煤礦錨噴錨網(wǎng)混凝土支護(hù)結(jié)構(gòu)與施工技術(shù)

龐廣建

摘要：本文主要闡述了噴射混凝土的原材料及其配比，噴射混凝土支護(hù)結(jié)構(gòu)等問題。分析了錨噴和錨網(wǎng)噴射混凝土施工的噴射混凝土施工設(shè)備布置、錨桿噴射混凝土支護(hù)、錨網(wǎng)噴射混凝土施工等技術(shù)措施。

關(guān)鍵詞：煤礦；噴射混凝土；技術(shù)

0 引言

為了保持煤礦巷道的穩(wěn)定性，避免圍巖出現(xiàn)垮落或過大變形，巷道掘進(jìn)后一般都要進(jìn)行支護(hù)。支護(hù)的主要方法是架設(shè)棚式支架、砌筑石材整體式支架和錨噴、錨網(wǎng)支護(hù)。進(jìn)行支護(hù)以前一般選打砌達(dá)碹方式或混凝土碹方式。這些支護(hù)方式的缺點(diǎn)是加大了掘進(jìn)斷面，影響了掘進(jìn)速度，還爆破、運(yùn)輸、支護(hù)等材料費(fèi)用高。支護(hù)效果上，埋深厚，混凝土碹開裂，巷道變形，底鼓現(xiàn)象比較嚴(yán)重，滿足不了安全生產(chǎn)的需要。目前，一些煤礦采用錨網(wǎng)、錨索噴聯(lián)合支護(hù)技術(shù)。

在采用錨網(wǎng)、錨索噴聯(lián)合支護(hù)技術(shù)后，可明顯改善圍巖受力狀態(tài)，有效地控制圍巖變形，提高支護(hù)的安全可靠性。與混凝土碹相比，錨噴、錨網(wǎng)噴和、錨網(wǎng)索噴聯(lián)合支護(hù)技術(shù)可減少掘進(jìn)荒斷面，降低支護(hù)費(fèi)用，經(jīng)濟(jì)效益顯著。錨噴、錨網(wǎng)噴和、錨網(wǎng)索噴聯(lián)合支護(hù)技術(shù)可縮短工期。因掘進(jìn)斷面比混凝土碹支護(hù)方式小，掘進(jìn)工程量小，掘進(jìn)速度快，可縮短工期20%左右。

噴射混凝土作為用噴射方法制備的混凝土，是砂石料、水泥和速凝劑等材料攪拌而形成，借助混凝土噴射機(jī)使混合物在壓縮空氣的作用下，通過軟管輸送到噴嘴處。在噴嘴處加水混合并形成料束，高速噴敷在圍巖表面上，就可形成噴射混凝土層，以支護(hù)礦井圍巖。錨桿和噴射混凝土兩種支護(hù)手段經(jīng)常相互配合、補(bǔ)充，聯(lián)合使用，形成錨桿噴射混凝土支護(hù)，能夠增加它們對圍巖的支護(hù)能力，可以適應(yīng)多種圍巖條件。

1 噴射混凝土的原材料及其配比

1.1 水泥。應(yīng)優(yōu)先選用普通硅酸鹽水泥，它凝結(jié)硬化快，保水性好，早期強(qiáng)度增長快。也可從實(shí)際出發(fā)選用礦渣硅酸鹽水泥或火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥。水泥標(biāo)號一般不得低于P.O.32.5，過期、受潮結(jié)塊或混合的水泥不能使用。

1.2 砂子。應(yīng)采用堅(jiān)硬耐久的中砂或粗砂，細(xì)度模數(shù)應(yīng)大于2.5，含泥量要小于3%。細(xì)砂會(huì)增加噴射混凝土的干縮變形，過細(xì)的粉砂易產(chǎn)生粉塵，影響操作人員的身體健康。

1.3 石子。應(yīng)采用堅(jiān)硬耐久的卵石或碎石，粒徑小于15mm。卵石因其光滑干凈，對噴射機(jī)和輸料管路磨損少，有利于遠(yuǎn)距離輸料和減少堵管故障。碎石混凝土比卵石混凝土強(qiáng)度高，噴射作業(yè)中回彈率也較低，但碎石有棱角，表面粗糙，會(huì)對噴射機(jī)和輸料管路磨損，應(yīng)少用。

1.4 水。飲用水及潔凈天然水可以作為噴射混凝土混合水?；旌纤粦?yīng)含有影響水泥正常凝結(jié)與硬化的物質(zhì)，不得使用污水和酸性水。

1.5 速凝劑。一種以鋁酸鹽和碳酸鹽為主；一種以水玻璃為主；按形狀又可分為粉狀和液體兩類。速凝劑能使噴射混凝土凝結(jié)速度決、早期強(qiáng)度高、后期強(qiáng)度損失小、縮變形增加不大、對金屬腐蝕小、在低溫（5℃左右）下不致失效，用量一般約為水泥用量的2.5%～4%.由于噴射混凝土施工工藝的特點(diǎn)，在選擇噴射混凝土配比時(shí)，既要滿足支護(hù)方面的要求，還應(yīng)考慮施工工藝的要求。

