喷射混凝土支护浅析

【摘　要】水泥。喷射混凝土所用水泥，要求掺入速凝剂后凝结快，保水性好，早期强度增长快，收缩较小。火山灰硅酸盐水泥虽然黏结性好，对减少回弹有利，但凝结硬化慢，吸湿性大，吃水量多，早期强度低，体积膨胀大，干硬后容易收缩开裂，因而使用效果不如普通硅酸盐水泥。

【关键词】喷射；混凝土；支护

（1）骨料。细骨料——砂，一般用中砂或粗中砂混合的石英为最好，细砂是不适宜的，它会增加混凝土的收缩，降低混凝土的强度，增加水泥用量，且过细的粉砂中含有小于5цm的颗粒，容易被人体吸收影响健康。喷射混凝土用砂的技术要求见表5-5。

表5-5 喷射混凝土用砂技术要求

当含水率过高(中砂含水率>6％)时，混合料在喷射机内积料严重，容易引起阀门漏风，弯管处阻力增大而造成堵管，使用实践证明中砂或中粗砂的含水率以4％-6％为宜。

粗集料——石子，可采用坚硬的河卵石或碎石，使用前应筛洗，河卵石粒径应不大于25mm，碎石粒径应不大于20mm，将大于15mm的颗粒控制在20％以下，可以减小回弹率，也有利于减少混合料在管路中的堵塞现象，级配要适中。

（2）速凝剂。目前常用的粉状速凝剂有红星一型、711型、尧山型、73牌及阳泉一型等几种。

喷射混凝土的配比

合适的配合比应使喷层有足够的抗压、抗拉和黏结强度，收缩变形值要小，回弹力要低。喷混凝土的质量配合比可参照表5-6选用。

表5-6 混凝土的质量配合比

喷水泥砂浆的质量配合比为水泥，砂=l: (2～3)，砂浆标号不应低于75号。水灰比为0.45～0.55。

近年来，国外已较多地应用了钢纤维喷混凝土，即在普通喷混凝土材料中掺加3％～6％(质量比)的长为20～25mm、直径为0.3～0.4mm的钢纤维，要求搅拌均匀。不得成团，粗骨料粒径不宜大于l0mm。钢纤维喷混凝土具有良好的性能，比普通喷混凝土抗弯强度提高27％，韧性提高9倍，破坏形式也由脆性转为韧性，允许较大的变形，且在裂缝出现后仍有承载能力。

1.喷射混凝土的工艺流程

近年来无论在喷射机具的研制还是其工艺及应用技术方面，都有了很大的进展，尽管使用的机具或施工方法不同，但大体可分为干式喷射法、半湿式喷射法和湿式喷射法。

所谓干式喷射法，从拌和、输送技术上看就是干拌和料在压缩空气风流中呈飘浮状态运输(稀薄流风力运输)，并在喷头处加水混合后喷出。半湿式喷射法也称，含有一定水分拌和料在风流中呈稀薄流动状态运输，到喷头再加水混合后喷射出去。

2.喷射混凝土施工和工艺参数

2.1喷射混凝土施工

(1)施工平面布置。对喷射混凝土来说，斜井、平巷、竖井施工平面布置的最大区别在于混合料的搅拌工序是布置在地面还是井下。因为该工序需占用一定空间，不是所有井下条件都能满足的，在条件许可的情况下尽量在井下布置成上料、搅拌、喷射机、喷射操作，构成一条联动线。

(2)喷射作业。①施工准备。检查喷射地点的安全情况和巷道规格。喷前首先排除作业范围内不安全因素，确认安全没有问题时，然后全面检查巷道断面是否满足设计尺寸要求，有欠挖部分应除掉，以保证成巷规格。

冲洗岩帮。喷射手在喷射前用压力水冲洗岩帮，因为冲洗岩帮不仅能冲去粉尘和浮矸，而且还提高了混凝土与岩壁的黏着力，降低回弹。对于软岩和易风化的岩石(易膨胀岩石例外)，一次不要冲洗全部巷道，因为冲洗过的巷道若不能及时喷浆，围岩容易片帮垮落，应做到洗一段喷一段。

