锚网煤巷喷涂材料 【技术领域】
本发明涉及矿井巷道锚喷支护领域，特别是一种适于煤矿采区煤巷锚网支护防止金属锚网锈蚀和煤壁风化的锚网煤巷喷涂材料。
背景技术
随着开采技术快速发展，煤巷锚网支护总量已占煤矿支护巷道的80％。目前，对采区煤巷锚网支护采用地是干喷普通水泥砂浆或普通混凝土，其材料组成及配比为：
普通水泥砂浆的材料组成和配比为：水泥∶砂∶速凝剂∶减水剂＝1∶2～2.5∶0.03～0.05∶0.03～0.04。水灰比0.4～0.5。
普通混凝土的材料组成和配比为：水泥∶砂∶石子∶速凝剂∶减水剂＝1∶2～2.5∶1～2∶0.02～0.03∶0.02～0.03。水灰比0.38～0.45。
由于井下空气潮湿及顶板淋水，造成金属锚网和锚杆裸露部分锈蚀严重、煤壁风化的现象。因为煤壁风化引起严重松动，造成锚杆支护失效，巷道片帮冒顶。不仅影响正常生产，而且危及人员安全。
【发明内容】
为了克服现有锚网煤巷锚喷材料不能解决采区煤巷金属锚网锈蚀、煤壁风化问题的不足，本发明提供一种锚网煤巷喷涂材料，它能够大大提高防止煤巷支护金属锚网锈蚀和煤壁风化的能力。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
锚网煤巷喷涂材料在由水泥、减水剂、速凝剂三种组分组成的基础上，增加聚丙烯酸脂乳液，各组分的配比为：
水泥∶聚丙烯酸脂乳液∶减水剂∶速凝剂＝100∶3～5∶1.5～3∶1.5～3。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案还可以是：
锚网煤巷喷涂材料的组分及配比，针对煤巷不同的条件分三种情况：
①在煤巷正常封闭时喷涂材料的组分及配比为：
水泥∶聚丙烯酸脂乳液∶801胶∶粉煤灰∶减水剂∶速凝剂＝100∶3～5∶3～4∶8～10∶1.5～3∶1.5～3；
②在煤巷小淋水环境下喷涂材料的组分及配比为：
水泥∶聚丙烯酸脂乳液∶硅粉∶粉煤灰∶减水剂∶速凝剂＝100∶3～5∶2～3∶7～9∶1.5～3∶1.5～3；
③在煤巷地质构造复杂情况下喷涂材料的组分及配比为：
水泥∶聚丙烯酸脂乳液∶硅粉∶减水剂∶速凝剂∶砂＝100∶3.5～5∶2.5～3∶1.5～3∶1.5～3∶5～10。
本发明的有益效果是：
在水泥材料中增加了聚丙烯酸脂乳液对其改性，并针对采区煤巷不同的条件，增加801胶、硅粉、粉煤灰等材料来改变喷涂材料的力学性能及效果；有效地解决了煤巷金属锚网锈蚀、煤巷风化等问题。具体表现在：
①粘结强度高，与煤壁及钢筋粘结强度提高3倍以上。附着力强，密实性显著提高。抗渗性好、提高1.5倍，2天吸水率降低10倍，抗氯离子渗透能力提高8倍以上。能有效地防止煤层风化、延缓金属锚网锈蚀速度。
②极限延伸率大、可提高2.45倍以上，抗拉强度提高40％。
③抗拉弹性模量降低大于37％以上。
④收缩较小，具有良好的抗裂和变形性能。
⑤能耐酸性化学介质腐蚀。
⑥抗老化性能好，性能同普通水砂浆。
⑦无毒，不污染环境，不影响操作人员健康。阻燃、抗静电、安全。
⑧喷层厚度大大降低，达到2～5mm。喷层均匀、完整。
⑨采用浆液喷涂，喷涂速度快、回弹量小、无粉尘。解决了现有锚喷技术回弹率高、粉尘浓度大，大大改变恶劣施工环境，降低工人劳动强度。
⑩提高施工速度，大幅降低成本，较喷射砼每米降低160元以上。
【具体实施方式】
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
一.喷涂材料的基本材料组成：
锚网煤巷喷涂材料的基本材料组分及配比为：
水泥∶聚丙烯酸脂乳液∶减水剂∶速凝剂＝100∶3～5∶1.5～3∶1.5～3。
针对不同施工条件进行改进，加入其他材料提高使用效果，具体如下：
①煤巷正常封闭喷涂材料：
采区煤巷正常封闭喷涂材料在基本组成材料的基础上，增加801胶、粉煤灰，以提高材料的粘结强度和浆液悬浮能力。此时的组分及配比为：
水泥∶聚丙烯酸脂乳液∶801胶∶粉煤灰∶减水剂∶速凝剂＝100∶3～5∶3～4∶8～10∶1.5～3∶1.5～3。水灰比＝0.4～0.5。
水灰比是指水与水泥的重量比，是控制喷涂材料浆液的浓度用的。
实施例1：
