降低煤矿井下喷浆回弹率的方法研究
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[摘 要]本文通过对喷射混凝土的研究分析，并与实际工程相结合，重点分析了影响喷射混凝土回弹率的几种因素，提出几点减小喷射混凝土回弹率的措施和方法，为有效降低喷射混凝土回弹率，减小支护成本提供了重要的经验和借鉴意义。
中图分类号：P752.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）16-0376-01
0 引言
当今喷浆支护在煤矿的井下作业中已经应用的非常广泛，技术也相对改善很多，但是在具体的作业中，回弹率较高这的情况持续困扰着大多数煤矿生产和技术工作者。当前的井下喷浆的回弹率大多在30%左右，较高的喷浆回弹率，使得施工现场粉尘的含量大大提高，严重伤害了井下工作人员的身体健康，并且，还造成许多的材料浪费，很大程度上的提高了工程的成本。怎样有效的减小喷浆的回弹率，确保工作人员的身体健康，减小工程的成本，就必须要知道喷浆材料和工艺，找到回弹率高的原因，然后制定相应的对策。
1 水泥、砂子配合比对砂浆回弹率的影响
配合比的是否合理对喷射砂浆的效果有很大程度上的影响，砂浆标号的大小在决定了喷涂在岩石表面上的附着程度，是减小回弹率十分重要的一个环节。从实验中得到原始的配合比每立方米喷射混凝土的水泥用量应在365-400千克左右。喷浆灰砂的配合比是1：3，在实际应用中水泥、砂子混合搅拌的中，水泥的流量是固定不变的，但是砂子受到干湿程度的影响，当砂子较湿时，砂子从筛网下的较缓慢，这时灰砂比较小，大约在1：2左右；当砂子较干时，砂子从筛网下的较快，此时灰砂比较高，大约能够达到1：5，而井下喷浆时不分层数和工程部位，都按照当天同一个配比实行，容易使得回弹率忽高忽低无法控制。由于第一层喷浆不容易附着在岩石上，因此要减小灰砂比，灰砂比应控制在1：2左右为宜，在之后各层喷浆时应该提高灰砂比，第2层之后的灰砂比应在1：3左右为宜。
2 喷浆骨料的配制对回弹率的影响
砂子、水泥、速凝剂、水是喷浆支护的主要浆体，这些材料按一定的比例搅拌而成，每种材料的物理特性经过对比能够得出：速凝剂的使用量不能确定，速凝剂的添加量应该控制严格，并且在喷射的最短时间内添加，尽可能做到随搅随喷，速凝剂的用量过大就会减小喷涂后的砂浆强度，用量过少则不能达到速凝的效果。喷浆的水即使酸碱度能够满足需求，但是含盐性，含盐能够减小岩体和砂浆的粘和性，使得速凝剂失去作用。
3 水灰比对砂浆回弹率的影响
水灰比对于一次喷射砂浆的厚度与回弹量有很大的影响。当水灰比较小时，料未干燥分散，水泥中最具有活性的成分飞溅损失很大，砂浆的回弹量较大，并且粉尘也较大，喷层会发生干斑，也将会对喷浆的一次厚度和增加回弹率产生影响；当水灰比较大时，喷射到岩石上的砂浆会流淌下坠，减小了一次喷浆的厚度，并且提高了砂浆的回弹量。
4 施工工艺对回弹率的影响
4.1喷射厚度不适宜，一次喷射厚度较大就会使得尚未凝固的喷料流淌、下坠和与岩面间形成空壳；厚度过小就会造成粗骨料容易弹回。
4.2风压的不合适，较小、较大或是忽大忽小。风压过小，粗骨料喷不到砂浆层就掉落；风压忽大忽小，容易造成出料不均，无法准确控制水灰比；风压过大，喷料从喷嘴射出时动能过大，使混合料扩散分离，粗骨料接触喷面时也易弹回。
4.3分层喷射的时间间隔没有掌握好，两次喷射间隔时间过大，会造成二次喷料的粗骨料回弹量变大；间隔时间短就会破坏上一次的喷层。
4.4水量、水压不适宜，较小会造成喷料干湿不均匀，没法有效粘结在一起；较大就会使得水灰比过大，发生喷料流淌。
4.5岩面和喷嘴之间的距离没有掌握好，过远或是过近。
5 降低回弹率的处理措施
喷射混凝土的回弹率容易受到多种因素的影响， 要想减小回弹率就需要采取综合治理的方法。
5.1 材料影响整治措施
