某地下礦山巷道鋼纖維噴射混凝土支護技術

付宗智

(長沙有色冶金設計研究院有限公司)

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·實用技術·

某地下礦山巷道鋼纖維噴射混凝土支護技術

付宗智

(長沙有色冶金設計研究院有限公司)

為實現巷道安全、快速掘砌且兼顧經濟效益，在現場實踐和室內試驗的基礎上，針對目前礦區巷道狀況，提出鋼纖維噴射混凝土支護技術，并與噴錨網和素混凝土砌碹支護進行了比較。經過理論計算和施工驗證，鋼纖維噴射混凝土施工進度快、巷道冒頂少、相同地質條件下每延米費用更低，在礦山施工過程中采用鋼纖維噴射混凝土是合理的。

鋼纖維噴射混凝土 鋼纖維摻量 技術經濟比較

某鋁土礦礦體位于河床之下，目前該礦正處于基建期，主要運輸巷道都是沿脈巷道，沿著礦體底板掘進。因礦體較薄，掘砌過程中經常穿透頂板或底板。礦體直接頂板為黏土頁巖、炭質頁巖及黏土礦，間接頂板為煤層；直接底板為鐵質葉巖、黏土礦和赤鐵礦(或菱鐵礦)等組成，間接底板為白云質灰巖、泥質灰巖、角礫狀灰巖。主要圍巖中的頁巖以及灰巖破碎區巷道穩定性差，部分區段地下水較發育，此外還存在老窿、溶洞以及斷層不利的地質條件。原設計主要采用噴錨網和混凝土支護，導致巷道掘進施工速度慢、冒頂頻繁。為了實現巷道安全、快速掘砌的同時兼顧經濟效益，通過考察及相關工程項目的類比，在實踐和室內試驗的基礎上，提出針對目前礦區巷道的鋼纖維噴射混凝土支護技術。

1 鋼纖維噴射混凝土技術

在噴射混凝土中加入一定數量的鋼纖維，均勻分布在混凝土中，為混凝土提供了非連續性的微型配筋，提高了噴漿材料的抗拉、抗彎、抗沖擊和耐磨性，以及早期強度、韌性和延展性，改善其物理力學性能，提高了各項技術指標。

2 支護方式的比較

2.1 鋼纖維噴射混凝土支護與鋼筋網噴射混凝土支護

表1為兩種支護方式的比較。

由表1可以看出，對于凈寬2.6 m的單軌巷道，采用鋼纖維噴射混凝土比鋼筋網噴射混凝土節省費用31.7%。

2.2 鋼纖維噴射混凝土與砌碹支護比較

通過在雷溝礦區進行了相應的工業對比試驗，試驗結果顯示鋼纖維噴射混凝土能夠較好的解決這類圍巖的支護問題。鋼纖維噴射混凝土與砌碹支護的技術經濟比較見表2。

從表2中可知，相對于砌碹支護，鋼纖維噴射混凝土支護不需要立模，材料消耗量少，因此前期準備和運輸所花費的時間要少于砌碹支護；鋼纖維噴射混凝土施工機械化程度高，施工速度快，對巷道掘進影響要小；鋼纖維混凝土施工不需要額外購買設備，已有的噴射混凝土設備能夠滿足鋼纖維混凝土施工需要。因此，鋼纖維混凝土只相當于混凝土中增加了鋼纖維的成本，但是每米總的費用要少于砌碹支護。采用噴射鋼纖維混凝土替換、或者部分替換砌碹支護，將有利于提高施工速度，促進礦山早日投產。

2.3 鋼纖維噴射混凝土施工過程中出現的問題及解決辦法

永久支護時，一些鋼纖維可能暴露或突出于結構表面，發生腐蝕或刮傷過往作業的工人。建議在鋼纖維噴射混凝土的表面再噴射一層厚度為10 mm 的水泥砂漿作為覆蓋層，其強度等級不應低于鋼纖維噴射混凝土。

井下空間狹小，不具備鋼纖維混凝土的攪拌條件，只能在地面攪拌好后通過溜灰管溜至施工中段，再通過礦車轉運到工作面。在轉運和噴射過程中難免有鋼纖維跌落巷道底板，鋼纖維為長30～40 mm、直徑0.5 mm左右的短段鋼絲，當采用無軌運輸時，鋼纖維常常扎破三輪車輪胎，導致運輸中斷。現場工業試驗過程中經常遭致施工單位的抵觸。通過和施工單位的溝通，封閉運料斗縫隙，避免運輸過程中的撒漏，同時對回彈的混凝土進行回收，作為水溝壁砌筑材料。

表1 鋼纖維混凝土支護與鋼筋網噴射混凝土支護經濟技術比較

注：混凝土拌合料成本：700元/m3;鋼筋網單價：50元/m2，噴射混凝土回彈率按40%計算;目前鋼纖維試驗用量為30 kg/m3，單價10元/kg，噴射混凝土回彈率按30%計算。

表2 砌碹支護與鋼纖維混凝土支護經濟技術比較

注:對凈寬2.6 m的單軌巷道計算，鋼纖維噴射混凝土回彈率為30%，鋼纖維摻量為30 kg/m3。

3 結 語

通過將鋼纖維噴射混凝土與噴錨網和素混凝土砌碹支護進行比較，驗證了鋼纖維噴射混凝土支護技術具有施工進度快、巷道冒頂少、相同地質條件下每延米費用更低的優點，值得在礦山基建過程中推廣使用。

2016-09-23)

付宗智(1982—)，男，工程師，410000 湖南省長沙市木蓮東路中鋁科技大廈1509室。