螺旋结构1-2设在喷头主体1-1外圆上，其上设有若干个连通喷头主体1-1内腔的小孔一1-3；所述的供水系统8通过连接端1-4与螺旋结构1-2连接；所述的输送管2一端与喷头主体1-1内腔连通，另一端与所述的上料装置5出料口和压风系统一9通过管路连接；上料装置5的进气口与压风系统一9连接，进料口与料仓6连通。
如图5所示，该系统还包括设在输送管2中下部的细管7，细管7一端封闭，另一端的开口端7-2与压风系统二10连接，连接管路上设有阀门三13，在细管7上设有多个朝向输送管底部的小孔二7-1；打开阀门三13，压风系统二10向细管7中吹送气流，气流经小孔二7-1流出后可扬起输料过程中滞留在输送管2底部的喷涂材料，既能提高喷涂的效率，也能提高材料的利用率，还能防止材料堆积在输送管2的底部、导致输送管2的重量加重、不利用施工。
如图4所示，上料装置5和输送管2之间的上料管路4及压风系统一9通过三通管接头3与输送管2连接，三通管接头3的主干管路为中间直径小、两头直径大、曲面过渡的文丘里管结构，与输送管2连接的出口3-1直径比与压风系统一9连接的进口3-3直径大20％，三通管接头3主干管路的中轴线与上料管路4连接处3-2夹角B为45°；采用这种文丘里管路结构，能够使得气流经过出口3-2时，由于泄压的过程，产生局部的负压，有助于减小上料管路4中材料进入输送管2中的阻力，能够减轻压风系统一9的负荷，进一步提高喷涂效率。
如图1所示，所述的上料管路4为弯曲夹角A等于45°的连续S型弯曲管路；能够增加上料管路4中的气流的阻力，增加气流与上连管路4管壁的摩擦，在压风系统一9的风压一定时，能够有效地减少材料在上料管路4中的堆积量。
所述的上料装置5和料仓6的数量为两个，对称布置在输送管2轴线的两侧，两个上料装置5之间通过管路连接，连接管路两端分别设有阀门五15和阀门六16；采用此种结构，能够在一个料仓6中的材料用尽后，继续用另一边的上料装置5和料仓6为系统供应材料，或者同时用两个上料装置5供应材料，可以连续作业不间断，避免补充材料时，还要停止施工，影响喷涂的效率。
所述的上料装置5的进料方式为风动自吸式进料；进料的效率高，且设备的体积小。
所述的上料装置5进料口埋入到料仓6内喷涂材料堆中的深度为20cm；若埋入的深度过浅，施工一段时间后，会出现吸入的材料量不够的情况，若埋入的深度过深，料仓内的空气无法辅助上料装置5自吸式上料，同样影响喷涂的效率。
所述的螺旋结构1-2上相邻的两个小孔1-3之间的距离为5cm；在水压和风压一定时，若小孔之间的距离过近，会使进入到喷头1内腔中的水过多，对喷涂材料润湿过度，导致喷涂材料喷射在作业壁面上后会滑动，影响巷道的坚固性，若小孔之间的距离过远，材料的润湿程度不够，材料难以附着在巷道壁面上，同样影响巷道的坚固性。
如图2所示，所述的螺旋结构1-2可以为螺旋管，螺旋管盘绕在喷头主体1-1外圆上，取材及更换方便；如图3所示，在所述的喷头主体1-1外圆上开有螺旋凹槽，在喷头主体1-1外圆上还套有与其配合的套筒，螺旋凹槽和套筒之间的螺旋通道即为所述的螺旋结构1-2，这样的结构更加结实耐用。
以上设备均采用矿用喷涂的专用设备。
一种全风动矿井巷道喷涂方法，包括如下步骤：
(1)将系统中的设备及管路连接好后，打开压风系统一9出气口处管路上的阀门二12和输送管2进气口处管路上的阀门四14、关闭压风系统二10出气口处管路上的阀门三13并启动压风系统一9，或打开压风系统二10出气口处管路上的阀门三13、关闭压风系统一9出气口处管路上的阀门二12和输送管2进气口处管路上的阀门四14并启动压风系统二10，再打开供水系统8出水口处管路上的阀门一11，启动供水系统8，检查喷头1是否正常喷出水雾；
(2)若喷头1正常喷出水雾，打开阀门五15和/或阀门六16，打开阀门二12，启动压风系统一9和上料装置5，上料装置5上埋入到料仓6内喷涂材料堆20cm深度处的进料口将喷涂材料吸入上料管路4中，经三通管接头3进入输送管2中；
(3)打开阀门四14和阀门三13，启动压风系统二10，将输送管2内的材料送入喷头1的内腔中，材料在喷头1的内腔中被供水系统8送入喷头1内腔中的水充分润湿后，将材料喷射在作业壁面上；
(4)喷涂结束后，关闭阀门一11，供水系统8停止供水，待压风系统一9和压风系统二10将管路内的所有喷涂材料都吹干净后，压风系统停止运行，关闭所有阀门，整理喷涂系统。
Claims (10)