2 噴射混凝土支護(hù)結(jié)構(gòu)

噴射混凝土的結(jié)構(gòu)選擇，要視巷道的地質(zhì)條件、圍巖、工程斷面、跨度等情況確定。《巖土錨桿與噴射混凝土支護(hù)工程技術(shù)規(guī)范》（GB50086-2015）規(guī)定了在各種條件下錨噴支護(hù)參數(shù)選擇，可以結(jié)合施工情況選用，支護(hù)結(jié)構(gòu)一般可分為以下幾類。

2.1 噴砂漿支護(hù)是在巷道周圍圍巖表面噴一層砂漿的支護(hù)形式，主要用以封閉圍巖使之不與不利環(huán)境接觸，減緩其風(fēng)化。侵蝕等作用。噴砂漿的標(biāo)號要等于或大于75號，噴砂漿的厚度應(yīng)等于或大于10mm，小于30mm。

2.2 噴射混凝土支護(hù)是在井巷圍巖表面噴射一層混凝土，與圍巖自承能力相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)巷道支護(hù)的支護(hù)形式，根據(jù)它的使用功能，即臨時(shí)支護(hù)、永久支護(hù)，初噴、復(fù)噴的要求，噴射混凝土厚度最小30m。

2.3 錨桿噴射混凝土支護(hù)是錨桿和噴射混凝土聯(lián)合支護(hù)的一種支護(hù)結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)既能充分發(fā)揮錨桿的作用，又能充分發(fā)揮噴射混凝土的作用，兩種作用相結(jié)合，有效地改進(jìn)了支護(hù)的效能。

2.4 錨桿噴射混凝土金屬網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)是錨桿、金屬網(wǎng)和噴射混凝土進(jìn)行聯(lián)合支護(hù)的形式。金屬網(wǎng)的介入，起到了加固的作用。因此，在Ⅳ、V類圍巖的井巷支護(hù)，軟巖巷道中得到廣泛的應(yīng)用。一般金屬網(wǎng)的網(wǎng)格不小于150mm，金屬網(wǎng)所用鋼筋或鋼絲直徑為2.5～10mm，施工時(shí)應(yīng)注意用錨桿固定牢靠，金屬網(wǎng)間要用絲綁扎結(jié)實(shí)，鋼筋保護(hù)層厚度不應(yīng)小于20mm、不大于40mm，必須能與噴射混凝土密切結(jié)合產(chǎn)生強(qiáng)度。

2.5 鋼纖維噴射混凝土支護(hù)是在噴射混凝土中摻入適當(dāng)鋼纖維，以提高噴射混凝土性能的支護(hù)。較多地應(yīng)用于過斷層破碎帶的巷道支護(hù)和大斷面交叉點(diǎn)，或處理冒頂?shù)仁鹿?，也可在裂隙、?jié)理發(fā)達(dá)的圍巖以及承受擾動(dòng)影響的巷道和高速水流沖刷中使用，一般碳素鋼纖維的抗拉強(qiáng)度不得低于380MPa，鋼纖維的直徑應(yīng)控制在0.3～0.5mm，鋼纖維的長度20～25mm，鋼纖維摻量應(yīng)為混合料質(zhì)量的3%～6%。

2.6 鋼架噴射混凝土聯(lián)合支護(hù)是在軟巖中應(yīng)用的一種支護(hù)結(jié)構(gòu)，先在掘進(jìn)后架設(shè)鋼架，允許圍巖收斂變形，穩(wěn)定后再進(jìn)行噴射混凝土支護(hù)，把鋼架噴在里面，有時(shí)也打一些錨桿，控制圍巖變形。鋼架自身仍保持相當(dāng)?shù)闹ёo(hù)能力，被噴射混凝土裹住后又起鋼筋加固作用。而噴射混凝土層的柔性，對圍巖穩(wěn)定后的微量變形可以適應(yīng)。

