劣質(zhì)圍巖濕噴砼方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及煤礦井下支護(hù)方法，尤其涉及巷道圍巖噴砼方法，具體為劣質(zhì)圍巖濕噴砼方法，包括以下步驟：將石子和砂子分別用石子專用標(biāo)準(zhǔn)篩和砂子專用標(biāo)準(zhǔn)篩過篩，然后由配料機(jī)按質(zhì)量比為1:1.5~3:1.5~3的比例將水泥、石子和砂子混合；配好的混合料運(yùn)送到攪拌機(jī)；在攪拌機(jī)中以水灰比為0.4~0.5：1的比例加入水，攪拌得到砼，在砼中加入減水劑和水化劑，減水劑的添加量為水泥質(zhì)量的0.8%~1%，水化劑的添加量為水泥質(zhì)量的0.3%~2.0%；用防爆罐車將砼運(yùn)送到設(shè)在井下的濕噴機(jī)；在濕噴機(jī)的噴頭處由蠕動(dòng)泵通過調(diào)節(jié)閥向待噴出的砼中加入無堿液態(tài)速凝劑，無堿液態(tài)速凝劑的加入量為水泥質(zhì)量的1%~3%，砼由濕噴機(jī)的噴頭噴出；解決了圍巖特別是劣質(zhì)圍巖采用干噴砼支護(hù)效果差的問題。
【專利說明】劣質(zhì)圍巖濕噴砼方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及煤礦井下支護(hù)方法，尤其涉及巷道圍巖噴砼方法，具體為劣質(zhì)圍巖濕噴砼方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國煤礦開采強(qiáng)度與規(guī)模的顯著增加，巷道的斷面要求越來越大，大斷面巷道的支護(hù)問題已經(jīng)嚴(yán)重影響了煤礦的安全高效生產(chǎn)，引起了越來越多人們的關(guān)注，對(duì)大斷面巷道支護(hù)的研究非常重要，特別大斷面煤巷的煤體往往不穩(wěn)定，圍巖易破裂，支護(hù)難度大。我國煤礦對(duì)大斷面巷道進(jìn)行支護(hù)時(shí)，一般采用噴砼增強(qiáng)大斷面煤巷的穩(wěn)定性，噴砼的作用有:1.提高巷道圍巖強(qiáng)度，由于巖體中存在節(jié)理裂隙，尤其是軟巖巷道表面裂隙裂紋相當(dāng)發(fā)育，高速噴射的砼充填到裂隙、節(jié)理中，起到粘結(jié)作用，從而提高圍巖的強(qiáng)度；2.防止圍巖強(qiáng)度惡化，噴射砼能夠封閉圍巖，防止風(fēng)化、潮解引起的圍巖剝落和強(qiáng)度降低，特別對(duì)于膨脹性圍巖作用更為顯著；3.改善圍巖的受力狀態(tài)，噴射砼與圍巖表面緊密結(jié)合，避免應(yīng)力集中，提高圍巖的穩(wěn)定性和自身的支撐能力，使噴層和圍巖形成一個(gè)協(xié)調(diào)的共同作用的力學(xué)系統(tǒng)，同時(shí)噴層還提供給圍巖一定的支護(hù)力，使圍巖表面由二向應(yīng)力轉(zhuǎn)變?yōu)槿驊?yīng)力狀態(tài)；4.增強(qiáng)支護(hù)系統(tǒng)的整體性，噴射砼層將錨桿、鋼筋網(wǎng)和圍巖粘結(jié)在一起，構(gòu)成一個(gè)共同作用的整體結(jié)構(gòu)，從而提高支護(hù)的整體承載能力。
[0003]噴輪時(shí)一般都米用干噴輪方法，干噴輪方法是先將水泥、砂子和石子按一定的比例在攪拌機(jī)內(nèi)混合，然后將混合料通過上料機(jī)或者人工上料到噴射機(jī)中，在上料的同時(shí)人工添加粉狀鋁酸鹽速凝劑，再由水泵將水抽送到噴射機(jī)的噴頭處輸料管內(nèi)，水和混合料配合，噴射機(jī)將水和混合料噴到受噴面上硬化而成砼。
