移动式混凝土喷射机械手

湿喷成为隧道矿井主流施工工艺，小型湿喷机械很难克服速度慢、回弹率高，速凝剂添加难控制，喷射质量差的弊病。单台喷射量为5m3/小时，虽可多台组合同时作业以提高速度，但隧道内空间有限，不易于过多人员和小型湿喷机应用受到限制。目前，隧道施工采用移动式混凝土喷射机械手来提高喷射混凝土速度，已成为隧洞矿井初支护发展的趋势。移动式混凝土机械手混凝土喷射量高达到15～30m3/小时,相当于十多台小型喷射机同时作业，但机械手对操作人员技术水平要求较高。不过我们公司岩鼎操作手协会有3000余专业各种设备操作手推荐介绍或者培训，解决产品与用户时间与费用以及产品升级问题。

以进口工区平导III级围岩段90m作为考核段，对移动式混凝土喷射机械手及机械手喷射混凝土工艺进行了现场数据采集、整理和经济比选。整个施工采用移动式混凝土喷射机械手，该设备为电或柴油两用，可以通过PLC控制系统控制各种数据，实现人机对话，并可以直观的检测机器工作状况、安全装置工作状况。

泵送单元技术参数 型号PAS307，最大理论输出方量30m3/h，最大输出压力65bar，每分钟最大泵送次数16n°，混凝土缸（直径×行程）200×1000 mm，料斗容积300 L，装机功率（电机-柴油机）45～61 kw。

布料臂架技术参数型号CSS-3，转台竖直转角±180°，一臂举升角度±90°～5°，二臂举升角度180°，三臂举升角度270°，一臂长度4.2m，一臂长度2.5m，三臂长度3.5m，三臂套管伸缩长度1.8m，喷嘴轴向转角180°，喷嘴径向转角±45°，臂架纵向滑移行程3.7m。

汽车底盘技术参数型号shotruck2，装机功率61kw，回转圆5.2 m，轴距3.7m，接近角16.5°，离去角18.5°，车胎16×24，最大承重16000kg；工程底盘高配置款等。

凝土配合比(kg/m3)为：水泥：细骨料：粗骨料：减水剂：粉煤灰：速凝剂（410:1150:550:5.1:100:20.4）施工一直很稳定。施工中不断调整优化试验，确定混凝土配合比，保证满足设计强度并控制坍落度在120mm±20mm。

喷头与受喷面的距离：湿喷机要求风压0.6～1.2MPa，喷射情况表明，当喷头距岩面为0.8～1.2m 时较适宜，1米距离是喷射效果最好的。

喷射角度：喷头应保持与受喷面垂直，若受喷面被格栅、钢筋网覆盖时，可将喷头稍加偏斜，但不宜小于70°，这样可保证所喷混凝土的质量和回弹率。

喷头运动方式：机械手活动范围很大，所以应分段、分部螺旋状圆周喷射，喷射时分段长度不超过6m，由左右边墙向拱部逐层喷射。喷头应作连续不断的运动，螺旋直径约为20～30m，后一圈压前一圈三分之一。

喷射厚度：喷射混凝土对墙部一次喷层厚可达10cm以上，拱部一次喷层厚可达7cm。影响喷层厚度的主要因素是混凝土的坍落度、速凝剂的作用效果和气温。一般10～15cm左右的坍落度可获得较厚的喷层，能保证混凝土在2分钟内凝结的效果较好。

由于本工程首次采用移动式混凝土喷射机械手进行喷射作业，没有较为熟练的班组，我们只有采用自我摸索培训的方式在作业过程中不断提高。在机械手喷混凝土作业中，喷射操作手至关重要，喷射操作手的技术水平、经验、责任心在混凝土回弹及喷射速度乃至设备保养使用中起到决定性作用。一般来说，培养一个较为熟练的喷射手至少要2个月以上时间，同时还要看操作手悟性和技能动手能力的高低。

移动式混凝土喷射机械手喷射速度快，效率高。在正常工况下施工，该机组的喷射量范围为7～25m3/h，平均为12.2m3/h。而湿喷机或者喷射机的喷射量为3～5m3/h。两者相比，1台的效率相当于4台湿喷机同时喷射的作业量。

准备时间短：移动式混凝土喷射机械手行走和喷射臂由内燃发动机作动力，行走采用四轮驱动，行走速度快，机械手到达工作面时，只需要将电缆卷筒的电缆接头连接在配电箱内，前后支腿支起，使用有线遥控器将大臂和小臂移动到待喷部位，整个过程只需要10分钟左右。若使用TK500型湿喷机或者转子式喷射机，则需要用装载机分别将3台机器和放料盘并排放置在待喷部位，然后依次连接电机电缆、高压风管及速凝剂管等，整个过程需要35分钟以上。

喷射范围广且移动方便，能提高作业循环的速度。移动式混凝土机械手的大臂和小臂通过油缸都可以伸缩2m的行程，在机械手不移动的情况下，喷射高度可达16.9m，宽度可达26.4m，特别是在正洞施工中体现了没有喷浆台架利用机械手进行喷浆的方便快捷性，没有移动喷浆台架的时间和人员上下台架的不方便，简化了洞内施工设施与平行作业设备的冲突。

湿喷机与采用机械手统计数据：采用机械手实际施工方量63方，所用时间6.75小时，综合回弹量达到13.5%。施工过程采用3台湿喷机，施工63方，需用时间11.53小时，综合回弹量达到29.5%。

械手实际施工方量63方，所用时间6.75个小时，综合回弹量达到13.5%。施工过程采用3台湿喷机，施工63方，需用时间11.53小时，综合回弹量达到29.5%。如表1

根据以上数据可以看出，采用机械手施工，可以使速凝剂掺量得以控制，降低喷射的反弹率并且减少混凝土罐车放料和等待喷射的时间。同时，在施工过程中可最大程度的降低设备的使用率和操作人员的劳动强度，使施工效率和经济效益得到明显提高。

机械手在喷浆支护的过程中，喷射操作手通过有线或者无线遥控器控制线长为30m）操作喷射臂的喷射位置和喷嘴的角度，而使用TK500型湿喷机进行喷浆支护作业时，喷射操作手要手持喷头和喷浆管，靠近施喷面近距离进行操作，粉尘大，噪音高。

相比而言，使用移动式混凝土喷射机械手进行喷浆作业，可以避免掌子面由于围岩较差而掉落石块伤人、喷射反弹料伤人等事故，同时可减少操作人员吸入大量喷射混凝土的粉尘而危害身体。因此，具有较好的安全性和环保性。机械手具有施工机械化程度高、工作效率高、回弹量少、施工安全性强、作业环境好；自动化程度高，对带冲击力的喷头易于控制距离和角度来解决人力喷射平整度和回弹率的问题；外加剂速凝剂添加自动配置、自动调整有效降低外加剂的消耗量和外加剂过量过少对喷射质量的影响；撤离转场快捷方便；