趙磊 張立文 李磊 王洋洋

摘要：巷道埋深大，垂直應(yīng)力大，在高應(yīng)力作用下，不僅巖石的力學(xué)性能，即抗壓、抗拉及抗剪的能力很弱，而且節(jié)理裂隙發(fā)育，穩(wěn)定性不好。巷道圍巖中各種粒度的砂巖、砂質(zhì)泥巖或泥質(zhì)砂巖極易風(fēng)化，而且圍巖中的泥質(zhì)成分容易吸水，使圍巖變軟，甚至泥化、崩解和膨脹。采用聚合物防風(fēng)化砂漿對巷道進(jìn)行封閉，該材料是高分子聚合物和無機(jī)材料及細(xì)骨料復(fù)合而成。產(chǎn)品外觀為灰色。加水施工硬化后有較好的粘結(jié)性和抗伸拉性，同時有很好的成膜性，因此也具有風(fēng)化防水抗?jié)B作用。

Abstract： The roadway has a large buried depth and large vertical stress. Under high stress， not only the mechanical properties of the rock， namely compressive， tensile and shear resistance， are low， but also the development of joint cracks are not good. The sandstone， sandy mudstone or shaly sandstone of various sizes in the roadway surrounding rocks is easily weathered， and muddy components in the surrounding rocks are easily absorbed， making the surrounding rocks soft， even muddy， disintegrating and expanding. The roadway is sealed with a polymer weatherproof mortar. The material is a composite of high polymer， inorganic material and fine aggregate. The appearance of the product is gray. After the water is hardened， it has good adhesion and stretchability， and it has good film forming properties. Therefore， it also has weathering， waterproof and impervious effects.

關(guān)鍵詞：圍巖風(fēng)化；聚合物防風(fēng)化砂；預(yù)濕機(jī)；薄噴技術(shù)

Key words： weathering of surrounding rock；polymerization technology；prewetting machine；thin spray technology

中圖分類號：TD26 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）27-0176-02

0 引言

噴射混凝土作為礦山井巷、公鐵路遂道、地下工程及水電硐室的一種輔助支護(hù)手段，從20世紀(jì)初開始，逐漸得到了廣泛應(yīng)用。隨著新奧法的推廣和普及，噴漿已為煤礦井下巷道支護(hù)普遍采用。為了達(dá)到更好的支護(hù)效果，盡快封閉巷道、防止圍巖風(fēng)化、金屬網(wǎng)及錨桿銹蝕，噴漿已成為巖層巷道支護(hù)必不可少的一種手段。目前煤礦巷道噴漿支護(hù)還有很多無法克服的缺點(diǎn)，尤其是深部礦井巷道及大變形巷道，這些缺點(diǎn)更加突出。因此，迫切需要研究一種新型的噴漿材料，既能達(dá)到傳統(tǒng)噴漿的作用效果，并且能夠快速施工，大幅提高掘進(jìn)速度；施工時無粉塵、不回彈，綠色環(huán)保且節(jié)省材料；柔性好、不易開裂，既使開裂也不片落傷人，安全可靠。

1 圍巖工程環(huán)境

趙固一礦西六盤區(qū)外水倉北鄰西翼軌道運(yùn)輸大巷，東為西二回風(fēng)巷，西為北翼膠帶運(yùn)輸聯(lián)絡(luò)巷，南為已回采的12041工作面，在二1煤層中掘進(jìn)。工作面標(biāo)高-589～

-594m。老頂為中粒砂巖，厚度12.5～14.1m，灰色，厚層狀，波狀及交錯層理發(fā)育，成分以石英為主，次為長石，層面富含白云母碎片及植物頸部化石，顆粒分選磨圓差，局部裂隙發(fā)育，裂隙面富含鈣質(zhì)薄膜及黃鐵礦散晶，泥硅質(zhì)膠結(jié)。直接頂為砂質(zhì)泥巖，厚度1.0-2.9m，灰黑色，具波狀層理，層面含白云母片及植物頸部化石，夾煤線及粉砂巖薄層。直接底為泥巖，厚度8.3～9.2m，灰褐色，厚層狀，波狀層理，層面含白云母片，含植物根部化石，局部具菱鐵質(zhì)結(jié)合及煤條帶，夾粉砂巖薄層，下部含砂質(zhì)夾硅質(zhì)泥巖薄層，滑面附著白色次生礦物。老底為L9灰?guī)r，厚度1.9-2.3m，灰色，塊狀，含少量蜓科化石，及海百合頸部化石，遇酸劇烈起泡，堅硬，裂隙充填方解石脈。巷道掘巷過程中，易風(fēng)化，頂板壓力顯現(xiàn)，尤其掘進(jìn)1個月后，兩幫開始收斂變形，頂板出現(xiàn)斷錨索較多，并伴隨著巷道底鼓等動力現(xiàn)象。

2 巷道控制技術(shù)難點(diǎn)分析

①巷道埋深大，垂直應(yīng)力大，在高應(yīng)力作用下，不僅巖石的力學(xué)性能，即抗壓、抗拉及抗剪的能力很弱，而且節(jié)理裂隙發(fā)育，穩(wěn)定性不好。巷道圍巖中各種粒度的砂巖、砂質(zhì)泥巖或泥質(zhì)砂巖極易風(fēng)化，而且圍巖中的泥質(zhì)成分容易吸水，使圍巖變軟，甚至泥化、崩解和膨脹。

