噴射混凝土支護

1、目 錄一、噴射混凝土支護的主要特點2二、噴射混凝土的原材料及其配比3三、噴射混凝土的主要工藝參數(shù)5四、噴射混凝土支護結(jié)構(gòu)8噴射混凝土支護一、噴射混凝土支護的主要特點噴射混凝土是一種原材料與普通混凝土相同，而施工工藝特殊的混凝土。噴射混凝土是將水泥、砂、石、按一定的比例混合攪拌后，送入混凝土噴射機中，用壓縮空氣將干拌合料壓送到噴頭處，在噴頭的水環(huán)處加水后，高速噴射到巷道圍巖表面，起支護作用的一種支護形式和施工方法。在礦山井巷，采用與錨桿支護相結(jié)合的噴射混凝土支護，取代原有的料石砌碹、混凝土襯砌，取得了明顯的效果。噴射混凝土支護的主要特點：技術(shù)上先進，質(zhì)量上可靠。過去用鋼、木支護、料石、混凝土碹支

2、護只有消極地承受上部松動圍巖的重量，維持巷道的穩(wěn)定性。噴射混凝土支護則是充分考慮和積極發(fā)揮圍巖本身自穩(wěn)作用，噴射混凝土與圍巖自穩(wěn)能力相結(jié)合，變被動為主動，變消極為積極。噴射混凝土利用壓氣高速噴射到圍巖表面的節(jié)理、裂隙中，把節(jié)理、裂隙分隔的巖體聯(lián)結(jié)起來，有效地阻止巖塊的松動和滑移。噴射混凝土形成一種緊貼巖面的封閉層，隔絕了水和空氣對圍巖的風(fēng)化和剝蝕作用，防止因圍巖風(fēng)化、剝蝕而影響巷道穩(wěn)定性和正常使用。噴射混凝土支護可填補由于爆破而形成的巷道圍巖表面凸凹不平，使其成形圓滑規(guī)整，避免了應(yīng)力集中。噴射混凝土支護緊跟掘進工作面，以最快的速度施工，有效減少圍巖的暴露時間，有利于迅速控制或穩(wěn)定圍巖因爆破引起

3、的擾動，從而大大地提高了圍巖的穩(wěn)定性和自撐能力。同時噴射混凝土同圍巖巖層緊密粘結(jié)在一起，實際上組成了圍巖和支護為一體的共同受力系統(tǒng)。把過去認為是荷載的巖層轉(zhuǎn)化的承載結(jié)構(gòu)的一部分。加之，噴射錨桿混凝土支護與錨桿支護、金屬網(wǎng)相結(jié)合，提高了支護的性能和工程質(zhì)量，改進了巷道的穩(wěn)定性。經(jīng)濟上合理，工藝上簡便。噴射混凝土與傳統(tǒng)的普通混凝土相比，其支護厚度可減少1/32/3。過去碹厚在250500mm，現(xiàn)在噴射混凝土層厚度在50200mm。這樣，不僅開挖工作量可減少15%以上，支護材料也大幅度減少。同時，支護速度可以提高24倍，勞動力節(jié)省50%以上。二、噴射混凝土的原材料及其配比(一) 水泥：水泥的品種和規(guī)

4、格應(yīng)根據(jù)巷道支護工程的要求、水泥對所用速凝劑的適應(yīng)性，以及現(xiàn)場供應(yīng)條件而定。應(yīng)優(yōu)先選用普通硅酸鹽水泥，其特點是凝結(jié)硬化快，保水性好，早期強度增長快。水泥的標號一般不低于325號，過期、受潮結(jié)塊或混合的水泥均不得使用。水泥進庫時應(yīng)根據(jù)出廠合格證進行驗收，注意檢查其品種、標號和出廠日期，并按批堆，防止堆放在底部的水泥長期不用而失效。 (二) 砂子：應(yīng)采用堅硬耐久的中砂或粗細度模數(shù)應(yīng)大于2.5，含水率宜控制在5%7%，含泥量不得大于3%。細砂會增加噴射混凝土的干縮變形，而且過細的粉砂中小于5m的顆粒和游離二氧化硅的含量增大，易產(chǎn)生大量粉塵，影響操作人員的身體健康。(三) 石子：應(yīng)采用堅硬耐久的卵石或

