增强型速凝剂在新河矿井的应用探讨

摘要：上仓皮带巷机头硐室为大断面集中应力区域，为了保证巷道施工质量，新河矿采用了锚网索加强型支护，应用增强型速凝剂配料添加，现场应用效果较好，巷道达到设计强度。

关键词：速凝剂 配比 抗压强度

1 国内研究现状

速凝剂作为一种化工产品，其生产和使用可以追溯到20世纪30年代。速凝剂的诞生和使用使得喷射混凝土施工成为可能，对井巷锚喷支护技术的创立起到重要作用。上世纪60年代后我国才陆续开始了速凝剂的研究工作，早期生产的产品如红星Ⅰ型速凝剂、711型速凝剂、73牌速凝剂等大基本属碱性速凝剂范畴[1]。上世纪90年代以后，我国逐渐开发出多种新型速凝剂产品，主要有无碱（或低碱）速凝剂、有机无机复合型速凝剂及无碱液态速凝剂。其中无碱（低碱）速凝剂加入后，能起到降低回弹、抑制粉尘及增大一次喷层厚度的作用；有机无机复合型速凝剂可增加喷射料浆和喷射混凝土早期强度；无碱液态速凝剂质量稳定、扬尘少、回弹损失低、喷射作业综合经济效益高，但对湿喷机械和液态速凝剂要求较高，目前国内应用较少。

2 主要性能特点

新筑王材料科技股份有限公司生产的增强型速凝剂产是将石子（石灰石碎石，下称石灰石）、铝土矿、煤（无烟煤）和纯碱等原料经过破碎、配料、成型（球）、煅烧、二次配料和磨矿等工艺制备，产品主要性能特点如下[2]：①碱性弱，无毒无污染。施工进度快，费用低，可节约施工总费用15%。②对水泥适应性强，对五大水泥适应性良好，可根据工程需要选择使用。③粘结力好，回弹少，工作面可见度好。④强度高，掺入适量本品后，1天抗压强度比不小于10MPa，28天抗压强度比不小于90%。对钢筋无锈蚀作用。

3 应用情况

3.1 试验基本情况

新河矿井上仓皮带巷机头硐室岩巷为岩石巷道宽6.2m、高5.6m，工程量约为50m，采用锚网索喷射混凝土支护，设计混凝土强度要求为C30，喷层厚度350mm，施工开始日期为2011年6月4日。拟采用新筑王材料科技股份有限公司生产的增强型速凝剂进行试验。

3.2 试验原料特性和产地

①水泥。新筑王材料科技有限公司生产的P.O42.5普通硅酸盐水泥。②砂子。普通黄砂，按GB/T14684-2001标准检验，符合要求。③石子。种类为碎石，按GB/T14685

-2001标准检验，符合要求。④速凝剂。新筑王材料科技有限公司生产的增强型速凝剂。⑤水。新河煤矿地面水、井水。

3.3 试验配比情况

试验配比：（水泥：砂：石子=1：2：2；增强型速凝剂用量为水泥用量的10%；水灰比为0.45左右。

养护方法及条件：井下自然环境养护。

3.4 取样与测试

①制样和取样。试验样品在井下现场养护到规定龄期（28天）后，运到井上，送样，测试抗压强度。②测试单位。焦作市中昊工程监测有限责任公司。③测试结果。增强型速凝剂制作高性能喷射混凝土的现场试验测试结果见表1。

4 工程效果评价

4.1 施工情况

上仓皮带巷机头硐室于2011年6月2日开始施工，6月4日首次喷浆，首次喷浆用砂为机制砂，各种情况比较稳定，根据现场实测，其强度大于普通速凝剂，但回弹率要比普通速凝剂高，不低于20%。首次喷浆过后，我们对实验的砂子进行了对比，发现之前所用沙的质量不能满足实验的要求，经与研究人员沟通将井下用的机制砂换成了质量较好的黄沙。在换过黄沙后，于6月20日，正式对机头硐室开始施工，此时回弹率明显下降至10%，已至普通速凝剂正常范围内，考虑到该工程巷道断面大，顶部喷浆垂高大，因此实际效果好于普通速凝剂。

4.2 试块情况

我们在井下现场严格按照标准制作了15组砼试块，每组可制作为9个标准试块，并送往焦作市中昊工程监测有限责任公司进行了C30抗压强度检验，龄期为6d的抗压强度为30.9MPa，达到设计强度的103%；龄期为13d的抗压强度为32.4MPa，达到设计强度的108%；龄期为27d的抗压强度为36.4MPa和35.8MPa，分别达到设计强度的121%和119%。上仓皮带巷机头硐室支护达到了预期效果，工程质量评定为良好。

5 结论

新河矿井上仓皮带巷机头硐室应用新型速凝剂施工过程中，在做好质量控制（原料质量、技术参数）和过程控制（施工流程、施工管理）后，可达到预期工程质量，该新型速凝剂的应用与进一步推广具有可行性。

参考文献：

[1]陈文耀，李文伟.湿喷混凝土速凝剂选择及配合比设计方法探讨.水利水电技术，2006年12期.

[2]石建，何水清.喷射混凝土速凝剂影响因素及应用.混凝土，2003年4期.

[3]王晓丽，宋学锋.速凝剂与水泥的适应性及速凝剂的作用机理研究[J].西安建筑科技大学学报（自然科学版），2010（05）.

作者简介：易书钢（1983-），男，湖北荆门人，2010年毕业于安徽理工大学，安全技术及工程硕士，现从事煤矿井巷工程设计、矿建工程技术管理工作。