锚网初喷浆工艺

初议浆工材的研山东东山军城能源开发有限公司（军城煤矿）二0 一0年六月一、评议大纲二、计划任务书三、技术研究报告四、用户使用报告五、经济效益、社会效益分析报告锚喷巷道初喷浆工艺的研究与应用评议大纲山东东山军城能源开发有限公司（军城煤矿）二00年六月评议大纲一、项目来源军城煤矿自选二、项目名称锚喷巷道初喷浆工艺的研究与应用三、项目完成单位临沂矿业集团军城煤矿四、评议依据计划任务书五、评议形式专家会议评议六、评议的内容：1、对课题研究所取得的成果进行评价。2、对课题研究所提供的技术文件、资料进行审查。3、对课题研究所取得的社会效益、经济效益及推广应用 前景进行评价。七、评议文件：1、计划任务书2、技术研究报告3、用户使用报告4、经济效益分析报告八、评议程序：1、成立评议委员会2、通过评议大纲3、听取项目完成单位汇报4、评议委员会进行评议5、提出评议意见、签字评议委员会2010、 7课题研究人员名单军城煤矿林英良高级工程师矿长军城煤矿庄又军工程师生产矿长临矿集团张晓明工程师科长军城煤矿刘汉慈工程师生产科长军城煤矿庄文涛助理工程师科员编号类别二O一 O年科学技术项目计划任务书项目名称 锚喷巷道初喷浆工艺的研究与应用负责单位山东东山军城能源开发有限公司起止年限2008年2月至2009年1月国内外概况、水平和发展趋势：混凝土喷射工艺已在矿井施工应用30多年，初期喷射施工工艺 较为简单，逐渐趋于成熟。初喷浆工艺在近两年才被提出，现国内 主要矿业集团均有矿井在试用研究。军城煤矿借鉴其他煤矿的施工经验，进一步提出了自己的研究 理论、研究目标，经过了近两年的时间，研究出了自己的一套成果, 并在本矿井主要开拓巷道实施，效果良好。由于普通喷浆工艺，未及时支护巷道围岩，放炮后巷道顶板经 常掉矸，有冒顶危险，且喷浆前，需要要对巷道架设临时支护，既 浪费了时间又不安全，不能满足现在煤矿以安全为本的管理理念 传统喷浆工艺是在巷道掘出后直接在围岩上进行永久成形喷浆，喷 浆时回弹率高，又因喷浆料不能完全充实锚网和巷壁间隙，喷浆后 成巷巷道经常出现喷层开裂现象，巷道修复率高。初喷浆工艺的使用，由于有及时封闭围岩、形成密闭圈、深入 裂隙、粘贴岩面等特性充分解决了传统喷浆工艺中存在的问题。军 城煤矿自筹建阶段开始已施工主要运输、回风巷道5000多米，现在 巷道使用正常，均未出现喷层开裂等支护质量问题。初喷浆工艺具 有巨大推广效益。初喷浆工艺虽已取得了一定的研究成果，但仍具有较大的研究、 发展的空间，主要发展趋势是将在喷浆的原料上进行改进，及具体 施工工艺进行改进，施工过程中将更多的应用机械自动化。主要研究、实验内容、目标、技术关键及主要技术经济指标 （目标要具体，包括阶段目标和最终目标）：主要研究、实验内容：1、初喷浆工艺巷道的围岩情况的判断及分析；2、传统喷浆工艺的优缺点；3、初喷浆工艺的优点；1）初喷浆对破碎围岩的控制；2）初喷浆对围岩密闭的及时性；3）初喷浆深入围岩裂隙及孔洞；4）柔性支护特点。4、初喷浆施工组织及安全措施；5、技术经济效果分析；6、注意事项及发展空间。