納米材料在回采巷道支護(hù)中的應(yīng)用

[摘 要]納米作為新型材料運(yùn)用到礦井巷道支護(hù)領(lǐng)域，本文從巷道支護(hù)效果和經(jīng)濟(jì)性的兩個(gè)方面與傳統(tǒng)混凝土噴射支護(hù)進(jìn)行比較、分析，納米材料在回采巷道中的運(yùn)用前景。

[關(guān)鍵詞]納米材料 支護(hù) 封閉 淋水

中圖分類號(hào)：TD35316 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）05-0238-01

雙馬煤礦籌建處在工作面順槽施工過(guò)程中引進(jìn)GHFD-Ⅱ型納米噴涂材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)混凝土噴漿。施工過(guò)程中巷道拱部及時(shí)噴涂2mm厚納米材料，有利于巷道圍巖及時(shí)封閉，充填圍巖裂隙，防止支護(hù)材料的銹蝕，保障了巷道圍巖本身的自承作用，達(dá)到提高支護(hù)強(qiáng)度的目的。

一.納米材料噴涂工藝

1.施工人員：共需4人作業(yè)，其中2人負(fù)責(zé)加料攪拌及操作設(shè)備，1人持噴頭，1人拖拉高壓供料管和風(fēng)管。

2.材料配備：封堵納米材料：水=1：0.45

3.攪拌要求：將水及封堵納米材料按比例加入攪拌桶內(nèi)并開(kāi)機(jī)攪拌直至均與。

4.噴涂要求：（1）噴涂前應(yīng)采用高壓水管沖洗煤巖面，將表面沉積的粉塵及很小的碎塊沖洗干凈，尤其是老巷道應(yīng)采用多遍沖洗，直至沒(méi)有粉塵為止。

（2）噴涂前應(yīng)采用塑料布或舊編織袋將巷內(nèi)的設(shè)備、管線及風(fēng)筒覆蓋住，以免漿液落入受污染，同時(shí)用長(zhǎng)把工具將煤巖表面的一些危石或煤塊處理掉，避免帶壓漿液沖擊后發(fā)生掉塊等現(xiàn)象。

（3）噴涂時(shí)噴頭離受噴面應(yīng)保持1m左右，噴頭與受噴面呈45°角，先朝巷道一個(gè)方向噴涂一段距離后，再掉過(guò)頭來(lái)朝巷道另一個(gè)方向噴涂一遍，以確保錨帶網(wǎng)面被噴涂嚴(yán)密。

（4）噴涂人員應(yīng)勻速移動(dòng)噴頭，確保噴厚2mm且均勻，避免留有死角或噴涂不嚴(yán)。

（5）根據(jù)不同的巷頂，應(yīng)適當(dāng)調(diào)整噴頭風(fēng)壓。

（6）噴涂機(jī)操作順序應(yīng)遵守先送風(fēng)、后開(kāi)機(jī)，停止噴涂時(shí)，應(yīng)先停機(jī)，后停風(fēng)。

（7）每班噴涂結(jié)束后應(yīng)采用清水將設(shè)備、高壓管、噴頭等沖洗干凈，并擺放整齊以備復(fù)用，同時(shí)清掃現(xiàn)場(chǎng)、擦洗巷內(nèi)管線及設(shè)備，以保持現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境衛(wèi)生。

二.納米材料特點(diǎn)及噴涂效果

1.抗壓、抗拉、韌性及粘聚力等物理力學(xué)指標(biāo)是傳統(tǒng)噴漿材料的6-8倍，比重為2.92；

2.快速泵封閉巷道圍巖，可以做到隨掘隨噴，即防治了圍巖風(fēng)化帶來(lái)的松動(dòng)破壞，又避免了錨桿外露端松弛帶來(lái)的支護(hù)強(qiáng)度下降，確保了巷道的有效控制；

3.充填巷道頂板圍巖內(nèi)的孔隙裂隙或松動(dòng)破壞圍巖能快速膠結(jié)在一起，是巷道圍巖形成了一個(gè)穩(wěn)定的承載拱，能充分發(fā)揮其自承能力；