[0004]因?yàn)檫@種方法施工工藝流程簡單、方便，所需施工設(shè)備機(jī)具較少，但是干噴砼目前存在的問題主要有:1.材料選擇:①在石子選擇上不合理，石子未進(jìn)行篩選，石子粒徑過大時(shí)，回彈率增加；石子粒徑較小時(shí)，砼強(qiáng)度低；②粉狀鋁酸鹽速凝劑屬于強(qiáng)堿性速凝劑，有強(qiáng)腐蝕性，并且粉狀鋁酸鹽速凝劑在上料時(shí)添加，因石子、砂子含有水分，速凝劑短期時(shí)間內(nèi)吸水在未噴射時(shí)分解其速凝成分，影響凝結(jié)時(shí)間，降低砼強(qiáng)度；2.設(shè)備方面存在問題:①雖然噴射機(jī)比較輕巧，但噴射速度較慢，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，且干噴現(xiàn)場粉塵濃度高，現(xiàn)場粉塵濃度一般為150 mg/m3左右，少數(shù)達(dá)到400 mg/m3左右,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過國家規(guī)定的20mg/m3 (游離SiO2濃度〈5% )的標(biāo)準(zhǔn)，工作環(huán)境惡劣，影響工人健康干噴機(jī)未安裝風(fēng)壓調(diào)節(jié)閥，導(dǎo)致風(fēng)壓不穩(wěn)定。3.干噴法在材料定量控制方面存在的問題:①在配料時(shí)對(duì)砂子往往不進(jìn)行含水率測試，當(dāng)含水率較低時(shí)，干噴中會(huì)產(chǎn)生大量粉塵；當(dāng)含水率過高時(shí)，混合料濕度太大，使干噴機(jī)粘料，并可能造成堵管，影響施工順利進(jìn)行水泥是在施工地點(diǎn)由人工控制加入到砂和石的混合料中，隨機(jī)性大；③粉狀鋁酸鹽速凝劑也是在施工地點(diǎn)直接加入混合料中，然后人工拌合，這樣速凝劑既不能保證定量加入，也無法與干料混合均勻，大大影響了噴砼的性能；④干噴法加水是在噴頭處，水量控制完全憑工人的經(jīng)驗(yàn)，水和水泥質(zhì)量比(水灰比)不穩(wěn)定，易造成砼性能不穩(wěn)定。4.易產(chǎn)生靜電，在干噴砼工藝中，因?yàn)轫虐韬衔锸歉傻模諝庵邢鄬?duì)濕度小于50%時(shí)，就有可能在軟管和噴嘴上產(chǎn)生靜電荷，這些靜電荷除了 使操作者感到不適外，萬一空氣中有爆炸性氣體存在的話，靜電荷將會(huì)點(diǎn)燃它，從而引起爆 炸，危害很大；5.噴料時(shí)有脈沖現(xiàn)象且均勻度差。特別是遇到噴射面為劣質(zhì)圍巖時(shí)，劣質(zhì)圍 巖的強(qiáng)度低、節(jié)理發(fā)育，穩(wěn)定性差，圍巖變形大，且井下巷道噴砼目前采用的都是干噴技術(shù)， 難以達(dá)到很好的支護(hù)效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明為了解決煤礦井下巷道圍巖特別是劣質(zhì)圍巖采用干噴砼支護(hù)效果差的問 題，提供了一種劣質(zhì)圍巖濕噴砼方法。
[0006]本發(fā)明是采用如下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：劣質(zhì)圍巖濕噴砼方法，包括以下步驟：
將石子和砂子分別用石子專用標(biāo)準(zhǔn)篩和砂子專用標(biāo)準(zhǔn)篩過篩，然后由配料機(jī)按質(zhì)量比
為1:1. 5?3: 1. 5^3的比例將水泥、石子和砂子混合；
配好的混合料通過運(yùn)輸車運(yùn)送到攪拌機(jī)；
