噴射混凝土在地下工程支護中的一般技術分析

摘要：針對河南發恩德礦業公司沙溝礦區，巖石結構復雜，礦脈多，開拓種類包含廣。詳細闡明噴射混凝土支護在沙溝開拓等實際應用方面遇到的要點、難點和優點，為相似礦山進行復雜環境下的出礦管理工作提供了借鑒與參考范例。

關鍵詞：噴射混凝土 水灰比 配合比

按照河南發恩德礦業公司沙溝礦區的開拓方法分為盲豎井、斜井、斜坡道、平巷。在施工過程中時常遇到節理、裂隙發育明顯的、穩定性較差的巖層，卷揚機硐室等面積暴露較大的地方選擇何種方式支護。噴射混凝土得到較大的優勢成為首選支護方式。從降低施工時間、安全隱患、節省成本、提高效益等方面在全國同條件的礦山得到廣泛應用。

噴射混凝土在沙溝地下工程中廣泛使用，噴砼支護與其它支護方式相比有它獨自的特點，也可以說是它的優點。下面我們就噴射混凝土在地下工程支護中的一般技術做一簡單的介紹分析。

1 噴射混凝土支護的特點

首先，我們應了解一下噴射混凝土支護的特點，通過在許多工程中的應用，業已證明它具備以下幾方面的優點：

1.1 高壓噴射形成和混凝土層，具有致密、強度高的特性，與圍巖粘結牢固，將圍巖裂隙粘結為一個整體，從而和圍巖共同起支承作用。

1.2 施工工藝簡單，操作方便。與澆筑混凝土相比省去了立模、拆模等工序，節省木材。

1.3 由于強度高，因此可減少支護厚度，并由此減少了圍巖開挖量，同時大大減少了巷道維修量，降低了工程成本。

1.4 施工速度快、效率高，可實行遠距離管道送料噴射，為快速掘進，掘支平行作業創造了有利條件。

1.5 可緊跟工作面噴射，消除了支護落后于掘進的矛盾，并能用于處理冒頂，作臨時支護，有利于安全生產。

1.6 比常規混凝土支護費用低，在不良巖石條件下危險性小。

2 噴射混凝土的作用

現在我們對噴射混凝土支護的優點已有了一個基本的了解，但是噴射混凝土是如何起到支護圍巖的作用呢？經分析，認為其作用主要有以下幾點：

2.1 封閉圍巖，噴射混凝土層有隔水作用，因此有助于防止圍巖風化或巖面干燥。

2.2 保護巖層的強度。噴射混凝土獨特的、重要的作用是有助于保護巖層本來的強度，使巖層自己支承自己。其工作機理包括：①它可及時地支護，使巖層的松動和風化變質減到最小程度。②它可使開挖好的巷道圍巖形成連續的支護。③它可使井巷圍巖輪廓表面“平整”，有利于井巷周邊圍巖的應力更好地釋放。

2.3 可單獨用來支護松動的巖石。噴射混凝土本身具有粘結性，可以和鄰近的圍巖共同起支護作用。它可以靠自己的抗張、抗剪和抗彎強度來支護松石，改善了圍巖的不連續性而使松石不致掉落。

2.4 它可形成拱形或環形的結構物。足夠厚度的噴射混凝土，可以形成適當曲率并具有拱座支撐點的拱形或封閉的環形，因而可起拱形或環形結構物的作用，來支撐圍巖的壓力。

3 噴射混凝土干噴原料的配比選擇與使用

3.1 合適的水灰比、配合比。合適的水灰比和配合比是保證混凝土質量和減少回彈率的前提。根據各地的經驗，一般情況下噴射混凝土水泥、砂子、石子的配合比為1：2：2或1：2：2.5較好；水灰比采用0.45左右較好。