掌握轮廓线。在喷射范围内的巷道顶部中心与两肩窝部位、两侧拱基线上下7个部位，沿巷道轴线方向在巷道轮廓线上用铁丝拉好控制线，控制线的使用量视巷道成型情况和喷射手技术熟练程度而定。

潮料。就是先将喷射混凝土的骨料在地面或井下矿车内用水浇透，停放最少10 h以上，其含水率保持在7％一8％，然后按水泥配比拌和过筛即称为潮料。潮料用手抓起握紧成团，松手扬起基本没有粉尘浮游，比湿料黏结性小。

拌料。将喷射混凝土骨料加水最少停放10h以上后过筛，将超出规格要求的大块骨料和其他材料筛出，严格按照配比用斗箱量料，然后进行均匀搅拌，在喷射前均匀掺入速凝剂进行喷射。

②喷射操作。司机操作顺序：开机、开水——开风——送电——加料；停机、停料——停电——停风——停水。如遇特殊情况临时停机，可先切断电源停机；加料停止后，要待料腔、料管内的料全部吹清后进行停机，并将喷浆机清扫干净，喷浆机司机要听从喷射手的联系信号。严禁喷浆机倒转运转和长时间空转运行。

2.2喷射混凝土工艺参数

(1)工作风压。喷射混凝土是借助压缩空气来输送混合料，因此正确掌握风压十分重要，风压掌握得是否适当，对于减少喷射混凝土的回弹量，保证喷射混凝土质量，降低粉尘，避免堵管故障都有很大影响。

(2)水压。水压一般应比风压高0.1MPa左右，以保证喷头处的水环能较充分润湿一瞬即过的干拌料，调节喷头水环上的水阀即可控制水压，采用专用水缸，并设有压力表，以便控制水压。

(3)水灰比。掌握合适水灰比对保证混凝土质量、减少回弹率和降低粉尘有重要的作用。混合料加水成混凝土是在喷头处一瞬间完成的，加水量全凭喷射手的经验加以控制，从理论上说，最合适的水灰比是在0.4～0.5之间。在实际操作中，喷射手不可能去测量它，只能通过目测来调整加水量。喷射时若新喷出的混凝土易黏着，回弹量小，表面有一定光泽，说明水灰比合适。

(4)喷头与受喷面的距离。喷头与受喷面间的最优距离是按喷射混凝土最小回弹率和最高的强度来确定的。

(5)喷嘴方向(喷射料束)与受喷面的夹角。实践证明，喷嘴喷射方向与受喷面垂直时，回弹最小，当喷嘴与受喷面倾斜时，增大回弹量。

3.用喷射混凝土处理围岩渗漏处

在喷射混凝土施工中，有时会遇到岩面有淋水、滴水和渗水等情况，施工前首先要弄清水情和水源，针对不同情况采用封、堵、截、导、吹等治水方法。

４．喷射混凝土的特点

（1）喷射混凝土，可以使空气与巷道围岩隔离，防止围岩风化和易膨胀岩石吸收空气中的水分而潮解膨胀，减少外部环境的影响，保护围岩自身的稳定性。

(2)喷射混凝土，可以使围岩中的炮震裂隙、原生裂隙等得到充填，相互黏合成一个整体，使得围岩得到加固，整体强度得到提高，能够较好地承受外部载荷的压力。

(3)喷射混凝土后，围岩的应力状态得到改善，使围岩从作为外部载荷转化为一种支护结构物，起到支护巷道外部围岩的作用。

(4)喷射混凝土的允许应变量很小，围岩移动容易带来喷层开裂和剥落。喷射混凝土多与锚杆联合支护，独自支护的范围相对较小，尤其是受采动影响的巷道更不允许单独使用(岩体强度足够大除外)。

(5)喷射混凝土支护，钢材、木材消耗少，施工速度快，有利于单进水平的提高。