混凝土噴射臺車在礦山支護中的應(yīng)用

王大干

（紫金礦業(yè)建設(shè)有限公司，安徽 淮北 235000）

福建閩西某礦山所施工區(qū)域巖性為Ⅳ類、Ⅴ類強風(fēng)化粉砂巖，地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育，圍巖自穩(wěn)能力較差，且巷道埋深普遍在40m～60m，局部埋深100m，局部地段有淋水，巷道支護作業(yè)風(fēng)險較大。為保證施工安全，原噴砼支護工藝采用干噴，作業(yè)效率低，職業(yè)健康危害大。為此，礦山通過與設(shè)備廠家合作開發(fā)引進適應(yīng)礦山作業(yè)條件的HPSJ2008混凝土噴射臺車，作業(yè)效率得到大幅提升，作業(yè)條件得到極大改善。

1 HPSJ2008混凝土噴射臺車技術(shù)特點和技術(shù)參數(shù)

HPSJ2008混凝土噴射臺車技術(shù)特點：HPSJ2008混凝土噴射臺車是根據(jù)中小型隧道和礦山等施工特點進行研發(fā)的最新產(chǎn)品，集行走、泵送和噴射三大功能于一體，性能穩(wěn)定，操作簡單，可應(yīng)用于預(yù)拌混凝土、含鋼纖維或聚合纖維的預(yù)拌濕混凝土噴射，主要技術(shù)特點如下：①輪胎行走，四輪驅(qū)動，鉸接轉(zhuǎn)向，移動靈活；②設(shè)置手動、自動反泵功能，預(yù)防堵管；③液壓元器件采用進口產(chǎn)品，使用性能更高；④三段式伸縮臂架，水平回轉(zhuǎn)180°，噴頭可軸向回轉(zhuǎn)360°，水平方向回轉(zhuǎn)240°，無噴射死角；⑤噴射臺車臂架及泵送系統(tǒng)采用雙動力系統(tǒng)液壓系統(tǒng)，提高工作效率，使用更可靠；⑥速凝劑的添加自動跟隨混凝土的流量，噴射效果更好；⑦人機交互式顯示，操作簡單。

2 混凝土噴射臺車在礦山支護中的應(yīng)用

閩西某礦所施工井下巷道工程主要有2種斷面：4.8＊4.8m，5＊5m,均為半圓拱型，施工過程中，鑿巖、爆破、通風(fēng)、出渣工序完成后，使用開山錨桿臺車進行錨網(wǎng)支護，錨網(wǎng)支護完成后使用HPSJ2008混凝土噴射臺車進行噴砼支護，錨桿采用φ40mm，長度1.8m管縫式錨桿，網(wǎng)片采用φ6mm圓鋼，2＊3m和2＊1m兩種規(guī)格網(wǎng)片搭配使用，噴砼強度等級C25，設(shè)計厚度10cm～15cm,噴射混凝土工藝流程如下。

2.1 濕噴混凝土工藝流程

該礦山濕噴混凝土工藝流程如圖1，混凝土攪拌站設(shè)在地表，原材料采用自動計量裝置計量，使用強制式攪拌機攪拌，配置好的混凝土采用混凝土罐車運送至井下作業(yè)面，由人工遙控進行噴砼作業(yè)，整個作業(yè)過程機械化程度高，生產(chǎn)效率高。

2.2 原材料及配合比

（1）配比。通過對比其他施工點配比數(shù)據(jù)和現(xiàn)場試驗優(yōu)化，最終確定材料用量為水泥450kg/m3～455kg/m3，水30kg/m3，砂子（機制砂）1000kg/m3，碎石790kg/m3，速凝劑參量為4%～6%，減水劑參量為0.5%～1%，設(shè)計強度C25。

圖1 濕噴混凝土工藝流程

（2）原料。①骨料：粗骨料選粒徑為5mm～10mm，細(xì)骨料選用機制砂。②水泥：采用P.042.5級的水泥，符合GB175-2007《通用硅酸鹽水泥》標(biāo)準(zhǔn)。③水灰比：通過實驗確定水灰比為0.31，塌落度控制在80mm～130mm。④減水劑：通過實驗確定減水劑參量為0.5%～1%。⑤速凝劑：選用型號HT-18無堿液體速凝劑，pH4.0,參量為4%～6%。

2.3 材料制備及運輸

嚴(yán)格按照配比進行制備混凝土，誤差控制在±3%，配置好的混凝土使用6m3混凝土罐車進行運輸至井下作業(yè)面，使用HPSJ2008混凝土噴射臺車進行作業(yè)，運輸要考慮混凝土初凝時間，必要時適當(dāng)增加緩凝劑，參量為6%～8%。