1.一种全风动矿井巷道喷涂系统，包括喷头(1)、输送管(2)、上料装置(5)、料仓(6)、供水系统(8)、压风系统一(9)和多个控制气体和水流通的阀门，其特征在于：所述的喷头(1)为螺旋式供水喷头，包括中空的喷头主体(1-1)、螺旋结构(1-2)和连接端(1-4)，螺旋结构(1-2)设在喷头主体(1-1)外圆上，其上设有若干个连通喷头主体(1-1)内腔的小孔一(1-3)；所述的供水系统(8)通过连接端(1-4)与螺旋结构(1-2)连接；所述的输送管(2)一端与喷头主体(1-1)内腔连通，另一端与所述的上料装置(5)出料口和压风系统一(9)通过管路连接；上料装置(5)的进气口与压风系统一(9)连接，进料口与料仓(6)连通。
2.根据权利要求1所述的一种全风动矿井巷道喷涂系统，其特征是：还包括设在输送管(2)中下部的细管(7)，细管(7)一端封闭，另一端的开口端(7-2)与压风系统二(10)连接，连接管路上设有阀门三(13)，在细管(7)上设有多个朝向输送管底部的小孔二(7-1)。
3.根据权利要求2所述的一种全风动矿井巷道喷涂系统，其特征是：上料装置(5)和输送管(2)之间的上料管路(4)及压风系统一(9)通过三通管接头(3)与输送管(2)连接，三通管接头(3)的主干管路为中间直径小、两头直径大、曲面过渡的文丘里管结构，与输送管(2)连接的出口(3-1)直径比与压风系统一(9)连接的进口(3-3)直径大20％，三通管接头(3)主干管路的中轴线与上料管路(4)连接处(3-2)夹角B为45°。
4.根据权利要求3所述的一种全风动矿井巷道喷涂系统，其特征是：所述的上料管路(4)为弯曲夹角A等于45°的连续S型弯曲管路。
5.根据权利要求4所述的一种全风动矿井巷道喷涂系统，其特征是：所述的上料装置(5)和料仓(6)的数量为两个，对称布置在输送管(2)轴线的两侧，两个上料装置(5)的进气口与压风系统一(9)之间的连接管路上分别设有阀门五(15)和阀门六(16)。
6.根据权利要求5所述的一种全风动矿井巷道喷涂系统，其特征是：所述的上料装置(5)的进料方式为风动自吸式进料。
7.根据权利要求6所述的一种全风动矿井巷道喷涂系统，其特征是：所述的螺旋结构(1-2)上相邻的两个小孔(1-3)之间的距离为5cm。
8.根据权利要求1至7任一权利要求所述的一种全风动矿井巷道喷涂系统，其特征是：所述的螺旋结构(1-2)为螺旋管，螺旋管盘绕在喷头主体(1-1)外圆上。
9.根据权利要求1至7任一权利要求所述的一种全风动矿井巷道喷涂系统，其特征是：在所述的喷头主体(1-1)外圆上开有螺旋凹槽，在喷头主体(1-1)外圆上还套有与其配合的套筒，螺旋凹槽和套筒之间的螺旋通道即为所述的螺旋结构(1-2)。
10.一种全风动矿井巷道喷涂方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将系统中的设备及管路连接好后，打开压风系统一(9)出气口处管路上的阀门二(12)和输送管(2)进气口处管路上的阀门四(14)、关闭压风系统二(10)出气口处管路上的阀门三(13)并启动压风系统一(9)，或打开压风系统二(10)出气口处管路上的阀门三(13)、关闭压风系统一(9)出气口处管路上的阀门二(12)和输送管(2)进气口处管路上的阀门四(14)并启动压风系统二(10)，再打开供水系统(8)出水口处管路上的阀门一(11)，启动供水系统(8)，检查喷头(1)是否正常喷出水雾；
(2)若喷头(1)正常喷出水雾，打开阀门五(15)和/或阀门六(16)，打开阀门二(12)，启动压风系统一(9)和上料装置(5)，上料装置(5)上埋入到料仓(6)内喷涂材料堆20cm深度处的进料口将喷涂材料吸入上料管路(4)中，经三通管接头(3)进入输送管(2)中；
(3)打开阀门四(14)和阀门三(13)，启动压风系统二(10)，将输送管(2)内的材料送入喷头(1)的内腔中，材料在喷头(1)的内腔中被供水系统(8)送入喷头(1)内腔中的水充分润湿后，将材料喷射在作业壁面上；
(4)喷涂结束后，关闭阀门一(11)，供水系统(8)停止供水，待压风系统一(9)和压风系统二(10)将管路内的所有喷涂材料都吹干净后，压风系统停止运行，关闭所有阀门，整理喷涂系统。
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2016
- 2016-01-26 CN CN201610053373.4A patent/CN105673047B/zh active Active
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