5、碎石，粒徑不應(yīng)大于15mm。采用卵石，因其光滑干凈，對噴射機和輸料管路磨損少，有利于遠距離輸料和減小堵管故障。碎石混凝土比軟石混凝土強度高，噴射作業(yè)中回彈率也較低，但碎石有棱角，表面粗糙，對噴射機和輸料管路磨損嚴重，應(yīng)盡量少用。(四) 水：凡能飲用的自來水及天然水都可作為噴射混凝土混合用水?；旌纤胁粦?yīng)含有影響水泥正常凝結(jié)與硬化的有害物質(zhì)，不得使用污水以及PH<4的酸性水和含硫酸鹽量按SO4計算超過水重的1%的水。(五) 速凝劑：分為兩類：一類是以鋁酸鹽和碳酸鹽為主，再復(fù)合一些其他無機鹽類組成的；另一類則以水玻璃為主要成分，再與其他無機鹽類復(fù)合組成。按其形狀可分為粉狀和液狀兩類。具體選用

6、種類后，依說明進行配制。(六) 配合比：由于噴射混凝土施工工藝的特點，在選擇噴射混凝土?xí)r既要滿足支護結(jié)構(gòu)對噴射混凝土的物理力學(xué)性能方面的要求，又要考慮噴射混凝土施工工藝方面的要求，而使噴射混凝土具有足夠的抗壓、抗拉、粘結(jié)強度，以使噴射混凝土收縮變形值保持最小，噴射作業(yè)的回彈力最低?；旌狭吓浜媳仁侵敢涣⒎矫讎娚浠炷林?，水泥、砂、石子所占比例。水泥用量大；噴射混凝土的收縮也大，容易開裂，而且費用增加。為了減少噴射時的回彈物，噴射混凝土與普通混凝土相比，其石子用量要少得多，而砂子用量則相應(yīng)增大，甚至達50%。一般噴射混凝土混合料的配合比如下：水泥與砂石之重量比 1：41：4.5；砂率宜為45%55

7、%；水灰比宜為0.40.45。速凝劑摻時應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品性能通過試驗確定。噴漿時，水泥：砂為1：2至1：3（重量比），水灰比0.450.55。噴射混凝土?xí)r，水泥：砂：石子為1：2：2，1:2.5:2，初噴時可適當(dāng)減少石子摻量，水灰比0.40.5。原材料按重量計，稱量的允許偏差，水泥和速凝劑均為±2%，砂和石子均為±%。三、噴射混凝土的主要工藝參數(shù)噴射混凝土的工藝流程中:主要是供料、壓氣、供水、供電四大系統(tǒng)；四大系統(tǒng)齊備，才能進行噴射混凝土操作。但是工作氣壓多大合適，噴頭噴射的方向以及噴頭距受噴圍巖表面距離多少才能有效地作業(yè)，一次噴層厚度多大為合理，初噴與復(fù)噴的間隔時間多長為適宜，

8、以及噴層與錨桿、金屬網(wǎng)的關(guān)系等，都需要科學(xué)、合理、實用的工藝參數(shù)。工藝參數(shù)合理，才能保證噴射混凝土的質(zhì)量和施工進度，從而有效地發(fā)揮其應(yīng)有的支護作用。（一） 工作壓力工作壓力是指噴射混凝土正常施工時，噴射機工作罐時或轉(zhuǎn)子體內(nèi)的壓氣壓力。噴射混凝土是靠壓縮空氣來輸送混合料的，因此，正確掌握氣壓是十分重要的。氣壓掌握是否適當(dāng)，對于減少噴射混凝土的回彈，降低粉塵，保證噴射混凝土質(zhì)量，防止輸送管路堵塞等都有很大影響?？刂茪鈮?，為了控制粉塵和回彈，大都采用低氣壓。一般來說，水平輸送距離3050m，噴射機的供氣壓力保持在0.120.18MPa是適當(dāng)?shù)暮陀行У?。進料管內(nèi)徑為50mm時，噴射機的工作氣壓可參照下