主要研究目标：1、摸清军城煤矿锚喷巷道围岩种类及岩性情况；2、初喷浆工艺与传统喷浆工艺的技术经济比较；3、针对军城煤矿及同类地质围岩情况的施工工艺；4、对初喷浆工艺的进一步改进及发展研究方向。主要技术经济指标1、确保安全生产；2、初喷浆对巷道掘进后的及时支护，对顶板进行了有效控制, 提高了安全性；3、提高支护质量；4、降低了回弹率，节省材料费用，减少了巷修费用。达到的技术水平、经济、社会效益及推广应用前景：在技术人员和实际操作人员经过一段时间的现场摸索、改进，初 喷浆工艺改进后的良好效果在以下几方面逐渐表现了出来。1、增强了施工安全性由于我矿施工巷道揭露岩层多为稳定性较差岩层，巷道开挖后 后，围岩稳定时间较短，经过暴露风化，岩石会出现碎块掉落现象， 现在爆破后，先进行初喷浆，围岩得到及时封闭，稳定性得到加强， 施工现场安全性得到很大提高，顶板类轻微伤害事故降低至零。2、施工进度加快以前放炮后，临时支护使用前探梁，现场操作即繁琐又浪费时间， 巷道顶部锚网支护完后，前探梁还要进行拆除，前后时间大约要90 120分钟，现在使用初喷浆作为临时支护，大概需要3045分钟， 每循环可节约4590分钟，即缩短了循环时间，又提高了循环率， 进而加快了施工进度，全月可提高进尺68米。3、经济效益明显提高初喷浆工艺未改进时，初喷浆在锚网支护完后进行，由于金属网 未贴紧岩面，巷道壁在锚杆头和锚网的共同作用下，回弹率加大，造 成喷浆料的浪费；初喷浆工艺改进后，在操作人员熟练程度提高以后， 并掌握好初喷浆混凝土配合比，回弹率有较大下降；另外由于围岩得 到及时封闭，锚网支护时碎落岩石少，巷道壁面平整度好，锚网能够 贴紧岩面，所以锚杆合格率也有所提高，巷道复喷时用料也大有节省； 同时巷道维修率也大大降低。综合以上因素，经过实际成本核算，初 喷浆工艺改进后，巷道支护材料可节省1015%。4、现场巷道观感好，工程内在质量好，工程优良率得到提高初喷浆工艺未改进时，由于岩石暴露风化，加上因岩面不平整造 成锚杆角度不协调一致，导致施工现场未成巷段观感较差，同时巷道 初喷后，喷体孔隙多，工程内在质量不能保证；初喷浆工艺改进后， 巷道壁面平整度好，锚网贴紧巷道壁面，巷道未成巷段观感较好，且 巷道复喷后，喷体几乎无孔洞，工程内在质量有了很大保证，经过对 喷体现场取样进行强度检验，试件强度均大于设计值，工程优良率大 大提高。采用的研究、实验方法和技术路线采用的研究、实验方法本课题拟采用理论分析、现场实际应用、用后观测分析、总结理 论经验，进一步改进研究，分环节逐步研究的方法。1、根据原有喷浆支护工艺在现场施工中实际应用的效果等技术 特征，提出初喷浆工艺改进的初步方案。2、将初喷浆工艺初步方案应用于现场的理论依据，从而使初喷 浆工艺用于现场施工具有可能性；3、组织现场施工对初喷浆工艺进行试用；4、总结经验并提出进一步改进方案。研究的技术路线：参考国内外文献-理论、逻辑分析-现场实际应用-数据收集、录 入-数据分析-检验反馈修正-总结项目成果现有技术基础及条件（包括本课题做了哪些工作和现有仪器设备 条件等）：军城矿井自二期工程施工初期，针对锚网喷巷道施工实际情况和 存在的问题，即对锚网喷巷道的施工工艺进行了大胆探索和改进，经 过反复的研究和现场实践，已总结出了自己的施工、理论经验，并有 现场的技术支持。