降低锚喷巷道喷射混凝土回弹率技术探讨 刘建功高磊张新过（河南能化集团永煤公司陈四楼煤矿，河南商丘４７６６００） 摘要：本文通过对喷射混凝土施工工艺进行研究分析，并结合现场实际，着重分析了影响喷射混凝土回弹率的因素，提出了降 低喷射混凝土回弹率的方法及措施。为有效减少喷射混凝土回弹率，６车ｌ氏支护成本提供了重要的经验及借鉴意义。 关键词：喷射混凝土；风压；水压；回弹率；水灰比；速凝剂 中图分类号：Ｆ４０６．３；ＴＤ２６３ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１００８－０１５５（２０１４）０９－０１８８－０１ 煤矿井下施工中，“锚网喷”作为现阶段主要支护 （３）一次喷射厚度过大，未分层喷射（喷射分层过 手段，黄砂、米石、水泥作为喷浆支护的材料消耗较大， 经统计分析，受各方面因素影响，煤矿井下喷浆回弹率 高达３０％一４０％，回弹料回收利用率较低，回收后当班 使用不完就凝固，无法继续使用，浪费严重，且回收回 弹料需大量人工、物力。现煤炭经济受国际形势影响， 迅猛下滑，如何有效降低喷射混凝土回弹率，减少支护 成本，意义重大。 ｌ概况 煤矿井下喷浆根据不同喷射工艺，主要可分为干 式喷射混凝土、潮式喷射混凝土及湿式喷射混凝土三 种类型。因受技术条件、施工工艺、施工环境等因素影 响，我矿现阶段采用的喷射工艺为潮式喷射混凝土，使 用ＰＣ一５Ｔ型喷射机，主要技术参数见表１。 我矿喷射混凝土使用的水泥为普通硅酸盐４２５＃水 泥；砂为中粗砂，细度模数宜大于２．５，含水率为８％一 １０％；米石必须坚硬耐久，粒径５～１５ｍｍ。速凝剂标号 ７８２—３，掺入量为水泥重量的２％一５％，喷拱部时取上 限，淋水区可酌情加大掺入量。 表１ ＰＣ一５Ｔ型喷射机技术参数表 名称 技术参数 生产能力 ５—５．２ ／ｈ 最大输送距离 ２００ｍ 适用材料水灰比 ≤Ｏ．４—０．４５ 最大骨料粒径 ｌ５ｍｉｌｌ １二作压力 Ｏ．２—０．４ＭＰａ 电动机型号 ＹＢ１３２Ｍ一６或Ｙ１３２Ｍ一６ 功率 ５．５ｋＷ ２影响喷射混凝土回弹率的因素与现状分析 通过分析我矿喷射混凝土现状，影响喷射混凝土 回弹率的因素主要有以下几点： （１）风压、水压控制不好，喷射距离过大或过小； （２）喷射顺序不合理； 收稿日期：２０１４—０５—２７ 作者简介：刘建功（１９８３一），男，云南永胜县人，２００６年毕 业于河南理工大学，中国矿业大学矿业工程领域工程硕士，助理 工程师，现在河南省永城市永煤公司陈四楼煤矿从事技术管理 工作。 １８８ 多不在此列）； （４）外加剂添加不规范、不均匀； （５）喷射手责任心不强或操作不熟练； （６）地面混合料配比不合理或不均匀； （７）井下水泥掺拌不均匀； （８）巷道成型不规整，受喷面凸凹不平。 （９）影响回弹率的其他因素。 ３降低喷射混凝土回弹率的措施及理论分析 ３．１混凝土配合比和外加剂用量要符合要求，掺拌 均匀 （１）砂石粒径符合要求。砂为中粗砂，细度模数不 大于２．５（粒径０．２５—１．５ｍｍ），石子粒径５—１５ｍｍ。 （２）降低石子配比和增加速凝剂用量可在一定程 度上降低回弹率，但对混凝土强度有影响，因此必须严 格控制。重量配合比一般取水泥：砂：石子＝１：２：２，石 子用量可降低为１．５～２。如有条件，喷射巷帮与拱顶 时，可分别配料，帮部配合比＝１：２．５：２，拱顶配合比＝ １：２：１．５。 （３）速凝剂用量一般为水泥用量的２％一５％，可 增加混凝土的塑性与黏性，但用量不宜超过５％，否则 会降低混凝土的后期强度。 （４）具体配比时，我矿一辆矿车（１．７ｍ ）混合料使 用１０袋（５０ｋｇ／袋）水泥，最多使用１袋速凝剂（２５ｋｇ）。 （５）水泥与混合料的掺拌、速凝剂的加入量等均 必须均匀。提倡地面使用搅拌机配料，井下使用搅拌 机拌料。井下人工拌料时，掺拌最少二遍。 （６）速凝剂加入要均匀，要将一袋速凝剂均匀掺 入一车混合料中。 ３．２合理控制水压与水量，充分湿润拌和料 水灰比一般取０．４—０．４５，水压比风压高０．０５～ ０．１ＭＰａ，以保证喷头处的水环能充分湿润高速流过的 拌和料。由于喷射工艺过程无法定量加水，只能靠喷浆 手的经验操作。水量不足，扬尘大，喷层表面出现干斑， 回弹率大；水量大，喷层容易产生滑移、坠落或流淌。 ３．３风压与输料管长度相适应，降低管道效应 （１）风压一般控制在０．２—０．４ＭＰａ。风压过小， 喷射速度慢，射捣无力，石子不易嵌入灰浆而发生回 弹，还易堵管；风压过大，喷射速度快，喷浆料对岩面的 冲击力大，也易发生回弹。 （下转第１９０页） （２）１８１９右采面采空区裂隙带高度Ｈ。 Ｈ “ 一．．．．．．．．ｉｏｏＭ，．．．．．．．．— ．— —一 一二． １． ６Ｍ，＋３．６ ＝２６．９０（ｍ） 计算中误差±５．６ｍ。 ４．５水头高度（Ｈ。） Ｈ。＝Ｌｓｉｎｏｔ计算得１８１９左采面水头高度为１２．５ｍ， １８１９右采面水头高度为１３．９ｍ。 ４．６采空垮落空间体积（Ｖ） Ｖ＝Ｌ（Ｍ＋Ｈｍ）［２Ｂ一（Ｍ＋Ｈｍ）ｃｔｇａ］／２ 计算得１８１９左采面垮空体积为１４５６８３ｍ ，１８１９ 右采面垮空体积为１３１０８５ｍ。。 ４．７采空垮落孔隙率（ｎ ） ＱＪ ｎＫ Ｑ 一采空区积水量（放水量），ｍ ；Ｖ一采空垮落 空间体积，ｍ。；ｎ 一采空垮落孔隙率。 ・计算得１８１９左采面采垮孔隙率为２８．４％，１８１９右 采面采垮孔隙率为２８．９％。两采面平均采垮孔隙率为 ２８．６５％。 ５结论 （１）根据以上定量分析计算，黄家庄煤矿Ｍ８煤层 采空垮落孔隙率为２８．６５％，即为采空垮落充水系数， 此值可以直接用于准确计算采空垮落后积水量的大 小，其计算积水量与实际放水量误差不超过１％，大大 提高了矿井采空积水的估算值，同时，比传统计算方法 更为准确和更具有实际意义。 （２）根据验证结果，此值适用于整个安顺市开采的 Ｍ８煤层。 （３）应用此值时需要知道水头高度和积水的采空 体积。计算时未考虑裂隙带的充水性，一方面是因为 裂隙带的充水性计算较为困难，另一方面，此值是采用 积水尾反算得出的结果，其裂隙带的积水量实际上已 计算进去。 （４）准确了解采空垮落充水系数，对矿井防治水工 作及实现安全生产具有重要的现实指导意义。 （责任编辑：焦蓬华） （上接第１８８页） （２）要正确区分喷浆机工作风压与喷头工作风压。 喷头工作风压与管路损失风压之和等于喷浆机工作风 压。理想的喷头工作风压，料束集中，混合料不产生分 离现象，料束冲击力适宜，反射现象小，粉尘浓度与回 弹率低。理想的喷头工作风压以Ｏ．０６～０．０８ＭＰａ为 宜。 （３）管路的风压损失与管路铺设及连接质量、管 路输料距离、管壁光滑度等因素有关。在管路一定的 条件下，管路铺设要平直、接头要严密，以降低风压损 失；另外，钢管比胶管管壁光滑，输料顺畅，风压损失 小。统计数据显示，２时钢管的百米风压损失见表２。 １９０ 表２ ２时钢管的百米风压损失表 巷道坡度 风压损失 上山１６．５。 ０．２６—０．２８ ＭＰ 下山１６．５。 ０．１５—０．１７ ＭＰａ 上山２４。 Ｏ．４ｌ一０．４４ ＭＰａ 下山２４。 Ｏ．１３一Ｏ．１５ ＭＰａ 平巷 Ｏ．１８—０．２ｌＭＰａ （４）输料距离不宜过远，否则管道效应增大。混 合料在风压输送过程中，虽然颗粒重量差异大，但所受 的作用力相同，因而，水泥、砂子、石子在管道内活动的 范围和状态不一样，通常水泥在管道上部做悬浮运动， 砂子在管道中部做半悬浮运动，石子则在管道下部做 滚动运动，这样就将原来搅拌均匀的混合干料重新分 离开。管路越长，风压对混合干料产生的作用力时间 也越长，混合干料分离现象也就越严重，这种现象称之 为“管道效应”。为降低回弹率，要根据施工条件选择 合适的输料距离，以减少“管道效应”。 （５）合理的风压和输料管长度，不易堵管，喷射速 度快，回弹小。实践证明，定期前移喷浆机，保持输料 管长度在２０～３０ｍ左右，控制好风压，能降低回弹率。 ３．４喷射手的责任心与操作水平是影响喷射混凝 土回弹率的关键 （１）喷头与受喷面距离以０．８～１．０ｍ为宜，喷头 距受喷面距离较大时，从喷头出来的料束面积大，混合 料按颗粒重量产生分离运动，水泥和砂子沿直线运动， 石子沿抛物线运动，遇岩壁后反弹落下，粉尘浓度与回 弹率均提高。 喷射角度尽量垂直受喷面，最小不低于７５。。 巷道高度大于３ｍ（如喷巷顶）时，可搭设工作台， 保证喷头距受喷面的距离及角度符合要求。 （２）喷头由下而上呈螺旋轨迹移动，轨迹直径２００ ～３００ｍｍ，一圈压半圈，以降低管道效应。 （３）控制一次喷射厚度。顶部可三次成巷。一次 喷厚３０～４０ｒａｍ，累计喷厚８０—１００ｍｍ；帮部可两次成 巷，一次喷厚４０～５０ｍｍ，累计喷厚８０～１００ｍｍ。 ４结语 我矿加强职工教育及培训，严格现场监督落实，有 效降低了喷射混凝土回弹率，经统计分析，混凝土单耗 明显下降，现场回弹率降低至１０％～２０％，减少了成本 支出，为其他混凝土喷射工程降低回弹率提供了宝贵 的经验。 参考文献： ［１］东兆星，吴士良井巷工程［Ｍ］．中国矿业大学出版社， ２００４． ［２］金峙．最新矿山井巷掘进工程施工新工艺新技术实用 手册［Ｍ］．中国煤炭出版社，２００６． ［３］王显政．煤矿安全新技术［Ｍ］．煤炭工业出版社，１９９７． （责任编辑：焦蓬华）