9、列經(jīng)驗公式確定：水平輸料，輸料管長度在200m以內(nèi)，噴射機的壓力為：空載壓力（MPa）=0.001×輸料管長度(m)。工作壓力（MPa）=0.1+0.0013×輸料管長度(m)。向上垂直輸料時，要求工作氣壓比水平輸料時大，每增加設(shè)計10m，約增加工作氣壓0.020.03 MPa。當(dāng)然，在噴射混凝土施工過程中，噴射機司機應(yīng)與噴射手密切配合，根據(jù)實際情況及時調(diào)整噴射機的工作壓力。（二）水壓為了保證噴頭處加水通過水環(huán)能使氣流迅速通過的混凝土混合料充分濕潤，一般水壓應(yīng)比氣壓高0.1MPa左右。采用雙水環(huán)比單水環(huán)的效果好一些。應(yīng)當(dāng)采用專用水箱，裝上壓力表，操作人員調(diào)節(jié)噴頭水環(huán)上的水閥

10、來控制水壓。（三）水灰比掌握合理的水灰比對于減少回彈、降低粉塵和保證噴射混凝土有直接關(guān)系。混合料加水變成混凝土是在噴頭處水環(huán)供水瞬間實現(xiàn)的，理論上最合適的水灰比是0.40.5。但實際操作中全靠噴射手的經(jīng)驗加以控制，及時調(diào)整。主要靠目測，而不能實測。根據(jù)經(jīng)驗，如果新噴射的混凝土易粘著，回彈量少，噴層表面有一定的光澤，說明水灰比是合適的。如果噴射時出現(xiàn)干斑，粉塵飛揚，回彈量大，噴層表面無光澤，說明水灰比偏低，應(yīng)適當(dāng)增加水量。如果噴射時表面塑性大，出現(xiàn)流淌現(xiàn)象，則說明水灰比偏高，應(yīng)適當(dāng)減少水量。（四）噴頭方向當(dāng)噴頭噴射方向（即噴射料束方向）與受噴面（圍巖表面）垂直，并略向剛噴射的部位傾斜時，回彈量最

11、小。這時因噴射方向與受噴面垂直時，粗骨料遇巖面或混凝土層碰撞后總有一部分按垂直的相反方向彈回，這時彈回物受到噴射料束的約束，抵消了部分回彈的能量，有利于嵌入砂漿或混凝土層中。而噴頭噴射方向略微向剛噴部位傾斜，則可使噴出的料束有相當(dāng)部分直接沖入粘塑狀態(tài)的混凝土中，而避免一部分骨料與巖面直接碰撞而增大回彈量。因此，除噴巷幫側(cè)墻下部時，噴頭的噴射角度可下俯10°15°外，其他頂板及兩幫噴射混凝土?xí)r，要求噴頭的噴射基本上垂直于圍巖受噴面。（五）噴頭與受噴面的距離噴頭與受噴面最佳距離是根據(jù)噴射混凝土強度最高和回彈最小來確定的，最大限度約為8001000mm。一般在輸料距離3050m，

