一种降尘减弹的混凝土喷射方法 【技术领域】
本发明涉及用于煤矿巷道支护工程的喷浆作业， 尤其是一种降尘减弹的混凝土喷射方法。 背景技术 喷射混凝土是借助喷射机械， 利用压缩空气或其他动力， 将按一定比例配合的拌 合料， 通过管道输送并以高速喷射到受喷面 ( 岩面、 模板、 旧建筑物 ) 上的一种作业方式， 是 煤矿巷道支护作业的重要组成部分， 它能够对架棚支护的巷道进行壁后充填， 使支架均匀 承载， 还可以填补凹凸不平的围岩表面， 避免应力集中， 同时还能有效防止支护构件因裸露 在空气中而被氧化。 喷射混凝土作业具有灵活、 快速、 高效、 安全和经济等优点， 但是也存在 很多问题 ： (1) 粉尘控制效果很不理想。虽然存在不少控制粉尘的技术手段， 但由于煤矿井 下环境的复杂性、 恶劣性、 特殊性， 煤矿粉尘的严重性， 目前为止， 单一及组合的技术途径都 无法有效降低煤矿井下粉尘。 一般情况下喷浆作业时巷道粉尘浓度即可达 150mg ～ 200mg/ 3 m 以上， 作业过程中机旁和上料处粉尘浓度甚至可达到 500mg ～ 1000mg/m3 以上， 远远超出 3 国家标准的 10mg/m ， 较高的粉尘浓度严重污染了工作环境， 给矿工的健康和煤矿安全生产 带来十分不利的影响。 (2) 混凝土喷射工艺仍不完善。 传统的干式喷浆工艺是将水泥、 黄沙、 石子、 干粉状速凝剂等原材料按比例混合后放入喷浆机机料仓， 用喷浆机压送到喷头处， 再 在喷头处与高压水混合后喷射出去。 这种喷浆工艺易产生大量粉尘， 且回弹率较大、 喷浆质 量较差。虽然也有潮喷和湿喷等工艺革新， 但潮喷工艺无法解决喷射机旁和上料处的严重 粉尘问题 ； 湿喷工艺由于设备结构复杂庞大、 操作维修复杂、 配套设施不完善、 施工操作较 吃力等原因， 在国内煤炭行业仍未推广使用。目前， 国内应用最普遍的仍是干喷工艺。(3) 高回弹率的问题未能解决。受井下环境、 施工工艺和施工条件所限， 干粉速凝剂在混凝土 材料中的比例无法保证 ； 即使严格按照比例添加干粉速凝剂， 混凝土粘结力仍不足， 喷射过 程中的反弹率仍然很高， 一次喷层厚度仅为 50mm 左右， 往往需要二次复喷才能满足支护要 求。对于此问题， 国内外还没有有效的解决办法。
发明内容 为了解决目前巷道混凝土喷射支护作业中存在的问题， 本发明提出了一种降尘减 弹的混凝土喷射方法， 该方法可以有效降低粉尘浓度、 减少回弹率， 并且工艺简单、 易于操 作。
本发明解决其技术问题所采用的具体方案是 ： 将水泥、 黄沙、 石子加水潮拌， 形成 混凝土骨料， 并采用气雾除尘枪在混凝土拌料过程中呈雾状加水， 同时将安尔特添加剂加 入清水并加以搅拌， 形成添加剂溶液， 分别利用干式喷浆机和气动隔膜泵将配制好的混凝 土骨料和添加剂溶液输送至混凝土喷枪， 在混凝土喷枪内混合后喷射出去。
该降尘减弹的混凝土喷射方法的有益效果 ：
(1) 能够显著降低作业过程中的粉尘浓度 ； 所采用的气雾除尘枪在混凝土拌料过
程中呈雾状加水， 起到良好的除尘效果 ； 混凝土骨料预先配制成潮湿状态， 可明显降低喷浆 过程中的粉尘浓度、 改善井下作业环境。 原有注浆工艺作业过程中粉尘浓度为 150mg/m3， 使 3 用本发明喷射混凝土时的粉尘浓度仅为 24.1mg/m ， 粉尘浓度降低约为 80％ ；
(2) 按比例添加速凝剂。利用气动隔膜泵将安尔特溶液严格按比例混合后加入混 凝土骨料， 能保证速凝剂按比例计量添加， 彻底解决了传统工艺速凝剂与混凝土骨料混合 不均的问题 ；
(3) 可有效减少回弹率。选用的新型添加剂具有粘聚性好、 凝结时间短、 有效期长 的特点， 能够有效减少回弹率。本发明喷射混凝土的回弹率为 8％， 不到现有工艺的 1/3， 材 料浪费降低约 70％左右， 大幅减少了喷浆时物料的回弹量， 节约了巷道的支护成本 ；