2.4 噴射混凝土現(xiàn)場施噴關(guān)鍵技術(shù)

（1）現(xiàn)場作業(yè)前的準(zhǔn)備。①對混凝土泵加注黃油潤滑。②對易粘附混凝土的機件涂抹脫離劑或油液（噴射臂和料斗等表面可涂抹脫模劑或平時收集的廢液壓油、廢機油）。③用水泥漿潤滑輸送管路。卸下噴嘴，將海綿球從清洗口放進輸料管，向料斗內(nèi)加入半斗水和1包水泥，攪拌均勻后將水泥漿泵入輸料管，海綿球和水泥漿從出口流出后，表示潤滑輸送管路工作完成。

（2）噴射角度與距離。噴射角度和距離不當(dāng)會對噴砼質(zhì)量產(chǎn)生較大影響，噴射時，盡量使噴嘴垂直于噴射面，噴頭距離作業(yè)面距離控制在0.8m～1m之間?？v向噴射主要依靠三臂和四臂的伸縮，環(huán)向噴射依靠噴頭回轉(zhuǎn)和一臂的俯仰來實現(xiàn)，同時配合噴嘴的上下左右擺動進行噴射。

（3）正常泵送噴砼作業(yè)?；炷帘盟颓耙ＷC混凝土的活易性，攪拌罐車要以最快的轉(zhuǎn)速攪動罐內(nèi)混凝土3min～8min。正常泵送時，供風(fēng)壓力控制在5.5Mpa～6Mpa,料斗內(nèi)應(yīng)充滿混凝土，當(dāng)混凝土降到攪動軸高度以下時，繼續(xù)泵送會使混凝土泵空吸和空氣進入輸送管路，進而造成堵管或噴射流不穩(wěn)定。盡量避免泵送噴射過程中斷，若必須中斷泵送，不得讓輸料管內(nèi)持續(xù)處于高壓下，中斷后利用反抽2個～3個行程降低管內(nèi)壓力，停泵后，在較短時間間隔內(nèi)，做一兩次反抽和正泵移動一下管道內(nèi)的混凝土，若長時間中斷，應(yīng)將混凝土反抽回料斗，再次泵送前需重新攪動混凝土再重新泵送。

（4）堵管處理方法。如發(fā)生堵管，須立即將混凝土反抽回料斗并攪動重新混合，當(dāng)混凝土泵缸和擺管閥自動轉(zhuǎn)換正常時，可小心地轉(zhuǎn)到緩慢泵送，確認(rèn)泵送正常不再堵管后轉(zhuǎn)入正常泵送轉(zhuǎn)速繼續(xù)施噴。

（5）設(shè)備清洗。泵送結(jié)束后或者中斷作業(yè)30min～40min以上時，應(yīng)立即清洗噴射附件、輸料管和混凝土泵，避免殘留的混凝土影響設(shè)備運行。

（6）噴射厚度的確定和控制方法。施工設(shè)計噴砼厚度為10cm～15cm,噴砼時用插筋法測試噴砼厚度，對于大面積鋼拱架進行噴射時，要先整體噴射打底，然后逐段噴平，最后補噴凹陷部位，切忌局部噴射量過大造成噴射面積高于設(shè)計要求。

3 技術(shù)經(jīng)濟比較

根據(jù)現(xiàn)場施工經(jīng)驗，干噴與濕噴工藝技術(shù)經(jīng)濟對比如下：

表2 干噴與濕噴技術(shù)經(jīng)濟比較表

①合理的配合比不僅可以降低回彈率，節(jié)約成本，還能減少堵管，提高作業(yè)效率；②濕噴混凝土中的水灰比控制非常重要，影響混凝土的初凝時間和終凝時間，為減少堵管提供依據(jù)；③濕噴機購買價格和直接成本均高于傳統(tǒng)的干噴工藝，但濕噴工藝大大降低了回彈率和作業(yè)現(xiàn)場環(huán)境，提高了作業(yè)效率，大大提高了井巷施工速度。

4 總結(jié)

①合理的配合比對降低回彈率，節(jié)約成本，提高支護強度具有重要意義，經(jīng)現(xiàn)場施工經(jīng)驗表明：水灰比控制在0.31，塌落度控制在80～130，速凝劑控制在4%～6%，作業(yè)效果較好。②從礦山實際施工應(yīng)用來看，混凝土噴射臺車在設(shè)備直接成本投入較高，但比較干噴工藝，作業(yè)效率明顯，作業(yè)環(huán)境得到較大改善。③隨著社會對礦山安全發(fā)展、環(huán)境保護方面要求的提高，使用濕噴技術(shù)代替干噴是發(fā)展的必然趨勢。