由于初喷浆工艺与传统喷浆工艺在施工工具设备、材料上差别 较小，无需增加主要施工设备工具，只是在施工方法及工艺上进行了 改进，成本较小。地点：试验规模和进度安排：2008.2可行性研究，理论研究，方案设计论证；2008.3巷道围岩性质研究及判断；2009.9 2009.11工作面合理支护参数的选择；2009.12项目总结，撰写研究报告。经费概算（包括总概算和分年度预算的项目和费用及偿还经费和年度）：总概算：2.5万元其中:计划设计费用0.3万元。支护材料投入实验费用1万元。 喷浆料配比桶改进费用0.2万元。实验阶段的人工费用1万元。锚喷巷道初喷浆工艺的研究与应用技术研究报告山东东山军城能源开发有限公司（军城煤矿）二00年六月掘锚喷巷道初喷浆工艺的研究与应用、问题的提出长期以来，大多数矿井在施工锚网喷巷道时，喷浆工序一般都放 在对围岩进行锚网支护以后进行，对于一些稳定性较差岩层和不稳定 岩层，如页岩、泥岩、胶结不好的砂岩、煤，以及经常遇到过断层， 陷落柱等地质构造，这种条件下，巷道成形的控制和围岩的支护成为 难点，加之，由于岩石在空气中暴露时间较长，有的地方井下淋水对 岩石的潮解和膨胀作用等诸多因素，造成初喷浆前岩层开裂和剥落， 围岩出现不稳定。军城煤矿锚网喷巷道施工时，放炮后巷道顶板经常有掉矸或冒顶 现象，对临时支护和施工安全带来隐患，喷浆时回弹率较高，又因喷 浆料不能完全与锚网和巷壁胶结，喷浆成巷巷道经常出现喷层开裂现 象，给矿井安全带来潜在隐患。针对这种现状，军城煤矿工程技术人 员锚网喷巷道的施工工艺进行了大胆的探索和改进，经过反复的研究， 提出了锚网初喷浆的支护工艺。二、研究内容（过程及取得成果）研究初喷浆工艺的关键是弄清巷道围岩特征，以便制定与之相符 合的初喷浆施工工艺及喷砼配比，还要针对传统喷浆工艺在本矿井施 工中存在的问题及不足，研究出解决这些问题的施工方法与工艺。（一）巷道围岩情况确定军城煤矿为单水平两翼开采，井下东西翼主要运输大巷均设在 -425水平，本水平揭露岩石以泥岩为主，灰岩、砂岩次之，岩层稳定 性较好。矿井初步设计开拓巷道支护形式为锚网喷，但根据现场实际施工 巷道及支护效果观测可知，巷道施工时由于受到淋水与施工水的侵蚀 及空气对其风化作用，泥岩层极易软化掉落，所以怎样对揭露的围岩 及时密闭，使之与空气及水隔离至关重要，决定了新的支护工艺必须 具备解决这两项问题的特征。（二）传统喷浆工艺的优缺点传统施工喷浆工艺即一次成巷法，主要施工顺序是：爆破掘进一 敲帮问顶架设临时支护掘进迎头出矸挂网打锚杆 喷浆成巷1、传统喷浆工艺的优点：一次喷浆成巷施工工序少，节省了二次喷浆的准备时间。2、传统喷浆工艺的缺点：巷道掘出后不能及时封闭围岩，围岩长时间暴露在空气中，易造 成围岩风化水蚀，从而破坏了围岩稳定性；锚网直接敷设在不平整的 围岩上，不能紧贴岩面，锚盘及网片受力不均匀，支护质量降低，锚 杆不合格率较高；一次成巷喷浆的喷浆量较大，回弹率高，喷浆材料 浪费严重；以上几条原因造成巷道支护质量差，喷层易开裂，巷道维 修期短，增加了巷修费用。