(4) 使用矿用干粉速凝剂喷浆时一次喷浆厚度仅为 50mm 左右， 而在使用安尔特新 型喷射混凝土外加剂喷浆时， 一次喷浆厚度由原来的 50mm 增加到 100mm 以上， 不仅减少了 材料的浪费、 改善了工人的工作环境， 而且省去了复喷这道工序， 提高了施工进度， 极大地 改善了喷浆支护的效果 ；
(5) 与传统工艺相比， 只是增加了一台气动隔膜泵、 一个配液容器， 其他设备不变， 保持了传统的喷浆工艺适应性高、 使用度广、 安全、 高效的特点 ； 工艺简单， 容易操作。 附图说明 下面结合附图对本发明作进一步的说明 ：
图 1 是本发明的施工工艺示意图。
图中 ： 1. 清水， 2. 安尔特添加剂， 3. 配液容器， 4. 送液管路， 5. 气动隔膜泵， 6. 混 凝土骨料， 7. 气雾除尘枪， 8. 干式喷浆机， 9. 送浆管路， 10. 调液阀门， 11. 调浆阀门， 12. 混 凝土喷枪。
具体实施方式
将水泥、 黄沙、 石子加水潮拌形成混凝土骨料 6， 同时将安尔特添加剂 2 加入清水 1 并加以搅拌， 形成添加剂溶液， 分别利用干式喷浆机 8 和气动隔膜泵 5 将配制好的混凝土骨 料 6 和添加剂溶液输送至混凝土喷枪 12， 在混凝土喷枪 12 内混合后喷射出去。
在施工中， 首先做好喷浆作业前的相关准备工作 ； 再用高压水将巷道岩面冲洗干 净； 然后配液、 拌料 ； 最后启动泵机， 进行喷射工作。具体步骤如下 ：
步骤一、 清理喷射现场的矸石杂物， 将配液容器 3、 气动隔膜泵 5、 干式喷浆机 8 以 及送液管路 4 及送浆管路 9 安设在巷道围岩稳定的安全地点， 并接好风、 水管路， 保证输料 口的送浆管路 9 要平直不得有急弯。
步骤二、 用高压水清洗巷道岩面， 将浮尘冲刷干净。
步骤三、 配混凝土骨料 6， 混凝土骨料 6 包括水泥、 砂子和石子， 混凝土骨料 6 的重 量配比为 ： 水泥∶砂∶石子＝ 1 ∶ 2 ∶ 2， 在混凝土骨料 6 的配制过程中， 把气雾除尘枪 7 调 至最细密的雾状， 覆盖在骨料 6 上方 500mm 处， 直至配料过程结束， 以混凝土骨料 6 保持潮 湿状态为宜， 并以不影响干式喷浆机 8 输送混凝土骨料 6 为准。
步骤四、 将安尔特添加剂 2 倒入配液容器 3 中 ； 然后向配液容器 3 中加入清水 1， 其质量比为 ： 安尔特添加剂∶清水＝ 3 ∶ 25， 安尔特添加剂 2 的掺和量按喷射混凝土中水泥重量的 2％～ 4％计算 ； 加水后立即加以搅拌， 放置 20min 后再搅拌一次方可使用 ； 然后 将气动隔膜泵 5 的有过滤器的一端放入配液容器 3 中。
步骤五、 启动干式喷浆机 8， 并同步启动气动隔膜泵 5， 安尔特溶液通过送液管路 4， 混凝土骨料 6 通过送浆管路 9 运送至混凝土喷枪 12， 通过调液阀门 10 和调浆阀门 11 调 整水灰比在 0.3 以下的最佳控制点， 手持混凝土喷枪 12 分段按自下而上、 先墙后拱的顺序， 对巷道岩面进行喷射， 喷射时喷头尽可能垂直于受喷面， 夹角不小于 70°， 喷射时， 喷头运 行轨迹应呈螺旋形， 按直径 200mm ～ 300mm、 一圆压半圆的方法均匀缓慢移动。
步骤六、 喷射作业完成后， 关闭相关设备， 清洗设备和管路。
所用安尔特添加剂 2 的组成重量比例为 ： 作为速凝剂的二羟基酒石酸钠 24％， 作 为增强剂的硫酸钠 70％， 作为稳定剂的硫酸铁 1％， 作为分散剂的表面活性剂 4％。
所用喷射的混凝土骨料 6 的标准为 ： 水泥 ： P.O 42.5， 石子 ： 最大粒径＝ 5mm， 砂 子： 中砂。