煤礦高強混凝土濕噴成套技術研究與應用

柴貴生

（同煤集團煤炭運銷總公司，山西 大同 037003）

煤礦高強混凝土濕噴成套技術研究與應用

柴貴生

（同煤集團煤炭運銷總公司，山西 大同 037003）

煤礦高強混凝土濕噴技術是現代化煤礦安全、理想、新型的強化支護技術，通過對干噴法和濕噴法的比較分析，得出濕噴法的市場經濟價值定將隨其應用推廣獲得更大實現。

煤礦；高強混凝土濕噴；應用

1 問題的提出

1.1 噴射混凝土的研究現狀

噴射混凝土噴射方法分為兩種：干噴法和濕噴法。初始階段，人們一般使用干噴法。十幾年前，干噴法在施工中一直占據統治地位，特別在我國煤礦領域更是占據絕對地位。目前，濕噴工藝在世界各種行業內，以其獨有優勢已占據了主導地位，而且是一種發展趨勢，特別是近代濕拌噴射混凝土技術的發展，大大擴展了噴射混凝土在地下工程中的使用范圍。過去有些不可能實現的工程項目，有了噴混凝土法后現在變得實際可行了。從現狀看，全世界70%的噴射混凝土量是采用濕噴法施工的，只有30%還用干噴法施工的。我國的煤礦，目前都用干噴技術，因為干噴技術存在回彈率高、粉塵大、噴射強度得不到保證，目前的噴漿只能作為巖層的防風化保護層，不能作為有效的支護手段等的問題，這就使得濕噴技術在煤礦中有了廣闊的推廣市場。

1.2 噴射混凝土的干噴法和濕噴法比較分析

1.2.1 干噴法和濕噴法的工藝比較分析

噴射混凝土說是一種特殊混凝土，其實只是多種現澆混凝土中的一種，與正常混凝土一樣，它的水灰比、水泥用量、混凝土料的稠度、二次處理等，都須遵守一定要求。初始階段，很多工程領域只會使用干噴法施工，先將水泥和骨料干拌后置入機器內，后用壓縮空氣通過軟管把這些材料壓送出去，水泥水化作用所需的水在噴槍的噴嘴部位加入。表1為干噴法和濕噴法工藝比較。

表1 干噴法和濕噴法的工藝比較

1.2.2 影響噴射混凝土質量的主要因素

一是濕噴工藝還是干噴工藝；二是混凝土的配合比；三是高效減水劑的使用；四是纖維（鋼纖維或合成聚合物纖維）的使用增加混凝土強度；五是摻和料（硅粉等）的使用：提高泵送性、和易性、增加強度、減少回彈；六是在速凝劑的選擇（見表2）方面傳統粉狀鋁酸鹽速凝劑使混凝土最終強度降幅達30%～50%，屬于強堿性速凝劑，有強腐蝕性。使用液態無堿速凝劑，則可使混凝土最終強度保持在90%～110%之間，無腐蝕性；七是噴射施工方法上采用：手噴還是機械手噴射。人工操作使得噴嘴與巖面的距離和角度得不到很好的控制，機械手噴射則可以保證。

表2 濕噴法選擇無堿速凝劑的五大優點

1.2.3 濕噴混凝土基本成分

水泥（散裝最好）、外加劑/摻和料、使用高性能減水劑、使用硅灰和鋼纖維，必要時需要其他高性能添加劑。骨料：骨料可就地取材，避免破碎骨料，最大為10 mm，最好是8 mm以下，圓形骨料最佳；沙子以河砂為最佳；但必須有良好的級配，骨料的級配會直接影響混凝土的和易性、需水量、回彈等。