在攪拌機(jī)中以和水泥的質(zhì)量比為0. 0.5:1的比例加入水，攪拌得到砼，在砼中加入 減水劑和水化劑，減水劑的添加量為水泥質(zhì)量的0. 89Tl%，水化劑的添加量為水泥質(zhì)量的 0. 39T2. 0%,減水劑為RHE0PLUS 26減水劑，水化劑為Delvo水化劑；
用防爆罐車將砼運(yùn)送到設(shè)在井下的濕噴機(jī)；
在濕噴機(jī)的噴頭處由蠕動(dòng)泵通過調(diào)節(jié)閥向待噴出的砼中加入無堿液態(tài)速凝劑，無堿液 態(tài)速凝劑的加入量為水泥質(zhì)量的1%?3%，無堿液態(tài)速凝劑為Meyco SA無堿液態(tài)速凝劑，加 入無堿液態(tài)速凝劑的砼由濕噴機(jī)的噴頭噴出。
[0007]本發(fā)明先用石子專用標(biāo)準(zhǔn)篩和砂子專用標(biāo)準(zhǔn)篩對(duì)石子和砂子進(jìn)行了篩選，保證了 石子和砂子在選材上的合格，通過機(jī)械化配料，實(shí)現(xiàn)了石子、砂子、水泥和水的定量配比，定 量配比成的砼均質(zhì)性好、性能穩(wěn)定，不存在砼強(qiáng)度波動(dòng)大的缺陷，能更好的按設(shè)計(jì)要求完成 施工；同時(shí)水灰比優(yōu)選為0. 4、. 5 :1，因?yàn)樗冶仍礁?，砼中可用于蒸發(fā)的水分越多，達(dá)到 毛細(xì)管壓力臨界值（破壞壓力）的時(shí)間得以延長，即毛細(xì)管壓力在較長一段時(shí)內(nèi)以較小的 速率發(fā)展，當(dāng)達(dá)到破壞壓力時(shí)，砼已獲得一定的強(qiáng)度足以抵抗此時(shí)的破壞壓力，但用水量的 加大也會(huì)使砼的后期收縮增大，容易產(chǎn)生裂縫，水灰比較低時(shí)，砼的整體性和粘聚性較好， 產(chǎn)生的塑性沉降較小，塑性收縮裂縫寬度及總面積均較小，但是根據(jù)圖1可知，水灰比越 小，初凝和終凝時(shí)間越短，若初凝和終凝時(shí)間太短，由于施工條件的變化，砼容易在設(shè)備內(nèi) 凝結(jié)，因此，在滿足施工要求條件下，把水灰比控制在0. 4^0. 5：1；
本方法中使用了減水劑，減水劑對(duì)濕噴砼有很好的綜合效益，表現(xiàn)在：保持砼塌落度 減少砼浪費(fèi)；砼具有高早期強(qiáng)度和長期強(qiáng)度；提供砼耐久性，有效地避免了劣 質(zhì)圍巖支護(hù)噴層易掉渣問題；提高了濕噴砼的粘結(jié)性，解決了劣質(zhì)圍巖支護(hù)噴砼難以噴上 去的問題；本方法中還使用了水化劑，水化劑是一種水化催化劑，可以使砼性質(zhì)在3天之內(nèi) 保持穩(wěn)定，可以保證防爆罐車把砼運(yùn)至施工地點(diǎn)時(shí)，砼性質(zhì)依然穩(wěn)定；減水劑和水化劑的用 量也為科研人員優(yōu)選出；
最后在待噴的砼中加入的無堿液態(tài)速凝劑是通過濕噴機(jī)上的蠕動(dòng)泵在噴頭處加入，蠕 動(dòng)泵通過調(diào)節(jié)閥能夠保證液態(tài)速凝劑的定量加入，且由試驗(yàn)對(duì)比圖2可知，加入無堿液態(tài) 速凝劑的砼的抗壓強(qiáng)度高于加入粉狀鋁酸鹽速凝劑的砼的抗壓強(qiáng)度，同時(shí)無堿液體速凝劑使砼的終凝時(shí)間快，保證了濕噴砼能快速封閉圍巖特別是劣質(zhì)圍巖，有效地防止圍巖風(fēng)化、潮解；無堿液體速凝劑還減少了噴射砼最終強(qiáng)度的損失，有利于劣質(zhì)圍巖的長期支護(hù)。