3.2 噴射混凝土使用的水泥最好采用早期強度高、硬化快的400或500號普通硅酸鹽水泥。

3.3 砂子應采用質地堅硬的中、粗砂，細度模數不宜小于2.5，使用時含水率為5%~7%較好，含土量一般要求小于5%。

3.4 噴射混凝土用石子要求選用密實、堅硬，有足夠強度的、經篩洗、無雜質的河卵石或碎石，粒徑不宜大于25mm。在使用堿性速凝劑時，不得使用含有活性二氧化硅的石料，以防發生堿性骨料反應，使噴射混凝土脹裂破壞。

3.5 噴射混凝土用水不應含有影響水泥正常凝結硬化的有害物質，不得使用污水及PH值小于4的酸性水和含硫酸鹽量按SO4計算超過1%的水。

3.6 在井巷工程施工中，為了使噴射混凝土快速早強，應在混凝土中加入速凝劑。速凝劑應在混凝土干拌合料放入噴射罐時加入，加入后立即噴射，一般要求不宜超過十分鐘。速凝劑用量一般為水泥量的2%~6%，最佳摻量應在施工前通過試驗確定。速凝劑的摻量影響混凝土后期強度，摻量越少，后期強度越大。但太少會影響速凝效果，增加回彈率，減少一次噴射的厚度。

4 噴射混凝土一般技術要求

4.1 噴射厚度

在穩定性較好的巖層，噴厚為50~70mm；在節理、裂隙中等發育的巖層，噴厚為70~100mm；在破碎的、節理、裂隙發育明顯的、穩定性較差的巖層，噴厚為100~150mm；在松散的不穩定巖層，噴厚為150~200mm，并應適當加設錨桿和金屬網。

4.2 分層噴射時，一次噴射厚度見下表（表一）：

4.3 噴射順序和距離

噴射混凝土時，應按照分段、分片自下而上，先兩幫、后拱頂的順序進行。為保證噴射混凝土的密實度和減少回彈率，噴嘴與受噴面應有一定的距離和合適的角度。噴嘴與噴射面的距離一般為0.6~1.0米，在噴兩幫時，噴嘴應保持向下10°~15°的角度。

5 其它應注意問題

5.1 控制適宜的噴射機風壓。當進風管內徑為50㎜時，噴射機風壓應參照下列經驗公式確定：

5.1.1 水平輸料（管長200米以內）：

工作壓力(Mpa)=0.1+0.0013×料管長度（m)

5.1.2 上垂直送料時，工作風壓比水平輸料時大，約每增高10米增大0.02~0.03Mpa。

5.2 噴射前，應先用高壓水沖洗巖面，撬松動巖石。

5.3 噴射作業開始時，應先給水送料；結束時應先停風后停水。此目的是為了減少工作面的粉塵量，另外為減少工作面粉塵量，可適當增加砂子含水率，加長擾料管長度至50~80cm，噴嘴一路進水改為二路進水等。

5.4 為保證噴射混凝土強度，一般在終凝兩小時后應開始噴水養護，養護時間一般不得少于7天；但在溫度低于5°時，不得噴水養護；工程處于相對溫度95%以上的環境中時，可不專門養護。

5.5 在豎井噴射混凝土支護施工時，混凝土終凝時間至下一循環放炮時間應大于3小時。

另外還有一些應注意事項，在此不再贅述。

6 結論與建議

多年的經驗已經證明，噴射混凝土支護是一種技術先進、經濟合理、生產安全的施工技術，雖然它仍然存在著回彈率大、粉塵大等需要廣大工程技術人員研究解決的問題，但同其它支護方式相比它的優點更具明顯性。為合理結算采礦費用提供了可靠的數據，從而降低了采礦成本，提高了企業的經濟效益。因此，有相似礦山可以借鑒沙溝礦區運用噴射混凝土支護的經驗。

但具體實施過程中出現的新問題、新情況，不斷完善配合比、灰沙比，使之能更好地適應自身實際，這樣才能取得更好的經濟效益與綜合效益。