3 錨噴和錨網(wǎng)噴射混凝土施工

3.1 噴射混凝土施工設(shè)備布置。噴射混凝土施工設(shè)備的布置，要以施工安全、高效操作為前提。盡量縮短混合料攪拌機(jī)與噴射機(jī)之間的距離。如攪拌機(jī)設(shè)在地面，按一定比例攪拌的粗細(xì)骨料運(yùn)往井下，在現(xiàn)場與水泥、速凝劑一起攪拌后噴射，噴射機(jī)至作業(yè)面的距離要近，以便提高效率，防止堵管。斜井施工中噴射機(jī)布置在井口進(jìn)行長距離輸料時(shí)，應(yīng)檢查鋪設(shè)輸料管，不宜用彎頭，改變輸料管徑時(shí)應(yīng)用錐形變徑接頭，以減少運(yùn)輸阻力，防止管路堵塞。使用壓力水箱向噴頭供水時(shí)，水箱位置設(shè)置在噴射機(jī)司機(jī)、噴射手的可視范圍內(nèi)，調(diào)節(jié)和控制水箱壓力。攪拌機(jī)、上料機(jī)、噴射機(jī)等均應(yīng)布置在巷道一側(cè)，以便掘進(jìn)排研和噴射混凝土供料車能隨時(shí)通過，確保連續(xù)施工。

3.2 錨桿噴射混凝土支護(hù)。錨桿的施工要根據(jù)錨桿的型號而不同。在掘進(jìn)后，先安裝臨時(shí)錨桿，繼而噴薄層混凝土，再進(jìn)行復(fù)噴達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定的噴層厚度，頂板情況良好時(shí)，噴一薄層混凝土，再安裝錨桿，再進(jìn)行復(fù)噴，達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定的噴層厚度。

3.3 錨網(wǎng)噴射混凝土施工。錨桿的施工對于破碎軟巖斷層帶需增加金屬網(wǎng)一層或兩層，增大其強(qiáng)度，起到鋼筋混凝土的作用，鋼筋網(wǎng)鋪設(shè)在使用前清除污銹，在圍巖表面噴射一薄層棍凝土后再鋪設(shè)金屬網(wǎng)，金屬網(wǎng)與錨桿或其他堅(jiān)固件應(yīng)聯(lián)結(jié)牢固。金屬網(wǎng)片也應(yīng)互相綁扎緊密，使之在噴射混凝土操作時(shí)不晃動(dòng)，鋼筋網(wǎng)的網(wǎng)格尺寸應(yīng)等于或大于150mm，采用金屬網(wǎng)時(shí)，第一層金屬網(wǎng)被噴射混凝土覆蓋后再鋪設(shè)第二層金屬網(wǎng)。

鋼筋網(wǎng)在噴射混凝土中的位置。鋼筋網(wǎng)與巖面的間隙，或噴射混凝土厚度應(yīng)大于30mm，網(wǎng)筋保護(hù)層的厚度應(yīng)等于或大于20mm，小于40mm.這有利于鋼筋網(wǎng)噴射混凝土的應(yīng)力分布和受力狀態(tài)，利于防止噴射混凝土支護(hù)表面破損。

鋼筋網(wǎng)噴射混凝土作業(yè)時(shí)，應(yīng)先埋設(shè)好噴厚的標(biāo)釘，以控制噴層厚度。噴射時(shí)，適當(dāng)縮小噴頭與受噴面間的距離，調(diào)節(jié)噴射角度，確保鋼筋和圍巖表面混凝土的密實(shí)性，鋼筋網(wǎng)被混凝土覆蓋后，再適當(dāng)加大噴頭到噴面的距離，保證平整度，其余操作與一般噴射混凝土同樣施工。

4 施工工藝的控制

4.1 澆筑混凝土：摻有外加劑的混凝土，其干料攪拌時(shí)間不得低于1分鐘，加水后的攪拌時(shí)間仍不得低于1分鐘，以保證攪拌均勻。要經(jīng)常檢查混凝土的坍落度，發(fā)現(xiàn)有較大變化時(shí)，要找出原因并及時(shí)調(diào)整?；炷寥肽：笠谜駬v器進(jìn)行振搗，分層厚度300mm左右，振搗要適度，見混凝土表面出現(xiàn)浮漿即可。

4.2 噴射混凝土噴射混凝土施工技術(shù)要求

1、噴射應(yīng)分段、分片由下而上螺旋順序進(jìn)行，每段長度一般不超過6m。噴射時(shí)，噴嘴要正對受噴面作均勻順時(shí)針方向的螺旋轉(zhuǎn)動(dòng)，螺旋直徑20～30cm，以使混凝土噴射密實(shí)。當(dāng)巖面有較大坑洼時(shí)，應(yīng)先噴凹處，然后找平。

2、噴射前，受噴面應(yīng)用高壓風(fēng)、水清洗。

3、噴射混凝土的回彈物不能重復(fù)利用，所有回彈物應(yīng)從工作面清除。當(dāng)噴射面有水時(shí)，應(yīng)在混凝土中根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果添外摻劑。

4、已完成噴射混凝土的表面上，不允許有開裂、掉皮等現(xiàn)象。

5、在混凝土終凝后2小時(shí)開始灑水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間應(yīng)在14天以上。