CN113266398B - 一种降低潮法喷射混凝土回弹率的喷枪及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于矿山锚喷领域，涉及一种降低潮法喷射混凝土回弹率的喷枪及方法，包括同轴依次连通的高负压腔体、扩散腔体、喷射料导流装置与橡胶喷管；布置在高负压腔体中的压缩空气进气口与高负压腔体同轴设置，其末端设置有朝向扩散腔体的高负压喷嘴，潮法喷射混凝土进口及进水口分别与压缩空气进气口呈45°‑90°夹角；喷射料导流装置内外腔体间设置一排以上的气体喷孔或条缝，沿其轴向呈环形、30～45度夹角布置。本发明潮法喷射混凝土及用水被高负压气体引射进入喷枪后，依次经过扩散‑碰撞式、收缩‑碰撞式、扩散‑碰撞式、收缩‑碰撞式混合后，使喷射混凝土的回弹率大幅度降低，获得接近湿法喷射高质量的受喷面，大大降低粉尘危害。

Description

一种降低潮法喷射混凝土回弹率的喷枪及方法

技术领域

本发明属于矿山锚喷领域，涉及一种降低潮法喷射混凝土回弹率的喷枪及方法。

背景技术

目前矿山井下锚喷面的混凝土喷射施工中，有潮法和湿法两中；湿法是将水泥、沙子、石子以及速凝剂等事先掺水搅拌均匀成浆后，用湿喷机送至喷枪，然后由其完成受喷面的喷浆作业。湿法喷射优点是回弹率低、产尘少、喷射施工质量好等；其缺点是使用设备昂贵，且为了防止料浆在送料机构内凝固，操作与设备维护等都十分复杂。潮法是将水泥、沙子、石子以及水按较小比例事先混合形成潮喷料，然后用潮式混凝土喷射机送至喷枪；潮喷料与喷枪中的水接触混合后喷至施工受喷面。潮法与湿法喷射相比具有施工设备简单、可靠性好、维护方便以及设备价格便宜等优点，因此目前矿山井下锚喷面施工最常用的是潮法喷射方法。但用潮法喷射时回弹率较高、产尘浓度较高、受喷面不如湿法的质量好，这主要是由于水与混凝土在喷枪中的接触时间较短，得不到充分均匀的混合造成的。现有技术中喷枪的供水系统设计一般只是在枪内输送管的管壁上开有一至两道喷水孔或环缝，将静压水流直接压入管道中与潮料混合。为了得到较好的混合效果，喷水孔及环缝都设计的较小，一般在1.5-2mm左右。这种供水方式与设计方法，使喷水孔或环缝很容易被物料堵塞，出现潮料与水混合不均，甚至水与潮料出现分离现象，导致潮料不能充分湿润，造成喷射混凝土回弹率高达40-50％左右，不仅浪费材料，同时产生大量粉尘，给作业人员带严重的职业危害。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种降低潮法喷射混凝土回弹率的喷枪及方法，降低喷射混凝土的回弹率。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种降低潮法喷射混凝土回弹率的喷枪，包括同轴依次连通的高负压腔体、扩散腔体、喷射料导流装置与橡胶喷管；

高负压腔体上的分别设置有潮法喷射混凝土进口、进水口以及压缩空气进气口，压缩空气进气口与高负压腔体同轴设置，其末端设置有朝向扩散腔体的高负压喷嘴，潮法喷射混凝土进口及进水口分别与压缩空气进气口呈45°-90°夹角。

可选的，高负压腔体的通径是潮法喷射混凝土进口和进水口通径的2～4倍。

可选的，进水口上设置有进水口阀门，进水口的过水通径最大为

可选的，高负压腔体与扩散腔体之间还设置有收缩段，该收缩段的通径小于扩散腔体的通径。

可选的，喷射料导流装置包括内腔体，设置在内腔体外的外腔体，设置在内腔体两端的进料口与出料口，以及与该外腔体连通设置的压缩空气入口；

外腔体与内腔体之间还设置有一排以上的气体喷孔或条缝。

可选的，进料口的通径是出料口通径的3～4倍。

可选的，气体喷孔或条缝绕喷射料导流装置的轴向环形布置，或沿喷射料导流装置的轴线方向与轴线呈30～45度夹角布置。

可选的，高负压腔体呈圆锥形或方形变圆形状。

一种降低潮法喷射混凝土回弹率的方法，应用如上述的一种降低潮法喷射混凝土回弹率的喷枪，包括以下步骤：

S1，利用高负压喷嘴在高负压腔体中形成的气力引射负压作用，把潮法喷射混凝土和水引射到高负压腔体中；利用高负压腔体数倍与潮法喷射混凝土进口和进水口所形成的扩散效应，完成混凝土与水的一次扩散-碰撞式混合；

