某地下礦山巷道鋼纖維噴射混凝土支護(hù)技術(shù)

付宗智

(長沙有色冶金設(shè)計(jì)研究院有限公司)

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某地下礦山巷道鋼纖維噴射混凝土支護(hù)技術(shù)

付宗智

(長沙有色冶金設(shè)計(jì)研究院有限公司)

為實(shí)現(xiàn)巷道安全、快速掘砌且兼顧經(jīng)濟(jì)效益，在現(xiàn)場實(shí)踐和室內(nèi)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，針對目前礦區(qū)巷道狀況，提出鋼纖維噴射混凝土支護(hù)技術(shù)，并與噴錨網(wǎng)和素混凝土砌碹支護(hù)進(jìn)行了比較。經(jīng)過理論計(jì)算和施工驗(yàn)證，鋼纖維噴射混凝土施工進(jìn)度快、巷道冒頂少、相同地質(zhì)條件下每延米費(fèi)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(shù)經(jīng)濟(jì)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(yùn)輸巷道都是沿脈巷道，沿著礦體底板掘進(jìn)。因礦體較薄，掘砌過程中經(jīng)常穿透頂板或底板。礦體直接頂板為黏土頁巖、炭質(zhì)頁巖及黏土礦，間接頂板為煤層；直接底板為鐵質(zhì)葉巖、黏土礦和赤鐵礦(或菱鐵礦)等組成，間接底板為白云質(zhì)灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r、角礫狀灰?guī)r。主要圍巖中的頁巖以及灰?guī)r破碎區(qū)巷道穩(wěn)定性差，部分區(qū)段地下水較發(fā)育，此外還存在老窿、溶洞以及斷層不利的地質(zhì)條件。原設(shè)計(jì)主要采用噴錨網(wǎng)和混凝土支護(hù)，導(dǎo)致巷道掘進(jìn)施工速度慢、冒頂頻繁。為了實(shí)現(xiàn)巷道安全、快速掘砌的同時(shí)兼顧經(jīng)濟(jì)效益，通過考察及相關(guān)工程項(xiàng)目的類比，在實(shí)踐和室內(nèi)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出針對目前礦區(qū)巷道的鋼纖維噴射混凝土支護(hù)技術(shù)。

1 鋼纖維噴射混凝土技術(shù)

在噴射混凝土中加入一定數(shù)量的鋼纖維，均勻分布在混凝土中，為混凝土提供了非連續(xù)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(qiáng)度、韌性和延展性，改善其物理力學(xué)性能，提高了各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。

2 支護(hù)方式的比較

2.1 鋼纖維噴射混凝土支護(hù)與鋼筋網(wǎng)噴射混凝土支護(hù)

表1為兩種支護(hù)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(wǎng)噴射混凝土節(jié)省費(fèi)用31.7%。

2.2 鋼纖維噴射混凝土與砌碹支護(hù)比較

通過在雷溝礦區(qū)進(jìn)行了相應(yīng)的工業(yè)對比試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)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(hù)問題。鋼纖維噴射混凝土與砌碹支護(hù)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較見表2。

從表2中可知，相對于砌碹支護(hù)，鋼纖維噴射混凝土支護(hù)不需要立模，材料消耗量少，因此前期準(zhǔn)備和運(yùn)輸所花費(fèi)的時(shí)間要少于砌碹支護(hù)；鋼纖維噴射混凝土施工機(jī)械化程度高，施工速度快，對巷道掘進(jìn)影響要??；鋼纖維混凝土施工不需要額外購買設(shè)備，已有的噴射混凝土設(shè)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(dāng)于混凝土中增加了鋼纖維的成本，但是每米總的費(fèi)用要少于砌碹支護(hù)。采用噴射鋼纖維混凝土替換、或者部分替換砌碹支護(hù)，將有利于提高施工速度，促進(jìn)礦山早日投產(chǎn)。

2.3 鋼纖維噴射混凝土施工過程中出現(xiàn)的問題及解決辦法

永久支護(hù)時(shí)，一些鋼纖維可能暴露或突出于結(jié)構(gòu)表面，發(fā)生腐蝕或刮傷過往作業(yè)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(qiáng)度等級不應(yīng)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(zhuǎn)運(yùn)到工作面。在轉(zhuǎn)運(yùn)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(dāng)采用無軌運(yùn)輸時(shí)，鋼纖維常常扎破三輪車輪胎，導(dǎo)致運(yùn)輸中斷?，F(xiàn)場工業(yè)試驗(yàn)過程中經(jīng)常遭致施工單位的抵觸。通過和施工單位的溝通，封閉運(yùn)料斗縫隙，避免運(yùn)輸過程中的撒漏，同時(shí)對回彈的混凝土進(jìn)行回收，作為水溝壁砌筑材料。

表1 鋼纖維混凝土支護(hù)與鋼筋網(wǎng)噴射混凝土支護(hù)經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較

注：混凝土拌合料成本：700元/m3;鋼筋網(wǎng)單價(jià)：50元/m2，噴射混凝土回彈率按40%計(jì)算;目前鋼纖維試驗(yàn)用量為30 kg/m3，單價(jià)10元/kg，噴射混凝土回彈率按30%計(jì)算。

表2 砌碹支護(hù)與鋼纖維混凝土支護(hù)經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較

注:對凈寬2.6 m的單軌巷道計(jì)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(jié) 語

通過將鋼纖維噴射混凝土與噴錨網(wǎng)和素混凝土砌碹支護(hù)進(jìn)行比較，驗(yàn)證了鋼纖維噴射混凝土支護(hù)技術(shù)具有施工進(jìn)度快、巷道冒頂少、相同地質(zhì)條件下每延米費(fèi)用更低的優(yōu)點(diǎn)，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。