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煤矿薄喷技术研究取得新进展

发布时间:2017-05-10

煤矿薄喷技术研究取得新进展

 2017-05-04 张少波等 




  这是煤炭科学研究总院南京研究所张少波研究员团队的成果。研究的创新点为:开展了适用于国内煤矿的薄喷技术研究,定型了封闭、壁面瓦斯封堵2种功能的非反应型薄喷产品,研制了PF1L型与WFP400型两种粉体喷射机,并分别在东欢坨煤矿、王坡煤矿进行了现场应用。这项研究得到了科技部科研院所技术开发研究专项资金、江苏省科技支撑计划(社会发展)资助项目、中国煤炭科工集团青年基金的资金支持。


  

  薄喷衬层(Thin Spray-on Liners,简称TSL)封闭与支护技术是起源于欧美的一种新的支护理念,具有喷层薄,质地致密,弹性、延展性好,抗拉强度高,能够与受喷面良好黏结等优点。


  1990年以后,TSL的研究文献逐渐增多,多集中于加拿大、美国、澳大利亚、南非、德国等国家。已研制出数十种TSL产品,用于巷道防风化、防锈蚀封闭,取代喷射混凝土、金属网支护,以及作为密封剂使用,发挥了重要作用,并被国外采矿管理人员列为重要支护技术之一。然而国外的TSL研究多集中于金属矿山的硬岩巷道,且一般价格昂贵,难以被我国煤炭行业接受。


  至张少波团队研究开始之前,我国对该领域缺乏实质与系统研究,应用案例为零。


非反应型矿用TSL材料研制


  研究人员确定以单组分非反应型为薄喷材料设计原则,以保持较好的水化成膜性、抗拉强度与黏附强度,同时满足施工简单、安全环保、经济性等要求。基于此,通过基础乳液优化,固化、强度、耐水、抗粉化、抗收缩、消泡致密等性能提高,促进分散保证混匀度。南京研究所确定了煤矿用薄喷材料定型配方,试产了样品。




我国矿用喷薄机的研制


  PF1L型薄喷机研制。根据薄喷粉体物料加工、输送特点,以及煤矿井下喷射作业要求,确定采用粉体薄喷的专用喷涂装备研制原则为:降低能力,摈弃转子结构,全密闭结构,输料、混料、送料压力平衡,水灰比准确、混合均匀等。据此进行了结构设计与研制。



  WFP400型粉体喷射机研制。为进一步简化操作、轻量机型。近期又推出第二代薄喷机WFP400型粉体喷射机。该机采用负压喂料方式,开放式料仓,依靠螺旋进料和负压效应配料,粉料与压风充分混合后,以稀薄流状态经管道输送至喷头处再配水成浆后喷出。不仅机型轻,而且可连续施工,粉料输送距离远大于混凝土喷浆设备。



应用实例


  采用研制的单组分、非反应型TSL材料及PF1L型与WFP400型2种粉体喷射机机型,分别进行了防风化锈蚀与避难硐室封堵瓦斯的现场应用。前者在开滦(集团)东欢坨煤矿进行了现场试验,与喷射混凝土相比,可减少材料运输量90%,减去拌料工序,提高3~5倍喷速,用工仅3人;可同步喷浆、掘进施工。


  后者在天地王坡煤矿进行了现场应用,对3316运输巷1号临时避难硐室进行了壁面瓦斯封堵封堵。在停风情况下,施工后的避难硐室瓦斯浓度可由原先增速2.8%/h降至(0.1~0.5)%/h,封堵效果显著。






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