吉耐安新型噴漿材料經濟分析與效果評價

宋兆國 孫 乾 陳璋林

（濟寧礦業集團有限公司霄云煤礦，山東 金鄉 272213）

噴漿支護可以起到結構充填、隔絕及柔性支護的作用而在煤礦上廣泛應用。傳統的噴漿材料一般選用硅酸鹽水泥、米石、河沙等骨料按一定比例配合而成，在噴漿作業過程中，由于拌料不勻、配比不合適等原因，造成噴漿質量大打折扣。回彈率高、產塵量大、勞動強度大也是噴漿作業的難題。霄云煤礦引入了吉耐安新型噴漿材料，并在一采區東翼輔助軌道巷進行了試用，經綜合比較效果良好。

1 試驗地點概況

一采區東翼輔助軌道巷為偽矩型巷道，采用錨網梯索支護，平均-10°下山，巷道用途為滿足一采區東翼前部工作面的行人、運輸、管線敷設的需要，設計長度約810m。該巷道于2013 年8 月掘進完畢投入使用，由于井下環境潮濕，受風化剝蝕影響，支護網片出現大面積銹蝕脫落、煤壁折幫現象，支護強度大大降低，已經嚴重影響到巷道的使用壽命。為了阻隔圍巖和護表網片與空氣接觸，延長巷道服務年限，設計采用噴漿補強支護。

巷道于2018 年4 月開始噴漿施工，初期（共60m）噴漿選用傳統噴漿材料。由于該巷道位于進風流中，為1308 綜采工作面、1314 切眼掘進工作面提供新鮮風流，在實施過程中噴漿起塵大，嚴重污染工作面空氣質量。兩幫網子（雙抗網）護壁不嚴密，噴漿時噴漿料與網子撞擊回彈率高，用料較多。該軌道巷為兩工作面的主要運輸通道，運輸緊張，噴漿作業占用較多時間，影響兩工作面的材料供應和生產組織。鑒于以上原因，該礦調研試用吉耐安新型噴漿材料，并取得良好效果。

2 新材料與傳統材料對比分析

2.1 費用

（1）傳統混合料是水泥、黃沙、石子按1:2:2的質量比例進行配比，速凝劑添加量為水泥用量的5%。

目前325#水泥價格429 元/t，中砂價格152 元/t，石子價格135 元/t，速凝劑價格924 元/t，混合后每噸混合材料價格約為209.84 元。在噴厚150mm情況下，沿巷道走向每噴1m 消耗材料4.62t，費用969.46 元，加上30%回彈量，費用為1260.3 元/m。

（2）新型材料在試驗期間，每班平均噴6m巷道，噴厚50mm，消耗7.4t 材料，該材料費用為710 元/t，每米巷道消耗材料1.23t，考慮5%回彈量，每米消耗共計880 元/m。

綜上，對比兩種噴漿材料，若按照噴漿強度要求C20 的情況下，傳統材料費用為1260.3 元/m，新材料費用為880 元/m。

2.2 人工消耗

（1）傳統工藝噴漿需要6 人，其中：1 人持噴頭，1 人照燈，1 人監護，3 人拌料、上料。水泥每袋50kg，砂、石子為地面預拌混合料，現場需在礦車內按比例進行人工預拌料，材料配比誤差較大，且工人勞動強度大。

（2）新材料噴漿僅需要4 人，其中1 人持噴頭，1 人監護，2 人上料。因該材料為袋裝材料，每袋25kg，搬運方便省力。在該巷道試驗期間，工人勞動強度較低。

通過對比，傳統噴漿施工需要6 人，新材料為袋裝成品，無需人工拌料，噴漿施工4 人即可滿足要求，每個噴漿班可節約2 個人工，并且勞動強度降低。

2.3 效率

（1）傳統噴漿工藝每班可噴7~8 車混合料，但回彈率較高，平均達30%。每輪噴漿后，需人工清理回彈料，增加了工人勞動強度，而且也造成了浪費。

（2）新型材料每班可噴12 車混合料，回彈率較小。每輪噴漿后，人工清理回彈料占有的工人勞動強度較小。

2.4 強度

（1）傳統材料由于人工配比不均，噴層強度在做試塊試驗時基本只達到C20 要求。

（2）新型材料配比均勻，初凝速度快，強度較傳統材料高，可達到C30 標準。

2.5 粉塵量

（1）傳統噴漿為潮噴，在人工拌料、噴射過程中粉塵量較大，從現場來看粉塵污染較大。

（2）新材料為預拌料，無需井上及井下人工攪拌，噴射期間粉塵量小，現場工作環境好，改善了井下工人健康以及工作環境，響應國家環保政策。

2.6 綜合對比

新材料與傳統材料對比分析如下表1 所示。

3 優點及適用地點

根據霄云煤礦試用情況，該新型材料適用于新掘巷道的初噴以及擴修巷道，尤其適用于運輸不方便的地點。有以下優點：

（1）該材料屬于預拌混合料，使用方便，無需攪拌，降低了工人上料的勞動強度，無揚塵，環保節能；

（2）初凝速度快，強度高，特別適用于新掘進巷道的初噴；

（3）回彈率低，噴幫基本無回彈，噴頂回彈率＜8%；

（4）材料初凝快，10min 凝固，終凝強度高，可達到30MPa 以上；

（5）配套的濕式混凝噴射機性能優異，能夠滿足礦井生產需要，減少了用工，降低了井下人員的勞動強度，提高了工作效率。

表1 新材料與傳統材料綜合對比

4 結論

該巷道自噴漿至今已使用9 個月，噴層厚度3~5cm，對煤巖壁貼合效果好，未出現空洞現象。由于噴層較薄，也沒有出現噴漿開裂、脫落等情況。噴漿材料對網子的包絡效果好，沒有出現銹斑，有效阻隔了金屬網和煤體的氧化，達到了預期目的。

本材料由于強度達到C30 標準，根據國家GB50086《錨桿噴射混凝土支護技術規范》標準要求，噴厚50mm 即可，而傳統噴漿材料一般要求噴厚100mm 以上，因此該噴漿材料強度高，運輸使用方便，更適用于井下巷修及初噴作業。

霄云煤礦一采區東翼輔助軌道巷噴漿總長度750m，利用新型無機噴漿料可節省費用為750 元×(1587.9-1090.6)=37.2975 萬元。整個噴漿作業用時19 個工班，相比于傳統噴漿工藝可節約30 個工班，而且減少對整個巷道運輸系統的影響，經濟效益十分顯著，具有良好的應用前景。