（三）初喷浆工艺的优点军城煤矿工程技术人员根据传统喷浆工艺不能满足现场支护的要 求，以解决其缺点为主提出初喷浆支护工艺，经综合比较，改进后的 施工工艺优势特点主要体现在以下几方面。1、及时性由于支护及时，降低了巷道围岩的风化，较好地保持了围岩的稳 定性，并给围岩及时提供支护抗力，从而改善了围岩的应力状态。2、密封性由于喷射混凝土及时，全面的密封围岩，很好地阻止了风化作用， 同时也阻止了潮气和地下水对围岩的侵蚀，保护原岩不受潮解和膨胀， 维持了原岩强度。3、深入性喷射混凝土在高压喷射时，不受到锚网的遮挡，不仅使喷层紧贴 岩面，而且把灰浆注入到围岩的裂隙和孔洞中去，对岩层起到部分注 浆加固的效果。4、粘贴性喷射混凝土与围岩全面紧贴粘结在一起，这种粘贴性可产生三种 作用：联锁作用，将被裂隙分割开的岩块粘结在一起，保持了岩块间 的整体性；复合作用，围岩与喷射混凝土结合成一个复合体，使二者 在径向和切向上都共同受力，这种效应改变了围岩的应力状态，有利 于提高喷射混凝土和围岩共同承载的能力；增强作用，喷射混凝土充 填了围岩四周，使岩面与喷层粘贴的较为平整，因此提高了围岩的强 度，也减少了围岩的应力集中。5、柔性由于喷射混凝土的粘结强度大，能和围岩紧密地粘结在一起共同 支撑，同时初喷喷层较薄，具有一定的柔性，可以和围岩共同变形产生 一定量的的径向位移，在围岩中形成一定范围的非弹性变形区，使围岩 的自支撑能力得以充分发挥,因而喷层本身的受力状态得到改善。（四）初喷浆施工组织1、准备工作 检查锚杆安装是否符合设计要求,发现问题及时处理。 清理喷射现场的矸石杂物,将喷浆机安设在顶帮围岩稳定安全 地点，距离道轨间隙不能小于0.5m。接好风、水管路，输料管路要平直 不得有急弯，接头要严密，不得漏风，严禁将非抗静电的塑料管做输料 管使用。 检查喷浆机是否完好，并送电空载试运转，紧固好磨擦板，不得 出现漏风现象。 喷射前必须用高压风水冲洗岩面,在巷道拱顶和两帮应安设喷 厚标志。 喷射人员要佩戴齐全有效的劳保用品。2、配拌料 利用筛子、斗检查粗细骨料规格、配比是否符合要求。、检查骨料含水率是否合格。、按设计配比把水泥和骨料送入拌料机,上料要均匀。水泥： 砂：石子，砼重量配合比水泥：砂：石子=1 ： 2 : 2,人工拌料时采用潮 拌料，水泥、砂和石子应清底并翻拌三遍使其混合均匀。、检查拌好的潮料含水率,要求能用手握成团，松开手似散非散, 吹无烟。、速凝剂按水泥含量的2.5-4%在喷浆机上料口均匀加入。3、喷射工作喷射工作开始前，应首先在喷射地点铺上旧皮带，以便收集回弹 料，回弹率不超过10%。 开水开风，调整水量,保持风压不得低于是0.4MPa,水压应比 风压高0.1MPa左右，加水量凭射手的经验加以控制，水灰比0.4。喷射手操作喷头，自上而下冲洗岩面。 送电，开喷浆机拌料机，上料喷浆。 根据上料情况再次调整风水量，保证喷面无干斑,无流淌，粘着 力强，回弹料少。 喷射手分段按自下而上先墙后拱的顺序进行喷射。 喷射时喷头尽可能垂直受喷面，夹角不得小于70度。 喷射时，喷头运行轨迹应呈螺旋形，按直径200-300mm, 一圆 压半圆的方法均匀缓慢移动。 一次喷射混凝土厚度5070mm,并要及时复喷，复喷间隔时间 不得超过2个小时。否则应用高压水重新冲洗受喷面。 