S2，在高负压腔体与扩散腔体之间的收缩段中，利用高负压腔体所形成的高负压气流的涡流及涡旋扰动作用下，完成混凝土与水的二次收缩-碰撞式混合，并形成喷射料栓；

S3，在高负压喷嘴喷出的强大压缩气流推力作用下，把喷射料栓从收缩段推进到扩散腔，利用压缩气流从收缩段进行入到扩散腔时的发散效应，把喷射料栓充分扩散，并完成混凝土与水的三次扩散-碰撞式混合，扩散-碰撞混合后的喷射料，在压缩气流推力作用下，进入到喷射料导流装置；

S4，喷射料导流装置中，利用布置在导流装置中气体喷孔或条缝喷射出连续或间断性气流的引射作用，把呈扩散状的喷射料收缩成连续或间断性料栓并导向轴心，避免喷射混凝土粘结枪体内壁，避免喷枪堵塞，保障混凝土与水的充分混合空间；被导向轴心的料栓随压缩气流进入橡胶喷管，完成混凝土与水的四次收缩-碰撞式混合，并完成喷射混凝土的最终喷射。

可选的，在S1步骤中，通过调节进水口阀门，保障喷射混凝土与水充分混合降低回弹率所需的水量。

本发明的有益效果在于：本发明一种降低潮法喷射混凝土回弹率的喷枪及方法，潮法喷射混凝土及所需用水被高负压腔体形成的高负压引射从各自进口进入喷枪后，经过一次扩散-碰撞式混合、二次收缩-碰撞式混合、三次扩散-碰撞式混合、四次收缩-碰撞式混合后，进入橡胶喷管中的潮法混凝土喷射料基本达到湿法混凝土喷射料水平，可使喷射混凝土的回弹率由原来的40-50％下降至接近零，同时可获得接近湿法喷射高质量的受喷面，大大降低了粉尘危害，改善了矿井下锚喷面空气质量及作业环境，提高了喷射混凝土的强度及工作效率。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：

图1为本发明一种降低潮法喷射混凝土回弹率的喷枪的结构示意图；

图2为本发明一种降低潮法喷射混凝土回弹率的喷枪的喷射料导流装置结构示意图。

附图标记：潮法喷射混凝土进口1、压缩空气进气口2、进水口3、高负压喷嘴4、高负压腔体5、收缩段6、扩散腔体7、喷射料导流装置8、压缩空气入口9、橡胶喷管10、进料口11、出料口12、内腔体13、外腔体14、气体喷孔或条缝15。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

请参阅图1～图2，为一种降低潮法喷射混凝土回弹率的喷枪，包括同轴依次连通的高负压腔体5(圆锥形、方形变圆等形状)、扩散腔体7、喷射料导流装置8与橡胶喷管10；高负压腔体5上的分别设置有潮法喷射混凝土进口1、进水口3以及压缩空气进气口2，压缩空气进气口2与高负压腔体5同轴设置，其末端设置有朝向扩散腔体7的高负压喷嘴4，高负压腔体5的通径分别是潮法喷射混凝土进口1、进水口3通径的2-4倍；进水口3上设置有进水口3阀门，进水口3的过水通径最大为高负压腔体5与扩散腔体7之间还设置有收缩段6，该收缩段6的通径小于扩散腔体7的通径。喷射料导流装置8包括内腔体13，设置在内腔体13外的外腔体14，设置在内腔体13两端的进料口11与出料口12，以及与该外腔体14连通设置的压缩空气入口9；外腔体14与内腔体13之间还设置有一排以上的气体喷孔或条缝15；进料口11的通径是出料口12通径的3～4倍。

在本实施例中，气体喷孔或条缝15沿喷射料导流装置8的轴线方向与轴线呈30～45度夹角布置。

在本实施例中，高负压腔体5和压缩空气进气口2与潮法喷射混凝土进口1、进水口3分别呈45°-90°夹角，潮法喷射混凝土和水均被其形成的高负压引射后进入喷枪。

在本实施例中，压缩空气进气口2与潮法喷射混凝土进口1、进水口3分别呈45°-90°夹角。

一种降低潮法喷射混凝土回弹率的方法，应用如上述的一种降低潮法喷射混凝土回弹率的喷枪，包括以下步骤：

S1，利用高负压喷嘴4在高负压腔体5中形成的气力引射负压作用，把潮法喷射混凝土和水引射到高负压腔体5中；利用高负压腔体5数倍与潮法喷射混凝土进口1和进水口3所形成的扩散效应，完成混凝土与水的一次扩散-碰撞式混合；其中，通过调节进水口3阀门，保障喷射混凝土与水充分混合降低回弹率所需的水量，进水口3过水通径最大为有效避免目前喷枪因喷水孔或环缝较小而引起的堵塞问题；

