郝 順

西部礦業(yè)股份有限公司

西部銅業(yè)有限公司降低噴射混凝土回彈率研究

郝 順

西部礦業(yè)股份有限公司

為有效降低礦山噴射混凝土回彈率，對(duì)礦山噴射混凝土工藝中影響回彈率因素進(jìn)行了分析，提出了降低回彈率及控制回彈率危害的部分措施，在應(yīng)用中取得了一定有益效果。

噴射混凝土；回彈率；危害控制

西部銅業(yè)獲各琦銅礦巷道支護(hù)中廣泛采用噴射混凝土干法工藝。由于該工藝回彈率大，容易導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)粉塵超標(biāo)，威脅施工人員身體健康，同時(shí)過大回彈率造成噴漿料的嚴(yán)重浪費(fèi)，拖慢施工進(jìn)度，增加支護(hù)成本，因此，開展降低噴射混凝土回彈率研究，對(duì)礦山綠色持續(xù)發(fā)展意義重大。

1、回彈率控制要求

1.1 回彈率計(jì)算

銅礦噴射混凝土回彈率按下式確定：

γ ——回彈率

Q1——實(shí)際支護(hù)量

Q ——噴漿料總用量

1.2 回彈率控制指標(biāo)

根據(jù)公司工程質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)，回彈率控制在10%以下為可接受范圍。但根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)計(jì)，目前巷道支護(hù)頂板回彈率普遍在30%以上，兩幫在15%以上，遠(yuǎn)高于公司10%以下的控制標(biāo)準(zhǔn)。

2、施工概況

水泥、砂子、石子在地表拌和站拌勻，形成的拌和料由斜坡道運(yùn)至井下施工點(diǎn)，使用時(shí)現(xiàn)場(chǎng)加入速凝劑，形成干料。壓風(fēng)和水由現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)水管就近接入，風(fēng)壓水壓為接入處風(fēng)水壓強(qiáng)。施工前先放標(biāo)桿，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)清理，移走阻擋巖壁的雜物，之后用高壓風(fēng)水清洗巖層面上的爆破粉塵和節(jié)理裂隙中的泥沙，以保證混凝土與巖面能牢固粘結(jié)。噴漿作業(yè)采用國產(chǎn)轉(zhuǎn)子-Ⅱ型噴漿機(jī)，施工由兩人配合完成，一人上料，一人施工，作業(yè)時(shí)先開風(fēng)管，再開水管，在水量與上料速度調(diào)整合適后開始作業(yè)。施工采用先墻后拱的順序，自下而上呈螺旋狀軌跡移動(dòng)。每6m劃分為一區(qū)段，每區(qū)段劃分為三小段。

3、影響回彈率的主要因素分析

不考慮圍巖變化、爆破效果、水文條件、噴漿機(jī)性能等客觀情況，噴射混凝土回彈率主要受以下因素影響。

3.1 噴漿料

噴漿料通常采用C20混凝土，其原料性能和配比對(duì)回彈率的影響較大。水泥過量，會(huì)產(chǎn)生大量粉塵，劣化施工環(huán)境，水泥量不足，骨料濺射、回彈量大。粗骨料過少，砂漿消耗增多，粗骨料過多，則混凝土和易性變差，大顆粒彈射。速凝劑可增強(qiáng)混凝土粘性和初凝時(shí)間，能有效降低回彈，但過量使用，會(huì)降低混凝土后期強(qiáng)度，影響支護(hù)質(zhì)量。總之，砂子的量取決于水泥的量，而粗骨料的量取決于砂漿的量，三者的配比以噴漿作業(yè)時(shí)粉塵最小、粗骨料彈射現(xiàn)象最少為最優(yōu)。

銅礦原材料為普通硅酸鹽水泥、水洗砂、瓜子石、速凝劑，皆為從外購入，質(zhì)量經(jīng)專門檢驗(yàn)，水泥標(biāo)號(hào)42.5，砂石粒徑級(jí)配合理，速凝劑為BR型外加劑，皆符合規(guī)范。拌和料存放時(shí)間不過夜，一般要求及時(shí)使用，防止發(fā)生變質(zhì)。

水、砂、石配比由質(zhì)量管理部通過抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)提供，一般控制在1:2:2.8左右，由于該配比未考慮回彈率控制，因此在控制回彈率方面不是最優(yōu)。速凝劑按說明使用，添加量為29.4kg/m3，但由于采用人工拌制，在施工中很難拌和均勻。

3.2 風(fēng)壓、水壓

風(fēng)壓指噴嘴出口處風(fēng)壓，他直接影響混凝土噴層質(zhì)量和回彈率，風(fēng)壓過大，料束速度快、沖擊力大，回彈嚴(yán)重，風(fēng)壓過小，料束成平拋運(yùn)動(dòng)，與巖壁斜交，混凝土損失較多，噴層質(zhì)量差。

水壓要滿足水環(huán)噴出的水正好充分濕潤噴嘴噴出的拌和料，過大或過小都導(dǎo)致水灰比超出適宜的范圍，水灰比過大，混凝土出現(xiàn)滑移和流淌，水灰比過小，回彈量大，粉塵飛揚(yáng)。

在現(xiàn)場(chǎng)施工中，水量和上料速度由施工人員根據(jù)經(jīng)驗(yàn)調(diào)解，而風(fēng)壓主要取決于現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)管壓力，無法自由調(diào)解。銅礦施工人員皆為長期從事噴漿作業(yè)的熟練工人，專業(yè)知識(shí)掌握較好，施工經(jīng)驗(yàn)豐富。故風(fēng)壓對(duì)回彈率影響較大。

3.3 操作水平

噴射手在施工中主要留意兩點(diǎn)：一是要控制好噴頭與巖壁間的距離和夾角，根據(jù)《噴射混凝土加固技術(shù)規(guī)范》，噴頭與巖壁基本垂直，噴射距離保持在0.6m-1m，此時(shí)回彈率控制和噴漿效果最好，但在實(shí)際操作中，隨著噴射高度變化，噴射距離與夾角勢(shì)必會(huì)不斷變化，造成回彈率控制困難，一般認(rèn)為，噴嘴與巖面的夾角保證在70度到110度之間是合理范圍；二是要控制好一次噴射厚度，厚度過大，由于重力作用，混凝土將發(fā)生滑塌，厚度過小，粗骨料易反彈，根據(jù)規(guī)范，干法素噴一次噴射厚度，在摻速凝劑情況下，邊墻為70-100mm，拱部為50-60mm，在井下實(shí)際施工中，邊墻控制在50-100mm，拱部30-60mm，也可視為合理。需要二次噴射的情況，兩次噴射間隔不得少于20min，否則兩層砼會(huì)一起拉裂墜落，具體間隔長度視施工實(shí)際情況而定。

4、降低回彈率措施研究

4.1 影響評(píng)價(jià)

根據(jù)上節(jié)討論，結(jié)合公司長期統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，分析出各要素對(duì)回彈率的影響程度。見表1。

表1 銅礦噴射混凝土回彈率影響因素及其影響程度評(píng)價(jià)表

由表1可知，風(fēng)壓、操作水平嚴(yán)重影響回彈率控制，原料配比、水灰比、速凝劑使用因素也在較大程度上導(dǎo)致回彈率超高。