4.密實(shí)性高、凝固快，巷道頂板淋水量較小時(shí)能快速封堵；

5.對(duì)巷道拱部噴涂過(guò)后，能有效的隔絕空氣，防止煤巖層風(fēng)化，材料無(wú)污染，施工環(huán)境好。材料無(wú)回彈、用量少、施工簡(jiǎn)便，一次性成巷速度快，每班可以噴漿70m-80m左右。

6.噴涂后10h就能達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%。

三.納米材料在回采巷道中使用情況

（一）巷道斷面參數(shù)

雙馬煤礦工作面回采巷道均使用GHFD-Ⅱ型納米材料，以Ⅰ0104104工作面回風(fēng)順槽、Ⅰ0104105工作面回風(fēng)順槽為例?；仫L(fēng)順槽巷道為圓弧拱斷面（圖1），寬4.9m，高4.0m，拱長(zhǎng)5.7m，掘進(jìn)斷面積17.8 m2。

（二）納米材料與傳統(tǒng)噴砼參數(shù)對(duì)比

1.納米材料延米消耗量：

工作面回風(fēng)順槽納米噴涂范圍為拱部，拱長(zhǎng)5.7m，納米噴涂厚度為2mm，配合比為納米材料：水=1：0.45。

Q1 =1×5.7×0.002×1500×1.05=17.95（kg）

式中：容重為1500Kg/m3，回彈量按5%考慮。

2.噴砼材料延米消耗量：

工作面回風(fēng)順槽噴砼范圍為拱部，拱長(zhǎng)5.7m，噴砼厚度為120mm，強(qiáng)度為C20，質(zhì)量配合比為水泥：水：砂：石子=1：0.45：1.90：1.55，每立方材料用量為：水泥449kg、水202kg、砂852kg、石子697kg，速凝劑22kg。由于工作面頂板上覆含水層，順槽有淋水，回彈量按30%計(jì)算。

V砼=1×5.7×0.12×1.3=0.89（m3）；

M水泥=0.89×449=399.61（kg）；

M水=0.89×202=179.78（kg）；

M砂=0.89×852=758.28（kg）；

M石子=0.89×697=620.33（kg）；

M速凝劑=0.89×22=19.58（kg）。

四.結(jié)語(yǔ)

工作面順槽多為煤巷，煤巖層風(fēng)化后容易失去力學(xué)性質(zhì)，造成巷道頂板巖性破壞，出現(xiàn)掉渣、掉包等現(xiàn)象；同時(shí)，頂板淋水加快了錨桿（索）、金屬網(wǎng)、鋼帶等金屬支護(hù)材料的銹蝕速度，降低了支護(hù)強(qiáng)度，存在重大安全隱患。通過(guò)采用對(duì)煤巷拱部噴涂封堵納米材料，滿足了煤巷安全支護(hù)的要求。

1.操作工藝簡(jiǎn)單，工效高。傳統(tǒng)噴漿每班噴15～20m，需要5人，納米材料每班可以噴涂70～80m，需要4人，工效較高。

2.用料少，運(yùn)輸便捷。雙馬煤礦籌建處順槽多為下山巷道，傳統(tǒng)噴漿用量大，車輛運(yùn)輸任務(wù)重。相比之下，納米材料用量小，運(yùn)輸壓力小。

3.即時(shí)性強(qiáng)。納米材料噴射工藝簡(jiǎn)單，可以及時(shí)對(duì)所掘巷道拱部進(jìn)行封閉，有效的保障了巷道的圍巖性質(zhì)及支護(hù)強(qiáng)度。由于運(yùn)輸環(huán)節(jié)的制約，傳統(tǒng)噴漿往往不能跟上掘進(jìn)速度，導(dǎo)致巷道長(zhǎng)時(shí)間裸露在空氣中，降低巷道支護(hù)強(qiáng)度。

4.經(jīng)濟(jì)效益：通過(guò)表（1）、表（2）對(duì)比，納米材料延米成本為230元/米，傳統(tǒng)噴砼成本為281.6元/米，平均每米巷道節(jié)省51.6元。

5.工藝清潔。納米材料噴涂過(guò)程中附著力強(qiáng)，粉塵少，回彈少，作業(yè)環(huán)境好。

作者簡(jiǎn)介

吳燦（1987-05-07），男，寧夏回族自治區(qū)，助理工程師，本科，技術(shù)員，主要從事煤礦掘進(jìn)技術(shù)管理工作。