矿用封孔材料注浆泵的研制及应用.docx

矿用封孔材料注浆泵的研制及应用 目前我国煤矿瓦斯事故极大的威胁着矿工的生命安全，其主要原因之一是在开采前期煤体内部的瓦斯不能够有效得到预抽，割煤过程中煤层内部瓦斯大量涌到采煤工作面，造成瓦斯超限，引起瓦斯事故的频繁发生，我国高瓦斯矿井普遍使用的浆体类封孔密封材料有：水泥砂浆密封材料，膨胀水泥密封材料，绝缘纸密封材料，树脂类密封材料等，这些密封材料在向钻孔运送过程中，受浆体特陛的制约和注浆动力的影响，浆液流动速度不均匀，注浆量的多少不易控制，震动幅度大，动力不稳定等因素影响，注浆后，钻孔密封效果不佳，瓦斯抽放浓度低，煤层中的瓦斯不能有效得到释放，直接影响着矿井安全生产和矿工的生命健康。 参考阅读：矿用封孔材料注浆泵的研制及应用（相伟峰） 一、矿用双动力封孔注浆泵工作原理 矿用双动力封孔注浆泵主要是靠手动或液压驱动两种方式来推动缸体内活塞运动完成浆液的吸入与排出，从气液增压泵或手动增压油缸里输出的压力油通过输油管路提供给液压千斤顶使用，千斤顶伸缩杆与注浆缸体内的活塞相连接，伸缩杆的伸缩动作带动活塞在缸体内做往复运动，完成吸浆和排浆过程，浆液在活塞的作用力下通过输浆管路进入注浆孔，完成封孔注浆，在瓦斯抽放钻孔数目少，注浆量小，施： 现场没有压缩空气的情况下实施手动操作；反之，当瓦斯抽放孔数目多，注浆量大，巷道内铺设有压缩空气管道时，实施气液驱动封孔注浆。 二、双动力封孔注浆泵结构组成及功能双动力注浆泵主要有气液一手动增压油箱、液压千斤顶与注浆缸体组合体、料箱及液压油管组成，其中气液-手动增压部分属于增斥动力源，输出的压力油【1】供液压千斤顶使用，千斤顶活塞杆在液压油的驱动之下，完成伸出或收缩动作，从而带动注浆缸体活塞往复运动，实现吸浆和排浆，完成整个注浆过程。 1、气液-手动增压油箱。油箱在充分供油的基础上做到体积最小以节省材料减少机重为主。油箱上表面主要安设的部件由风马达与径向 柱塞泵组合体【2】，手动油缸，手动换向阀，气动马达消声器，空气过滤器，排量检测指示器。 （1）气液-增压部分。由气马达和径向三柱塞泵组成：气马达输出轴通过联轴器与径向柱寨泵偏心轮连接，带动偏心轴承旋转，三柱塞靠与偏心轮的相互啮合，从而改变容积的大小，完成从下盘吸油，向上盘排油过程，增斥后的压力油通过上盘排出，通过固定换向阀向千斤顶供液。 双作用叶片气马达。考虑到转速因素的影响范同，以及满足 作情况所需的力矩，根据双作用叶片气马达的工作特性，进行选型，边缘线是气动马达的特性曲线，负载必须在阴影部分之内变化。在均衡负载情况下，工作速度是最主要的因素，叶片是马达用于变速小转矩的场合。空气压力降低，转速也降低，由于矿井注浆封孔地点压缩空气的压力范同一般为0.3-0.7Mpa，其平均压力为0.5Mpa，所以气马达的选型必须考虑到转速、气压与力矩三者之间的相互关系。 径向三柱塞泵。径向柱塞泵其工作原理【3】是通过柱塞的径向位移改变柱寒封闭容腔的大小以进行吸油与排油从而将机械能转换成液乐能。考虑到径向柱塞泵的排量必须与液压千斤顶的缸体容积相适应，并且要和气动马达工作参数相配套，经过核算确定径向二三柱塞泵的技术参数选型如表1所示。径向柱塞泵配油方式【4】是三柱塞靠与偏心轮的相互啮合，改变塞体容积的大小，完成吸油和排油，实现阀式配流盘配流。 （2）手动一增压部分。主要是靠操作手柄动作使手动油缸内油液增压，压力油通过输油管路供液压千斤顶使用，千斤顶伸缩杆动作带动注浆缸体内活塞做往复运动，完成吸浆和排浆过程。 2、液压千斤顶与注浆缸体组合体 注浆泵组合缸体由液压千斤顶和注浆缸体【5】两部分组成，液压千斤顶伸缩杆与缸体内活塞相连接，通过千斤顶伸缩杆动作，带动缸体活塞做往复运动，缸体上部有一料仓，在负压的作用下浆料进入缸体内部，完成吸浆动作；当活塞杆向外伸出，缸体内浆液在活塞的推力之下向外排出，完成排浆动作。 3、料箱 料箱安设在注浆缸体的上部，与缸体连接处有一操作阀，当缸体内浆料排放完毕后，打开操作阀，浆料在负压作用下被吸入缸体，完成吸浆过程，然后关闭操作阀。待缸体内浆料排放完毕，重新打开操作阀吸浆，重复动作，连续吸浆排浆，完成注浆过程。料箱是为注浆缸体提供浆料的主要设备，根据浆料的固有特性，采用抗腐蚀的不锈钢材制成。 三、注浆泵的应用 该设备在山西某煤矿工作面投入使用后，取得了良好的封孔效果，使用后大大改善了瓦斯抽放孔封孔质量，提高了瓦斯抽放浓度，抽放浓度比使用前提高了23倍，增大了瓦斯排放量，并且注浆封孔成本也大大降低，该矿以前采用的是绝缘纸封孔，封孔单个成本也很低，采用浆料注浆封孔后，封孔单个成本进一步下降，该工作面封孔成本共计节约12万元，为采煤工作面的安全生产提供了保障，通过现场实施，双动力注浆泵在同行业中值得推广和应用。 技术参数（以100型为例） 1、手动操作力：150-200N 2、手动操作频率：每分钏40-50次 3、料斗最大容积：4000ml 4、单泵额定容积：2000ml 5、单泵排量：2000ml 6、并联泵数：2 7、环境温度：-16-45 8、物料输出力：1.65MPa约16.5kg/cm 相关阅读：注胶泵（矿用密封胶专用）四、结论 矿用双动力封孔注浆泵其创新特点：摆脱电力作为动力源，实现了本质安全；设备重量轻，安全性高，便于移动。降低了动力成本，有效改善了钻孔密封性能；注浆量的多少便于控制。 该设备具有广泛适用性，能够满足不同场所的需求，注浆速度快，封孔质量高，有效提高了瓦斯抽放效果，值得推广和应用。 参考文献【1】雷天觉新编液压工程手册M北京：北京理工大学出版社，1998：46-82【2】徐福玲，陈尧明液压与气压传动M北京：机械工业出版社，2009(6)【3】彭佑多TDB径向柱塞泵的设计与研究J湘潭矿业学院学报，1996(12)【4】魏聪