西部銅業有限公司降低噴射混凝土回彈率研究

郝 順

西部礦業股份有限公司

西部銅業有限公司降低噴射混凝土回彈率研究

郝 順

西部礦業股份有限公司

為有效降低礦山噴射混凝土回彈率，對礦山噴射混凝土工藝中影響回彈率因素進行了分析，提出了降低回彈率及控制回彈率危害的部分措施，在應用中取得了一定有益效果。

噴射混凝土；回彈率；危害控制

西部銅業獲各琦銅礦巷道支護中廣泛采用噴射混凝土干法工藝。由于該工藝回彈率大，容易導致現場粉塵超標，威脅施工人員身體健康，同時過大回彈率造成噴漿料的嚴重浪費，拖慢施工進度，增加支護成本，因此，開展降低噴射混凝土回彈率研究，對礦山綠色持續發展意義重大。

1、回彈率控制要求

1.1 回彈率計算

銅礦噴射混凝土回彈率按下式確定：

γ ——回彈率

Q1——實際支護量

Q ——噴漿料總用量

1.2 回彈率控制指標

根據公司工程質量控制標準，回彈率控制在10%以下為可接受范圍。但根據現場統計，目前巷道支護頂板回彈率普遍在30%以上，兩幫在15%以上，遠高于公司10%以下的控制標準。

2、施工概況

水泥、砂子、石子在地表拌和站拌勻，形成的拌和料由斜坡道運至井下施工點，使用時現場加入速凝劑，形成干料。壓風和水由現場風水管就近接入，風壓水壓為接入處風水壓強。施工前先放標桿，進行現場清理，移走阻擋巖壁的雜物，之后用高壓風水清洗巖層面上的爆破粉塵和節理裂隙中的泥沙，以保證混凝土與巖面能牢固粘結。噴漿作業采用國產轉子-Ⅱ型噴漿機，施工由兩人配合完成，一人上料，一人施工，作業時先開風管，再開水管，在水量與上料速度調整合適后開始作業。施工采用先墻后拱的順序，自下而上呈螺旋狀軌跡移動。每6m劃分為一區段，每區段劃分為三小段。

3、影響回彈率的主要因素分析

不考慮圍巖變化、爆破效果、水文條件、噴漿機性能等客觀情況，噴射混凝土回彈率主要受以下因素影響。

3.1 噴漿料

噴漿料通常采用C20混凝土，其原料性能和配比對回彈率的影響較大。水泥過量，會產生大量粉塵，劣化施工環境，水泥量不足，骨料濺射、回彈量大。粗骨料過少，砂漿消耗增多，粗骨料過多，則混凝土和易性變差，大顆粒彈射。速凝劑可增強混凝土粘性和初凝時間，能有效降低回彈，但過量使用，會降低混凝土后期強度，影響支護質量。總之，砂子的量取決于水泥的量，而粗骨料的量取決于砂漿的量，三者的配比以噴漿作業時粉塵最小、粗骨料彈射現象最少為最優。

銅礦原材料為普通硅酸鹽水泥、水洗砂、瓜子石、速凝劑，皆為從外購入，質量經專門檢驗，水泥標號42.5，砂石粒徑級配合理，速凝劑為BR型外加劑，皆符合規范。拌和料存放時間不過夜，一般要求及時使用，防止發生變質。

水、砂、石配比由質量管理部通過抗壓強度實驗提供，一般控制在1:2:2.8左右，由于該配比未考慮回彈率控制，因此在控制回彈率方面不是最優。速凝劑按說明使用，添加量為29.4kg/m3，但由于采用人工拌制，在施工中很難拌和均勻。

3.2 風壓、水壓

風壓指噴嘴出口處風壓，他直接影響混凝土噴層質量和回彈率，風壓過大，料束速度快、沖擊力大，回彈嚴重，風壓過小，料束成平拋運動，與巖壁斜交，混凝土損失較多，噴層質量差。

水壓要滿足水環噴出的水正好充分濕潤噴嘴噴出的拌和料，過大或過小都導致水灰比超出適宜的范圍，水灰比過大，混凝土出現滑移和流淌，水灰比過小，回彈量大，粉塵飛揚。

在現場施工中，水量和上料速度由施工人員根據經驗調解，而風壓主要取決于現場風管壓力，無法自由調解。銅礦施工人員皆為長期從事噴漿作業的熟練工人，專業知識掌握較好，施工經驗豐富。故風壓對回彈率影響較大。

3.3 操作水平

噴射手在施工中主要留意兩點：一是要控制好噴頭與巖壁間的距離和夾角，根據《噴射混凝土加固技術規范》，噴頭與巖壁基本垂直，噴射距離保持在0.6m-1m，此時回彈率控制和噴漿效果最好，但在實際操作中，隨著噴射高度變化，噴射距離與夾角勢必會不斷變化，造成回彈率控制困難，一般認為，噴嘴與巖面的夾角保證在70度到110度之間是合理范圍；二是要控制好一次噴射厚度，厚度過大，由于重力作用，混凝土將發生滑塌，厚度過小，粗骨料易反彈，根據規范，干法素噴一次噴射厚度，在摻速凝劑情況下，邊墻為70-100mm，拱部為50-60mm，在井下實際施工中，邊墻控制在50-100mm，拱部30-60mm，也可視為合理。需要二次噴射的情況，兩次噴射間隔不得少于20min，否則兩層砼會一起拉裂墜落，具體間隔長度視施工實際情況而定。

4、降低回彈率措施研究

4.1 影響評價

根據上節討論，結合公司長期統計數據，分析出各要素對回彈率的影響程度。見表1。

表1 銅礦噴射混凝土回彈率影響因素及其影響程度評價表

由表1可知，風壓、操作水平嚴重影響回彈率控制，原料配比、水灰比、速凝劑使用因素也在較大程度上導致回彈率超高。