[0008]本發(fā)明在濕噴砼的材料選擇上做了優(yōu)選，濕噴砼的均質(zhì)性好、性能穩(wěn)定；噴射砼的設(shè)備為濕噴機(jī)，濕噴機(jī)噴射速度快，效率高，噴射現(xiàn)場粉塵濃度低，遠(yuǎn)低于國家規(guī)定的游離粉塵濃度標(biāo)準(zhǔn)，噴射過程中也不會(huì)產(chǎn)生靜電，影響操作者的健康，更不會(huì)引起爆炸；配料時(shí)采用機(jī)械化配料，嚴(yán)格控制物料之間的配比，保證砼的性質(zhì)穩(wěn)定；本發(fā)明從多個(gè)方面入手，提高了圍巖噴射砼支護(hù)的效果，特別是對(duì)于劣質(zhì)圍巖，利用濕噴砼支護(hù)效果好。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為水灰比影響砼的初凝和終凝時(shí)間的曲線圖。
[0010]圖2為分別添加無堿液態(tài)速凝劑與粉狀鋁酸鹽速凝劑對(duì)砼抗壓強(qiáng)度影響效果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]實(shí)施例一:
劣質(zhì)圍巖濕噴砼方法，包括以下步驟:
將石子和砂子分別用石子專用標(biāo)準(zhǔn)篩和砂子專用標(biāo)準(zhǔn)篩過篩，然后由配料機(jī)按質(zhì)量比為1: 1.5: 3的比例將水泥、石子和砂子混合；
配好的混合料通過防爆運(yùn)輸車運(yùn)送到攪拌機(jī)；
在攪拌機(jī)中以和水泥的質(zhì)量比為0.4:1的比例加入水，攪拌得到砼，在砼中加入減水劑和水化劑，減水劑的添加量為 水泥質(zhì)量的0.8%，水化劑的添加量為水泥質(zhì)量的0.3%,減水劑為RHEOPLUS 26減水劑，水化劑為Delvo水化劑；
用防爆罐車將砼運(yùn)送到設(shè)在井下的濕噴機(jī)；
在濕噴機(jī)的噴頭處由蠕動(dòng)泵通過調(diào)節(jié)閥向待噴出的砼中加入無堿液態(tài)速凝劑，無堿液態(tài)速凝劑的加入量為水泥質(zhì)量的1%，無堿液態(tài)速凝劑為Meyco SA無堿液態(tài)速凝劑,加入無堿液態(tài)速凝劑的5仝由濕噴機(jī)的噴頭噴出。
[0012]實(shí)施例二:
劣質(zhì)圍巖濕噴砼方法，包括以下步驟:
將石子和砂子分別用石子專用標(biāo)準(zhǔn)篩和砂子專用標(biāo)準(zhǔn)篩過篩，然后由配料機(jī)按質(zhì)量比為1:2: 1.5的比例將水泥、石子和砂子混合；
配好的混合料通過防爆運(yùn)輸車運(yùn)送到攪拌機(jī)；
在攪拌機(jī)中以和水泥的質(zhì)量比為0.5:1的比例加入水，攪拌得到砼，在砼中加入減水劑和水化劑，減水劑的添加量為水泥質(zhì)量的1%，水化劑的添加量為水泥質(zhì)量的1%，減水劑為RHEOPLUS 26減水劑，水化劑為Delvo水化劑；
用防爆罐車將砼運(yùn)送到設(shè)在井下的濕噴機(jī)；
在濕噴機(jī)的噴頭處由蠕動(dòng)泵通過調(diào)節(jié)閥向待噴出的砼中加入無堿液態(tài)速凝劑，無堿液態(tài)速凝劑的加入量為水泥質(zhì)量的3%，無堿液態(tài)速凝劑為Meyco SA無堿液態(tài)速凝劑，加入無堿液態(tài)速凝劑的5仝由濕噴機(jī)的噴頭噴出。
[0013]實(shí)施例三:
劣質(zhì)圍巖濕噴砼方法，包括以下步驟:將石子和砂子分別用石子專用標(biāo)準(zhǔn)篩和砂子專用標(biāo)準(zhǔn)篩過篩，然后由配料機(jī)按質(zhì)量比為1:3: 2的比例將水泥、石子和砂子混合；