2 主要研究內容、技術路線和創新點

2.1 主要研究內容

a.不同圍巖條件和施工條件的系列濕噴材料研究。研究濕噴的材料配比和高性能混凝土的制配，達到濕噴要求的性能參數。試驗巷道圍巖力學性能測試，進行圍巖穩定性分類。確定不同類型圍巖要求的濕噴性能，包括凝固時間、初凝及終凝強度，研制適宜的材料配比。特殊地點例如過斷層破碎帶、冒落區、淋水段等，確定圍巖要求的濕噴性能，包括凝固時間、初凝及終凝強度，研制適宜的材料配比。

b.濕噴工藝研究。人員的培訓，設備選型：初步選我國現在應用的普通噴漿機，即可進行現場濕噴試驗。制定濕噴工藝正規操作程序。

c.濕噴效果評價及工程質量驗收標準。濕噴與干噴的環境評價，對粉塵濃度對比監測。濕噴與干噴的強度評價，對強度對比監測。濕噴與干噴的粘結強度對比監測；濕噴支護的力學分析，建立不同邊界條件與之匹配的支護噴層要求。濕噴與干噴的控制圍巖穩定性評價，利用超聲波進行巷道松動圈測試，采用雙“十”字布點法，進行圍巖表面變形觀測。濕噴控制圍巖穩定性最佳噴厚研究。

d.基于濕噴的鋼纖維混凝土噴射技術研究。特殊地點（例如淋水區、冒落區、破碎帶、軟巖、極軟巖、揭煤區域）需要高強度的臨時支護和永久支護強度，我國長期未能實現濕噴，在干噴條件下很難實現鋼纖維混凝土噴射。因此需要加強和實現濕噴的鋼纖維混凝土噴射技術，在濕噴條件下，研究成功的可能性大大增加。濕噴工程質量驗收標準。

2.2 技術路線和創新點

技術路線（見圖1）

創新點如下：濕噴強度比現在的干噴混凝土強度提高1.5～3倍。濕噴可增加密實度，表面更加平整，降低回彈50%以上，能改變巷道干噴時粉塵彌漫狀況，減少職業病的發生，改善作業環境。根據試驗巷道的斷面、坡度增強設備的適應性，保證混凝土質量，提高安全性，徹底解決人工噴射混凝土難題，降低工人勞動強度，改善作業環境。實現干噴法難以實現的鋼纖維混凝土噴射技術（通過濕噴可以實現），實現高強、超高強混凝土噴射技術。實現特殊地點（例如淋水區、冒落區、破碎帶、軟巖、極軟巖、揭煤區域）高強度快速的噴體臨時支護和永久支護強度，提高施工速度，提高安全系數。

圖1 技術路線簡圖

3 經濟和社會效益分析

3.1 直接經濟效益的對比分析

表3 典型配比1m3混凝土情況下的分析數據

從表3中看出，支護要求較高時，選用鋼纖維替代金屬網的支護效果可以達到永久支護要求，直接成本基本一樣，但是干噴時想加入鋼纖維卻不易實現。

表4 典型配比1m3混凝土情況下的分析數據

從表4看出，支護要求不高時，濕噴的成本比干噴要高出18%，一般濕噴混凝土的強度比干噴要高出30%～50%；在強度要求相同時，濕噴可以減少噴厚，節約成本近12%～32%左右。上述加入鋼纖維時，更可大大降低直接成本。

3.2 社會效益的對比分析

濕噴時的粉塵小甚至無粉塵，大大減少環境污染。無粉塵可減少粉塵對人體的危害，減少矽肺病的發生，保障職工身心健康；濕噴技術及其先進添加劑的使用，可使噴射混凝土達到澆注混凝土相近的強度，更能有效地起到支護作用，從而改變以往噴射混凝土只起防風化層的作用，大大提高支護強度；支護強度的提高，減少了噴漿巷道所出現的噴漿體開裂、剝落、掉渣、巷道變形等情況，相應減少了巷道二次修復的投入。

3.3 研究成果

每米巷道的濕噴成本不超過干噴成本，粉塵濃度較干噴降低70%，強度提高近兩倍，人工效率提高2倍。

Abstract:High-strength concrete wet-spraying method is a safe,ideal,new and enhanced supporting technique used in the modern mines.By comparison with dry-spraying,the paper concludes that the market-economic value of wet-spraying will be realized widely with its application and promotion.

Keywords:mine;high-strength concrete wet-spraying method;packaged technology application

編輯：徐樹文

Research and Application on Wet-spraying Packaged Technology of High-Strength Concrete in Mines

CHAI Gui-sheng
(Coal Transport and Marketing Co.,Datong Coal Group,Datong,Shanxi 037003,China)

TD352+.5

A

1672-5050（2010）05-0046-03

2010-03-15

柴貴生（1973—），男，山西大同人，本科，工程師，從事煤炭企業管理工作。