应配两人，一人持喷头喷射，一人辅助照明并负责联络，观察顶 帮安全和喷射质量。4、停机喷浆结束后，按先停料、后停水再停电最后关风的顺序操作。 喷射工作结束后,卸开喷头,清理水环和喷射机内外部的灰浆 或材料，盘好风水管。 清理收集回弹料，并应将当班拌料用净。 喷射砼2小时后开始洒水养护,28天后取芯检测强度。5、喷射质量喷射前必须清洗岩帮,清理浮矸,挖出墙基础，拉好线,喷射均匀, 无裂隙，无“穿裙、赤脚”。6、注意事项 分次喷射时,复喷应在前一次砼终凝后进行,若终凝一小时后 进行喷射时，应先用水清洗喷层表面。有超挖或裂缝低凹处，应先补喷 平整，然后再正常喷射。严禁将喷头对准人员。 喷射过程中，如发生堵管、停风停电等故障时，应立即关闭水门, 将喷头向下放置，以防水流入输料管内；处理堵管时采用敲击法输通料 管。 喷射人员要配戴防尘口罩、乳胶手套和眼镜。（5）喷射工作结束后，喷层在七天以内，每班洒水一次,7天以后, 每天洒水一次，持续养护28天。 喷浆机司机必须经过专门培训熟悉喷浆机性能结构和工作原 理，并能排除一般故障，进行日常维修和养护。 喷浆机进气口密封良好,防止漏风吹起粉尘；排气口畅通，废 气排放顺利；喷浆管接头牢固、密封良好、摆放整齐。个人配带防尘 口罩，粉尘浓度不超过6mg/m3。（五）技术经济效果分析在技术人员和实际操作人员经过一段时间的现场摸索、适应，初喷 浆工艺改进后的良好效果在以下几方面逐渐表现了出来。1、增强了施工安全性由于我矿施工巷道揭露岩层多为稳定性较差岩层，巷道开挖后后， 围岩稳定时间较短,经过暴露风化，岩石会出现碎块掉落现象，现在爆 破后，先进行初喷浆，围岩得到及时封闭，稳定性得到加强，施工现场安 全性得到很大提高,顶板类轻微伤害事故降低至0。2、施工进度加快以前放炮后，临时支护使用前探梁，现场操作即繁琐又浪费时间， 巷道顶部锚网支护完后,前探梁还要进行拆除,前后时间大约要90 120分钟，现在使用初喷浆作为临时支护，大概需要3045分钟,每循 环可节约4590分钟，即缩短了循环时间，又提高了循环率，进而加快 了施工进度，全月可提高进尺68米，3、经济效益明显提高初喷浆工艺未改进时，初喷浆在锚网支护完后进行,由于金属网未 贴紧岩面，巷道壁在锚杆头和锚网的共同作用下，回弹率加大,造成喷 浆料的浪费；初喷浆工艺改进后，在操作人员熟练程度提高以后，并掌 握好初喷浆混凝土配合比，回弹率有较大下降;另外由于围岩得到及时 封闭，锚网支护时碎落岩石少,巷道壁面平整度好，锚网能够贴紧岩面， 所以锚杆合格率也有所提高，巷道复喷时用料也大有节省；同时巷道维 修率也大大降低。综合以上因素，经过实际成本核算，初喷浆工艺改进 后,巷道支护材料可节省1015%。4、现场巷道观感好，工程内在质量好,工程优良率得到提高初喷浆工艺未改进时，由于岩石暴露风化，加上因岩面不平整造成 锚杆角度不协调一致，导致施工现场未成巷段观感较差，同时巷道初喷 后,喷体孔隙多，工程内在质量不能保证;初喷浆工艺改进后,巷道壁面 平整度好，锚网贴紧巷道壁面，巷道未成巷段观感较好，且巷道复喷后， 喷体几乎无孔洞，工程内在质量有了很大保证，经过对喷体现场取样进 行强度检验，试件强度均大于设计值，工程优良率大大提高。