配好的混合料通過防爆運(yùn)輸車運(yùn)送到攪拌機(jī)；
在攪拌機(jī)中以和水泥的質(zhì)量比為0.43:1的比例加入水，攪拌得到砼，在砼中加入減水劑和水化劑，減水劑的添加量為水泥質(zhì)量的0.85%，水化劑的添加量為水泥質(zhì)量的1.5%,減水劑為RHEOPLUS 26減水劑，水化劑為Delvo水化劑；
用防爆罐車將砼運(yùn)送到設(shè)在井下的濕噴機(jī)；
在濕噴機(jī)的噴頭處由蠕動(dòng)泵通過調(diào)節(jié)閥向待噴出的砼中加入無堿液態(tài)速凝劑，無堿液態(tài)速凝劑的加入量為水泥質(zhì)量的2%，無堿液態(tài)速凝劑為Meyco SA無堿液態(tài)速凝劑，加入無堿液態(tài)速凝劑的5仝由濕噴機(jī)的噴頭噴出。[0014]實(shí)施例四:
劣質(zhì)圍巖濕噴砼方法，包括以下步驟:
將石子和砂子分別用石子專用標(biāo)準(zhǔn)篩和砂子專用標(biāo)準(zhǔn)篩過篩，然后由配料機(jī)按質(zhì)量比為1:2: 2的比例將水泥、石子和砂子混合；
配好的混合料通過防爆運(yùn)輸車運(yùn)送到攪拌機(jī)；
在攪拌機(jī)中以和水泥的質(zhì)量比為0.46:1的比例加入水，攪拌得到5全，在砼中加入減水劑和水化劑，減水劑的添加量為水泥質(zhì)量的0.9%，水化劑的添加量為水泥質(zhì)量的2%，減水劑為RHEOPLUS 26減水劑，水化劑為Delvo水化劑；
用防爆罐車將砼運(yùn)送到設(shè)在井下的濕噴機(jī)；
在濕噴機(jī)的噴頭處由蠕動(dòng)泵通過調(diào)節(jié)閥向待噴出的砼中加入無堿液態(tài)速凝劑，無堿液態(tài)速凝劑的加入量為水泥質(zhì)量的1.5%，無堿液態(tài)速凝劑為Meyco SA無堿液態(tài)速凝劑，加入無堿液態(tài)速凝劑的砼由濕噴機(jī)的噴頭噴出。
【權(quán)利要求】
1.劣質(zhì)圍巖濕噴砼方法，其特征在于包括以下步驟: 將石子和砂子分別用石子專用標(biāo)準(zhǔn)篩和砂子專用標(biāo)準(zhǔn)篩過篩，然后由配料機(jī)按質(zhì)量比為1:1.5~3: 1.5^3的比例將水泥、石子和砂子混合； 配好的混合料通過運(yùn)輸車運(yùn)送到攪拌機(jī)； 在攪拌機(jī)中以和水泥的質(zhì)量比為0.0.5:1的比例加入水，攪拌得到砼，在砼中加入減水劑和水化劑，減水劑的添加量為水泥質(zhì)量的0.89Tl%，水化劑的添加量為水泥質(zhì)量的0.3%~2.0%，減水劑為RHEOPLUS 26減水劑，水化劑為Delvo水化劑； 用防爆罐車將砼運(yùn)送到設(shè)在井下的濕噴機(jī)； 在濕噴機(jī)的噴頭處由蠕動(dòng)泵通過調(diào)節(jié)閥向待噴出的砼中加入無堿液態(tài)速凝劑，無堿液態(tài)速凝劑的加入量為水泥質(zhì)量的1%~3%，無堿液態(tài)速凝劑為Meyco SA無堿液態(tài)速凝劑，加入無堿液態(tài)速凝劑的砼由濕噴機(jī)的噴頭噴出。
【文檔編號(hào)】C04B28/00GK103496901SQ201310433077
【公開日】2014年1月8日 申請(qǐng)日期:2013年9月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月23日
【發(fā)明者】吳興利, 楊智文, 成云海, 霍利杰, 宋銀林, 劉大同, 李向峰, 王 琦, 王利棟, 朱海月, 曹東升, 王冬波, 陳振國, 楊鑫春, 付茂全 申請(qǐng)人:大同煤礦集團(tuán)有限責(zé)任公司