S2，在高负压腔体5与扩散腔体7之间的收缩段6中，利用高负压腔体5所形成的高负压气流的涡流及涡旋扰动作用下，完成混凝土与水的二次收缩-碰撞式混合，并形成喷射料栓；

S3，在高负压喷嘴4喷出的强大压缩气流推力作用下，喷射料栓从收缩段6推进到扩散腔，利用压缩气流从收缩段6进行入到扩散腔时的发散效应，把喷射料栓充分扩散，并完成混凝土与水的三次扩散-碰撞式混合，扩散-碰撞混合后的喷射料，在压缩气流推力作用下，进入到喷射料导流装置8；

S4，喷射料导流装置8中，利用布置在导流装置中气体喷孔或条缝15喷射出连续或间断性气流的引射作用，把呈扩散状的喷射料收缩成连续或间断性料栓并导向轴心，避免喷射混凝土粘结枪体内壁，避免喷枪堵塞，保障混凝土与水的充分混合空间；被导向轴心的料栓随压缩气流进入橡胶喷管10，完成混凝土与水的四次收缩-碰撞式混合，并完成喷射混凝土的最终喷射。

本发明潮法喷射混凝土从进口进入喷枪后，经过一次扩散-碰撞式混合、二次收缩-碰撞式混合、三次扩散-碰撞式混合、四次收缩-碰撞式混合后，进入橡胶喷管10中的潮法混凝土喷射料基本达到湿法混凝土喷射料水平，可使喷射混凝土的回弹率由原来的40-50％下降至接近零，同时可获得接近湿法喷射高质量的受喷面，大大降低了粉尘危害，改善了矿井下锚喷面空气质量及作业环境，提高了喷射混凝土的强度及工作效率。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种降低潮法喷射混凝土回弹率的方法，应用一种降低潮法喷射混凝土回弹率的喷枪，所述喷枪包括同轴依次连通的高负压腔体、扩散腔体、喷射料导流装置与橡胶喷管；高负压腔体上分别设置有潮法喷射混凝土进口、进水口以及压缩空气进气口，压缩空气进气口与高负压腔体同轴设置，其末端设置有朝向扩散腔体的高负压喷嘴，潮法喷射混凝土进口及进水口分别与压缩空气进气口呈45°-90°夹角；喷射料导流装置包括内腔体，设置在内腔体外的外腔体，设置在内腔体两端的进料口与出料口，以及与该外腔体连通设置的压缩空气入口；外腔体与内腔体之间还设置有一排以上的气体喷孔或条缝；喷射料导流装置的进料口的通径是出料口通径的3~4倍；气体喷孔或条缝绕喷射料导流装置的轴向环形布置，或沿喷射料导流装置的轴线方向与轴线呈30~45度夹角布置，其特征在于，包括以下步骤：

S1，利用高负压喷嘴在高负压腔体中形成的气力引射负压作用，把潮法喷射混凝土和水引射到高负压腔体中；利用高负压腔体数倍于潮法喷射混凝土进口和进水口所形成的扩散效应，完成混凝土与水的一次扩散-碰撞式混合；

S2，在高负压腔体与扩散腔体之间的收缩段中，利用高负压腔体所形成的高负压气流的涡流及涡旋扰动作用下，完成混凝土与水的二次收缩-碰撞式混合，并形成喷射料栓；

S3，在高负压喷嘴喷出的强大压缩气流推力作用下，把喷射料栓从收缩段推进到扩散腔体，利用压缩气流从收缩段进行入到扩散腔体时的发散效应，把喷射料栓充分扩散，并完成混凝土与水的三次扩散-碰撞式混合，扩散-碰撞混合后的喷射料，在压缩气流推力作用下，进入到喷射料导流装置；

S4，喷射料导流装置中，利用布置在导流装置中气体喷孔或条缝喷射出连续或间断性气流的引射作用，把呈扩散状的喷射料收缩成连续或间断性料栓并导向轴心；被导向轴心的料栓随压缩气流进入橡胶喷管，完成混凝土与水的四次收缩-碰撞式混合，并完成喷射混凝土的最终喷射。

2.根据权利要求1所述的一种降低潮法喷射混凝土回弹率的方法，其特征在于：在S1步骤中，通过调节进水口阀门，保障喷射混凝土与水充分混合降低回弹率所需的水量。

3.根据权利要求1所述的一种降低潮法喷射混凝土回弹率的方法，其特征在于：进水口上设置有进水口阀门，进水口的过水通径最大为φ25mm。

4.根据权利要求1所述的一种降低潮法喷射混凝土回弹率的方法，其特征在于：高负压腔体的通径是潮法喷射混凝土进口和进水口通径的2~4倍。

5.根据权利要求1所述的一种降低潮法喷射混凝土回弹率的方法，其特征在于：高负压腔体呈圆锥形或方形变圆形状。