（六）注意事项及发展空间1、需严格控制好光面爆破效果，使巷道岩面有较好的平整度，以确 保初喷浆时喷层厚度均匀，起到减少回弹的作用，避免低凹处喷体过厚 坠落，增强喷体均匀承载能力。2、施工中应加强现场管理和人员培训，只有做好这些工作，才就能 达到“事半功倍”的效果，否则，将不快反慢，不省反费。如喷浆机司机, 应保持上料的连续、均匀；同时要掌握好初喷时间，预先将速凝剂拌在 干料中，比临时掺入要好，但掺入过早易受潮结块,亦影响质量;搅拌料 的存放时间不能超过规定时间，即使在规定时间内，也要防水防潮，防 止混入杂物；掌握好配合比，合理的配合比是保证喷射土质量的重要措 施，因初喷浆厚度小，为保证喷射质量和减少回弹，可适当调低粗骨料 的比例。锚喷巷道初喷浆工艺的研究与应用用户使用报告山东东山军城能源开发有限公司（军城煤矿）二0 一0年六月锚喷巷道初喷浆工艺的研究与应用用户使用报告锚喷巷道初喷浆工艺在军城煤矿研究成功并应用于正常施工，自2009年初开始已在东西翼约5000米开拓、准备巷道中运用。锚喷巷道初喷浆工艺的应用，加强了巷道掘进后的临时支护效果, 消除了顶板隐患，掘进巷道施工的安全性，锚网初喷巷道施工的顶板 事故率降低为0。军城煤矿已使用初喷浆工艺的巷道有东西翼轨道大巷、东西翼胶 带大巷、西翼回风大巷、三采两条下山等井下主要硐室，累计巷道总 长度8000多米，所有巷道施工使用至今均未出现喷层开裂等支护质量 问题。经济效益成果如下节省锚网支护材料费用：8000 （米）x 15 （根）x 10%x46（元 根）=55.2万元节省喷浆材料费用：8000 （米）x3（车）x 10% x 300 （元车） =72万元每年增加掘进进尺：6 （施工队）x6（米）x12（月）=432米 每年节省工资：432三（ 0.05 x 25 ）x 4000 （元）=138.2万元 共计节省费用262.4万元，矿井筹建阶段开拓巷道施工工期提前 4.3个月。山东东山军城能源开发有限公司（公章）2010年6月15日分析报告山东东山军城能源开发有限公司（军城煤矿）二0 一0年六月锚网巷道初喷浆工艺的研究与应用 经济效益、社会效益分析报告 一、社会效益煤矿是一个高危行业，煤矿的管理安全工作越来越受到重视,煤矿 事故备受社会公众观注。顶板是煤矿五大自然灾害之一，顶板事故也 是发生频率较高的事故。锚喷巷道初喷浆工艺的应用，有效的加强了 巷道掘进后的临时支护效果，消除了顶板隐患，掘进巷道施工的安全 性，锚网初喷巷道施工的顶板事故率降低为0。具有明显的社会效益。二、经济效益锚喷巷道初喷浆工艺在军城煤矿研究成功并应用于正常施工，自 2009年初开始已在东西翼约5000米开拓、准备巷道中运用。军城煤矿已使用初喷浆工艺的巷道有东西翼轨道大巷、东西翼胶 带大巷、西翼回风大巷、三采两条下山等井下主要硐室，累计巷道总 长度8000多米，所有巷道施工使用至今均未出现喷层开裂等支护质量 问题，为矿井节省巷修费用200多万元，初喷浆工艺改进后，巷道的 喷浆回弹率明显降低，锚网的支护不合格率明显降低，为矿井节省支 护材料费用50多万元。财务科（公章）2010年6月18日