兖州矿区某矿七采皮带巷是沿3层煤顶板掘进的矩形锚网巷道，设计净宽4.6m，高3.0m。平均煤厚8.47m。直接底为粉砂岩及铝土质泥岩，裂隙较发育，有水平层理；煤层局部发育夹矸(炭质泥岩)，破碎；煤层伪顶不发育，直接顶为粉砂岩、泥岩，泥质胶结，裂隙较发育，水平及波状层理较多。
采用正常封闭的采区煤巷喷涂材料的组分及配比喷涂，即：
水泥∶聚丙烯酸脂乳液∶801胶∶粉煤灰∶减水剂∶速凝剂＝100∶3.5∶3.5∶9∶2∶1.5。
水灰比为0.5，喷浆厚度3～4mm。
②煤巷小淋水环境下的喷涂材料：
在采区煤巷小淋水环境下喷涂材料在基本组成材料的基础上，增加硅粉、粉煤灰，以提高材料的凝结强度、凝结速度和浆液悬浮能力。此时的组分及配比为：
水泥∶聚丙烯酸脂乳液∶硅粉∶粉煤灰∶减水剂∶速凝剂＝100∶3～5∶2～3∶7～9∶1.5～3∶1.5～3。水灰比＝0.35～0.5。
实施例2：
兖州矿区某矿十采区103上06消火道及中煤巷，是沿三上煤层底板掘进的矩形锚网巷道。设计净宽4.2m，高3.2m。三上煤平均厚度为6.2m。底板为灰白色中砂岩，坚硬致密，硬度f＝10；粉砂岩互层为灰～灰白色，斜层理和波状斜层理发育，硬度f＝8；直接顶为深灰色粉砂岩，裂隙发育，比较破碎，并伴有小淋水，硬度f＝4～6。
采用煤巷小淋水环境下喷涂材料的组分及配比喷涂，即：
水泥∶聚丙烯酸脂乳液∶硅粉∶粉煤灰∶减水剂∶速凝剂＝100∶4∶2∶8∶3∶1.5。
水灰比＝0.35～0.5，喷层厚度1.5～5mm。
③煤巷地质构造复杂情况下的喷涂材料：
在采区煤巷地质构造复杂情况下，喷涂材料在基本组成材料的基础上，增加硅粉、细砂，以提高材料的凝结强度、凝结速度和充填能力，此时的组分及配比为：
水泥∶聚丙烯酸脂乳液∶硅粉∶减水剂∶速凝剂∶砂＝100∶3.5～5∶2.5～3∶1.5～3∶1.5～3∶5～10。
实施例3：
在上述实施例1的七采皮带巷、即沿3层煤顶板掘进的矩形锚网巷道中，有部分巷道区段，裂隙发育，顶板破碎严重，断层较多，水平层理及波状层理较多。采用煤巷地质构造复杂情况下的组分及配比喷涂，即：
水泥∶聚丙烯酸脂乳液∶硅粉∶减水剂∶速凝剂∶砂＝100∶5∶2.5∶1.5∶3∶10。
说明：①本发明特别适于在采区煤巷中应用，在其它煤巷同样可用。②上述实施例属个案，随煤巷条件不同，可根据具体情况，在与之对应的三种组分及配比范围内，作出调整。③在上述三种条件下，以基本材料组分及配比的喷涂材料施工同样可行，但效果稍差。
二.喷涂材料各组分的说明：
①水泥：可选用525#普通硅酸盐水泥。
②聚丙烯酸脂乳液：系用丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯共聚而成，并采用特殊工艺及专用乳化剂及助剂制成的以水为介质的乳液。
③801胶：由聚乙烯酸与甲醛在酸性介质中缩聚反应后再经氨基化而成。微黄色或无色透明胶体；无毒、无味、无腐蚀、无污染、不燃、强度高。
801胶具有较好的耐磨性和粘性。在喷涂材料中加入801胶主要是提高喷涂浆液的附着力，调节喷涂浆液粘稠度，提高初喷时的强度，减少回弹。
④硅粉：掺入硅粉具有火山灰效应和微集料效应，改善材料的孔结构和密实性、浆液的泌水性、粘聚性和流动性。提高喷涂层强度；抗渗性能好，抗冲耐磨能力高，抗空蚀能力强，具有抗氯盐及硫酸盐腐蚀能力，能抑制碱骨料反应；喷层高度密实，保护内部钢筋抗化学侵蚀，锈蚀速度显著变慢。
⑤粉煤灰：掺入粉煤灰能提高喷层的密实度，降低喷涂材料的碱度，使砼的抗硫酸盐侵蚀能力大大提高，同时减轻浆液的重度和机具的吸浆能力。
喷涂设备：采用电动注浆泵或风动注浆泵1台。如：JZB-200/7型电动注浆泵，功率15kW、压力6MPa、出浆量126L/min。拌料用风动搅拌桶2个。
施工工序：
①准备好喷浆设备、材料、风水管。对电缆、管路用塑料布包上保护。
②用风动搅拌桶按配比进行搅拌喷涂材料，达到喷浆标准要求。
③开动注浆泵、即喷浆机进行喷浆。先从一个方向喷一遍，再从另一方向复喷一遍，顶部根据需要可复喷两次，把煤壁裂隙和金属网四周喷均匀。喷浆时坚持先顶后帮，从上向下的顺序进行。
④喷浆时的操作顺序：加水→送风开起搅拌筒→上料进行配制→开启注浆泵→喷射。停机：停料→停电→停风→停水。如遇特殊情况先停电停风。