使用较为合理的级配与配合比，通常使用的配比为1：2.5：2，石子的粒径应该控制在15毫米之内，水泥的使用量保持在每立方米喷料300-350千克。经过实验，择取质量合格的速凝剂与水泥，通常择取新鲜的高效速凝剂与普通硅酸盐水泥。经过实验，择取优质的砂、石，必须严格把控含泥量的指标。把网孔网片控制在100-150mm。
5.2 工艺改进措施
5.2.1 水压必须确保喷嘴处在0.15-0.2MP之间，并且应该比风压高出0.05-0.1MP，用来确保出水的流畅性。水灰比必须保持在0.4-0.45，当大于0.45，就会使得喷层表面起皱和岩面的粘结较差，当小于0.4，就会使得喷层出现干斑，使得密实性变差，强度低，粒料分散。
5.2.2 一次喷射厚度通常保持在：不添加速凝剂边墙50-70毫米，拱部30-40毫米；添加速凝剂时，拱部50-60毫米，边墙70-100毫米。当只实行初喷时，通常喷射厚度应该大于最大骨料粒径的两倍。
5.2.3 依据输料距离与机器择取合适的风压，通常情况下要满足喷嘴处压力在0.1MP 。转子式与罐式喷浆机在水平输料距离小于200米时通常按照，工作压力=1+0.001*输料管长（m）MP，空载压力=0.001*输料（m）MP。简易喷浆机工作风压通常保持在0.35-0.5MP。此外在实际的实施过程中，喷浆机和喷手司机必须紧密的配合在一起，依据现场的实际状况及时调节风压。当送料的距离出现变化时可遵循送料距离每增加100米，工作风压提高0.08-0.1MP，垂直向上每10米风压提高0.02-0.03MP，倾斜向下每100米风压提高0.04MP。当前普遍应用的转子式机，工作风压通常选择0.11-0.13MP。
5.2.4 分层喷射的间隔时间需要是在上次喷射料达到终凝之后再实行下一次的喷射，之间的间隔时间需要超过2小时，第二次喷射之前要先对上次喷层洒水进行湿润。在喷射设计厚度大于一次喷射厚度时必须实行分层喷射。
5.3 机具的改进措施
择取喷枪中有螺旋膛线的喷枪，让喷料在喷出之前进入膛线旋转受到搅拌，骨料接触的时间提高，混合效果更好。使用配套的拌料机、配料，确保喷浆料的配合比准确，拌合均匀。需要使用湿式喷浆机，并且采用潮料喷射。创建地面搅拌站，集中配料拌合，集中运输。
5.4 环境的整治措施
由于遇构造面的因素，使得受喷面过于光滑时，可以在喷射之前先喷一层砂浆，提高岩面的粗糙度之后实行喷射。在喷射之前，用风、水冲净受喷面，找净受喷面的的活矸、松岩等。必须严格把控巷道成型的质量，在打眼的过程中需要掌控周边间距、眼角度，装药时必须掌控周边眼装药量，尽可能让断面轮廓规整。受喷面和涌水或淋水，在喷射之前需要实行处理。处理涌水可以使用导水管导水，也可采用注浆法堵水或速凝水泥等举措；有淋水时能够使用压风吹水法。
5.5 操作方法的改进举措
必须严格遵照试验的配合比添加外加剂，通常速凝剂的添加量是水泥用量的2%-4%。喷枪需要与受喷面垂直，并且和受喷面垂线成10-15°的夹角，在喷射阶段，受喷面和喷枪之间的距离必须随风压的大小不断实行调节。移动喷枪需要按照螺旋状轨迹一圈压半圈横向移动，喷枪旋转直径保持在300毫米左右。安排特定的人员上料，确保上料的均匀、连续。斜巷、平巷、硐室在喷射时，喷射的顺序应该是自下而上，先墙后拱，拱部自拱交开始，边墙自墙基开始，封拱时通常沿轴线自前向后，作业段的喷射顺序自外向里实行；立井喷射时，作业段划分自上而下；当有初喷时，初喷必须紧跟工作面，初喷时需要先拱后墙，复喷时需要先墙后拱。喷料需要随拌随喷，通常搅拌好后停放的时间不得超过30分钟。
6 总结
为了减少煤矿巷道掘进的成本， 提升煤矿的经济效益， 最大程度地达到少投多产的目标， 在煤矿井巷工程中需要减小喷射混凝土的回弹率。造成回弹率高的原因是多个方面的，较小回弹率要使用综合措施， 不能忽视任何一个细节。
参考文献
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[3] 刘峰.宋飞飞.影响湿法喷浆质量的因素研究[期刊论文]-混凝土，2011（7）.