12、供氣壓力0.120.18MPa，最佳噴距噴幫300500mm，噴頂450600mm。如果距離過小，粗骨料噴射時所受空氣阻力很小，而噴射動能很大，增大了回彈；如果距離過大，粗骨料噴射時所受空氣阻力過大，相應(yīng)的噴射動能減小而無法嵌入混凝土，而且有可能出現(xiàn)料束擴散較大，使回彈量有所增加。（六）一次噴射厚度混凝土混合料從噴頭噴出后，圍巖表面立即粘結(jié)一層噴射混凝土。如果不移開噴頭而連續(xù)在一處噴射，粘結(jié)的混凝土層會愈粘愈厚，直至混凝土支持不住本身的重量，就會出現(xiàn)錯裂，甚至脫落，影響混凝土的粘結(jié)力與凝聚力。如噴頭移動過快，地巖面上只留下薄薄一層砂漿，而大部分骨料彈回。等薄層硬結(jié)后再噴第二層，相當(dāng)于又向巖面噴

13、射，勢必增加回彈率，影響效率。因此，一次噴射混凝土應(yīng)有一定的厚度，其厚度主要根據(jù)巖性、圍巖應(yīng)力，裂隙、巷道規(guī)格尺寸，及其他形式支護（如錨桿）的配合情況來確定。過厚、過薄均不利。一般一次噴射混凝土的厚度：摻速凝劑水平噴100mm，向上噴射60mm；不摻速凝劑水平噴射70mm，向上噴射40mm。（七）噴射層間的間隔時間因設(shè)計要求噴射混凝土很厚，或圍巖部凹穴很深，噴射混凝土厚度往往超過一次噴射所能達到的厚度，要進行二次或多次復(fù)噴，其間隔時間，應(yīng)當(dāng)是噴射混凝土終凝后，且產(chǎn)生一定強度，能經(jīng)受下次噴射流束的沖擊而不至損壞。合理的間隔時間與水泥品種、速凝劑摻量、環(huán)境溫度、水灰比大小、施工方法、支護性能等有密

14、切關(guān)系。實際操作時，可根據(jù)具體情況和施工組織設(shè)計或作業(yè)規(guī)程的要求掌握。四、噴射混凝土支護結(jié)構(gòu)（一）噴砂漿支護巷道周圍圍巖表面噴一層砂漿的支護形式，主要用以封閉圍巖使之不與大氣環(huán)境接觸，減緩風(fēng)化、侵蝕作用。一般用于、類巖石巷道支護。噴砂漿的標號不應(yīng)低于75號，噴砂漿的厚度不小于10mm，不大于30mm。（二） 噴射混凝土支護這是在井巷圍巖表面噴射一層混凝土，與圍巖自持能力相結(jié)合，共同支護巷道的一種形式，廣泛應(yīng)用于、類巖石和大部類巖石。噴射混凝土支護根據(jù)其使用功能，即臨時支護、永久支護，或初噴、復(fù)噴的要求，噴射混凝土厚度最小30mm，最大200mm。噴射混凝土的強度，一般工程不低于C15，重要工程

15、不低于C20，噴射混凝土容重可取2200kg/m3，彈性模量C15和C20分別取1.85×104和2.1×104。噴射混凝土與圍巖的粘結(jié)力、類圍巖不應(yīng)低于0.8Mpa，類圍巖不應(yīng)低于0.5Mpa。（三） 錨桿噴射混凝土支護這是錨桿和噴射混凝土聯(lián)合支護的一種結(jié)構(gòu)形式，廣泛應(yīng)用于、類圍巖和一部分類圍巖。這種結(jié)構(gòu)既能充分發(fā)揮錨桿的作用，又能充分發(fā)揮噴射混凝土的作用，這兩種作用的結(jié)合，有效改進了支護的效能。（四） 錨桿噴射混凝土金屬網(wǎng)聯(lián)合支護錨桿、金屬網(wǎng)和噴射混凝土進行聯(lián)合支護的一種形式。金屬網(wǎng)的介入，起到了加固的作用，很象鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，只不過還是澆注、搗固而是噴射混凝土。因此，在、類圍巖的井巷支護，以及軟巖巷中得到廣泛的應(yīng)用。一般金屬網(wǎng)的網(wǎng)格不小于150mm×150mm,金屬網(wǎng)所用鋼筋或鋼絲直徑為2.510mm，