降低煤矿巷道喷射混凝土回弹率方法初探

张秉鹏

(山西省煤炭建设监理有限公司，山西 太原 030001)

随着技术的发展，锚-网-喷支护已经成为煤矿巷道掘进中普遍采用的支护方式。在工作实践中，喷射混凝土回弹率过高，在井巷施工中普遍存在，浪费了建筑材料，增加了生产成本，降低了经济效益。

1 回弹产生原因

现场通过分喷层厚度喷射，分析回弹料可以发现：开始喷射时，回弹物中石子最多，沙子次之，水泥最少。随着喷层厚度的增加，回弹物比例逐渐均匀，最终接近拌料比例，总回弹物还是以石子为主，水泥、沙子都较少。

石子回弹，实质上是个碰撞问题，即喷射石子与围岩、喷射石子与已附着石子和回弹石子的碰撞。当喷射层至一定厚度时，巷道围岩已附着了有一定黏性的水泥砂浆，则石子回弹开始减少。沙子的回弹与石子的回弹原理基本相同。水泥颗粒微小，主要是附着在石子与砂子上面一起回弹。

2 回弹影响因素分析

2.1 现场人员原因

井下环境多变，对于不同的受喷面，往往需要不同的操作技巧。现场操作人员因技能培训不足，很难应对多变的情况。

2.2 混凝土混合料原因

1) 现场一般为人工配制混凝土，用料量没有测量器具，混合料的实际配合比有很大的随意性，很难保证配制质量，严重影响混凝土的性能。水泥用量较少时,水泥浆不能充填骨料间的空隙,导致混凝土松散,回弹量大。骨料过多时,空隙率增大,如果水泥用量不变,将会导致混凝土胶结能力变差,石子不易嵌入水泥砂浆中，回弹率增大。砂率过多、过少都会使混合料流动性变差，容易引起堵管。

2) 巷道拱部和两帮通常使用相同的混凝土配合比，但由于这两部位性质不同，喷拱部时一次喷射厚度较小，石子不容易嵌入水泥砂浆层，往往喷拱部时回弹率较高。

3) 原料与速凝剂搅拌不均匀，导致混合料配比变化剧烈，对混凝土质量影响严重，回弹率增加。

4) 若拌合料搅拌后滞留时间较长,施工前会结块，造成混凝土结构松散，回弹率增加。

2.3 工艺方法原因

1) 风压、水压设置不合理。风压过大，混凝土混合料以高速撞到巷道壁，将引起混合料回溅，回弹率会增加，风压过小，部分混合料没有足够动能射到巷道壁，捣鼓效应降低，回弹也会增加。水压过大，混凝土水灰比加大，巷道壁上已有混凝土变稀，很容易向下流淌。

2) 喷口距离及角度不合理。风压一定时，喷口距离过小，混凝土混合料撞击巷道壁速度较大，回弹率增加，喷口距离过大，混合料分散，石子会大量坠落。当喷射角度垂直巷道壁时,混凝土在巷道壁的混合效果最好，回弹率也最小。当喷射角度与受喷面有夹角时,会有一个平行于受喷面的力，这样会使回弹率增大。

3) 施工步骤不合理。现场观察发现，不严格按照规范操作步骤，如喷浆前不冲洗巷道壁，巷道壁灰尘较多，混凝土很难马上附着在巷道壁上，导致回弹率增加。施工时，一次喷射很厚的厚度，混凝土自重增大，导致回弹率急剧增加。

2.4 地质环境原因

井下巷道地质环境复杂，在掘进过程中很容易出现巷道超挖现象，超挖部分混凝土过厚，导致回弹率加大。煤矿普遍采用干式喷射混凝土，现场施工时巷道内能见度极低，很难及时观察到喷射效果，如混凝土喷厚过小，石子无法很好嵌入水泥砂浆中也会导致回弹率增大。

3 对 策

3.1 加强人员管理

对现场操作人员及相关管理人员进行系统的技术培训，提高人员操作熟练程度，掌握操作要领，确保其有相应的工作能力。强化人员的责任意识，使人们意识到降低回弹率的重要性。加强现场管理，严格落实责任制度，通过制定奖惩制度，调动人员的积极性和主观能动性。

3.2 加强混凝土混合料的管理

1) 合理选用原材料种类，骨料应选用级配良好，粒径适中，不含杂质的洁净材料。沙子采用中砂，沙细度模数应大于2.5，石子最大粒径不宜超过20 mm. 喷射用水应该采用干净的、符合要求的施工用水，施工用水中不能含有对混凝土有害的矿物质成分。速凝剂掺入量严格控制在水泥量的3%～4%，混凝土从液转向流恰到好处，回弹量较少。

2) 选用合适的水灰比，一般选用0.4～0.45. 巷道拱部和两帮采用不同的混凝土配合比，喷拱部时可以适当增加水泥用量，减少石子用量。

3) 拌合料搅拌后及时使用，避免混凝土拌合料受潮结块。

3.3 规范喷浆操作

1) 喷射前要冲洗巷道受喷面,以防灰尘导致混凝土脱落。

2) 喷嘴与受浆面距离，根据经验以0.8～1.2 m为宜。考虑重力的影响，要先喷两帮，再喷拱顶,自下而上，采用螺旋式的喷射方法，并且喷嘴尽量始终垂直受浆面。

3) 风压、水压应该适中，水压应刚好能把喷出的混凝土拌和料充分湿润为宜，过大、过小都会导致水灰比超出适合的范围。在其他条件不变时,风压、水压应随输料管的长度增大而加大。

4) 一次喷厚应该适中，喷浆厚度要根据喷射部位和设计厚度而定，拱部宜为每次3～4 cm，两帮宜为每次3～5 cm. 先喷层终凝后再进行后喷层的喷射，若两次喷射间隔时间太长，应先清洗受喷面。

3.4 采用新工艺

采用潮式喷射混凝土工艺取代干喷工艺，用潮湿含水的石子、沙子与水泥拌为含水率为8%～10%的混凝土混合潮料。潮料在输料过程中以半稠流状物的状态，输送到喷嘴后补充水压力，再喷射到受喷面上。

3.5 改善掘进质量

加强对掘进工序的管理，严格按照光面爆破的要求进行爆破，确保巷道成型规整，减少巷道超挖、欠挖现象，可以节约混凝土用量，并且减少回弹率。

4 结 语

回弹的产生不可避免，回弹率高是多种因素导致的，贯穿于作业的整个过程，忽略任何一个因素都会不同程度地增加回弹率。因此，全面管理、综合治理，强化现场人员意识，保证施工标准化、规范化是解决回弹率问题的关键。