②煤礦井下潮濕，金屬網(wǎng)及外露的錨桿錨索構(gòu)件極易銹蝕，致使金屬網(wǎng)對圍巖的約束力降低，錨桿、錨索預(yù)應(yīng)力喪失。

3 圍巖變形控制對策

采用聚合物防風(fēng)化砂漿對巷道進(jìn)行封閉，該材料是高分子聚合物和無機(jī)材料及細(xì)骨料復(fù)合而成。產(chǎn)品外觀為灰色。加水施工硬化后有較好的粘結(jié)性和抗伸拉性，同時有很好的成膜性，因此也具有風(fēng)化防水抗?jié)B作用。封閉材料的封閉原理如下[1]：

①利用水泥砂漿的水化產(chǎn)生一定強(qiáng)度，組成防風(fēng)化材料的基礎(chǔ)（框架）。

②利用復(fù)配的粘接劑等有機(jī)材料形成的膠體包膜封閉基礎(chǔ)材料的裂隙，形成密實(shí)的密閉材料。

③利用復(fù)配的有機(jī)疏水材料的疏水性能，使材料具有一定的抵抗水的溶蝕的作用，從而提高抗風(fēng)化材料在潮濕多水環(huán)境下的密閉性能。

④利用復(fù)配的界面劑降低體系內(nèi)不同材料的界面缺陷，提高封閉材料與巖石或煤層的粘結(jié)力。

4 現(xiàn)場實(shí)踐應(yīng)用

4.1 施工設(shè)備

預(yù)濕機(jī)。為克服粉塵蔓延，噴漿機(jī)前加裝預(yù)濕機(jī)，預(yù)濕機(jī)由防爆電機(jī)、螺旋輸送設(shè)備、噴淋水路以及上料斗組成，下方安裝于礦用軌道同距車輪，前方與噴漿機(jī)對接。加裝預(yù)濕機(jī)能有效的控制粉塵，進(jìn)一步改善噴漿工作環(huán)境。圖1為礦用螺旋攪拌配料上料機(jī)[2-3]。

4.2 施工流程如圖2

4.3 施工工藝

①先將噴漿機(jī)、預(yù)濕機(jī)及材料等送達(dá)作業(yè)地點(diǎn)，提前對作業(yè)地點(diǎn)設(shè)備管路等進(jìn)行防護(hù)。

②噴漿機(jī)與預(yù)濕機(jī)對接，預(yù)濕機(jī)出料口正對噴漿機(jī)下料處。

③接通噴漿機(jī)和預(yù)濕機(jī)電源和水路。

④將材料提前放在預(yù)濕機(jī)下料口附近，把編織袋拆開部分以便上料。

⑤以上工作完成后開始準(zhǔn)備噴漿，首先將材料倒入預(yù)濕機(jī)進(jìn)料口，開啟預(yù)濕機(jī)，要求上料連續(xù)不斷，材料運(yùn)行中開啟水閥，并調(diào)整水料比，要求預(yù)濕機(jī)出料口材料成潮濕狀。

⑥預(yù)濕的材料進(jìn)入噴漿機(jī)后開啟噴漿機(jī)，開始噴涂受噴面。噴漿射手根據(jù)情況調(diào)整水量。

⑦噴漿結(jié)束后，用水對預(yù)濕機(jī)進(jìn)行清洗，防止材料硬化后粘結(jié)在設(shè)備表面。

5 效果評價

①噴涂材料粘結(jié)強(qiáng)度高，與煤巖壁及金屬網(wǎng)達(dá)到2MPa以上，附著力強(qiáng)，抗老化，能有效的防止煤巖層風(fēng)化、防止金屬網(wǎng)銹蝕；

②具有較高的抗拉強(qiáng)度，達(dá)到2MPa以上；

③拉斷伸長率可提高2倍以上；

④收縮較小，且具有良好的抗裂和變形性能；

⑤噴涂材料達(dá)到無毒，減少環(huán)境污染，利于操作人員的身體健康；

⑥噴涂材料阻燃，抗靜電，安全性強(qiáng)；

⑦煤巖層裸體表面噴層厚度達(dá)到2mm以上；

⑧噴層均勻、封堵完整、無漏洞，不透水；

⑨噴層粘結(jié)力強(qiáng)，不脫落；

⑩實(shí)現(xiàn)每小班平均噴涂巷道20m，施工速度快，回彈量極小。

6 結(jié)論

薄噴技術(shù)從根本上改變了傳統(tǒng)的噴射支護(hù)工藝，使得工藝實(shí)施過程中施工粉塵大幅降低，顯著改善了施工工作環(huán)境，為施工人員的身體健康提供了用力的保障；薄噴由于攪拌均勻、噴射穩(wěn)定以及材料構(gòu)成的改變，使得噴射支護(hù)過程易于掌握和控制，有效的降低了施工勞動強(qiáng)度，提高了施工速度；薄噴工藝系統(tǒng)適應(yīng)性強(qiáng)，操作簡單，移動靈活，加之材料構(gòu)成的改變，減少了大量的輔助運(yùn)輸及其它輔助工作量，對緩解礦井井下運(yùn)輸具有實(shí)際意義；薄噴封閉性好、表面光滑，有利于礦井通風(fēng)。薄噴技術(shù)為礦井的高產(chǎn)高效及加快巷道的開拓與維護(hù)速度提供了保證。它不僅具有顯著的經(jīng)濟(jì)效果，而且具有良好的社會效益，具有廣泛的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄧愛民.商品混凝土[M].人民交通出版社，2000，2：234-246.

[2]陳易通.混凝土機(jī)械[M].中國建材工業(yè)出版社，2002，7：281-293.

[3]李云江，樊炳輝.國內(nèi)外濕噴機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀[J].中國設(shè)備工程，2003，1：29-30.