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喷射混凝土支护

时间:2010年08月13日 10:27  来源:  已被浏览1123次  评论0

  喷射混凝土支护是将一定配合比的水泥、砂、石子混合均匀搅拌后,加入适量的速凝剂,通过混凝土喷射机,以压风为动力,使拌合料沿输料管输送到喷枪出口处与有一定压力的水混

  合,以较高的速度层层喷捣在岩面上凝结硬化而成的高强度与岩面密实粘结的}昆凝土层,而形成的构筑物。

  喷射混凝土支护具有及时、密贴、早强、封闭的特点。

  1.喷射混凝土支护作用原理

  (1)支撑作用。喷射混凝土支护具有良好的物理力学性能。特别是抗压强度较高,可达200kg/cm2以上,因此能起支撑地压作用。又因其中掺有速凝剂,使混凝土凝结快,早期强度高,

  紧跟掘进工作面起到及时支撑围岩的作用,有效地控制了围岩的变形和破坏。

  (2)充填作用。由于喷射速度很高,混凝土能及时地充填围岩的裂隙、节理和凹穴的岩石,大大提高了围岩的强度。

  (3)隔绝作用。喷射混凝土层封闭了围岩表面,完全隔绝了空气、水与围岩的接触,有效地防止了风化潮解而引起的围岩破坏与剥落;同时,由于围岩裂缝中充填了混凝土,使裂隙深处原有的充填物不致因风化作用而降低强度,也不致因水的作用而使得原有的充填物流失,使围岩保持原有的稳定和强度。

  (4)转化作用。由于前三个作用的结果,不仅提高了围岩的自身支撑能力,而且使混凝土层与围岩形成了一个共同工作的力学统一体,具有把岩石荷载转化为岩石承载结构的作用。从根本上改变了支架消极承压的弱点。

  根据使用机具或施工方法的不同,喷射混凝土大致可分为干式喷射法、半湿式喷射法和湿式喷射法。一

  目前,使用较为普遍的是半湿式喷射法,半湿式喷射法采用的是潮料。潮料就是先将喷射混凝土的骨料在地面或井下矿车内用水浇透,停放最少10h以上,其含水率保持在7%~8%。然后按水泥配比拌合过筛即称为潮料。潮料用手抓起握紧成团,松手扬起基本没有粉尘浮游,即“手捏成团,松手即散,口吹无灰”。使用潮料可以使喷射混凝土各工序操作地点的粉尘浓度大大降低。

  2.喷射混凝土的施工及工艺参数

  (1)施工准备。检查喷射地点的安全情况和巷道规格。喷前首先排除作业范围内不安全因素,确认安全没有问题时,然后全面检查巷道断面是否满足设计尺寸要求,有欠挖部分应除掉,以保证成巷规格。

  喷前检查设备与管路的完好情况。

  冲洗岩帮。喷射手在喷射前用压力水冲洗岩帮,以冲洗粉尘和浮矸,提高了混凝土与岩壁的粘着力。降低回弹。对于软岩和易风化的岩石,一定不要冲洗全部巷道,因为冲洗过的巷道,若不能及时喷浆,受水冲洗过的围岩容易片帮冒落,应做到洗一段喷一段。

  掌握轮廓线。在喷射范围内的巷道顶部中心与两肩窝部位,两侧拱基线上下七个部位,沿巷道轴线方向在巷道轮廓线上用铅丝拉好控制线,控制线多少视巷道成型情况和喷射手技术熟练程度而定。

  (2)喷射顺序。喷射作业要求喷射手严格按操作规程进行。操作喷头时一手托住喷头,一手调节水阀,再联系送料,开始喷射。喷头移动方式,可先向受喷的刚性岩面用左右或上下移动的扫射方式喷一薄层,形成一薄塑性层,然后在此薄层上以螺旋状一圈压半圈,沿横向作缓慢的划圈运动,划出的圆圈直径一般以100mm~150mm为宜,喷射顺序应先墙后拱,自下而上,以防止混凝土因自重而产生裂缝和脱落,墙基脚要喷严喷实,拉开区段,顺次喷完半边巷道,然后调转喷头喷另半边巷道,最后合拢收顶。

  对于一些凹凸不平的特殊岩面,应先凹后凸,自下而上地正确选择喷射次序,遇到较大或较深的凹坑,可采取间隔时间分层喷射,或沿周边分成几块喷射而向中间合拢的方法。

  若遇光滑岩面,可先薄薄喷上一层砂浆,形成粗糙表面,间隔一段时问后再喷射。遇有钢筋时,应采用近距斜向和快速“点射”的方式喷射,以保证钢筋后面喷射密实不留空隙。

  (3)喷头位置。喷头一般距喷射点0.8m~1.2m为宜,若距离过大,会使喷射料束分散,以致射捣无力,影响喷射层质量和增加回弹量;若距离太近,会引起灰浆回溅,回弹剧增。

  喷头与喷射点的角度在喷射两帮时,由下而上喷射,喷混凝土可将喷头下俯10。~15。,喷浆时可将喷头下俯5。~10。,其他方向始终要求喷头的喷射方向垂直于受喷面。

  (4)喷头的操作。喷射手要经常保持喷头的完好,应做到以F几点:’

  ①喷头在作业前应进行检查,各部件连接要严密,无漏水漏风现象,结束后应及时用水清洗干净,并使水眼保持畅通;

  ②经常注意检查拢料管、水环有连接部件的磨损程度,发现磨损或磨穿要及时更换。

  人工操作时,喷头由喷射手掌握,另设一人协助移动输料胶管,随时注意不使胶管出现硬弯和死弯。掌握喷头的方法是:一手握紧喷头,控制喷射方向和转动速度,另一手握住水环进水阀门,控制加水量。另外可使用MK一Ⅱ型风动液压传动的混凝土喷射机械手和JP4型电动液压机械手,以改善劳动条件,保证安全施工。

  (5)一次喷射厚度。当喷射混凝土支护要求较厚,如超过100mm时,一般应分层喷射。一次的喷层厚度:侧墙下部可达70mm~80mm,拱顶一次喷厚可为30mm~40mm。当喷射材料中掺加速凝剂时,一次喷射厚度一般可增加一倍左右。加速凝剂时,分层喷射的间隔时间为15min~20min。

  (6)水灰比的控制。掌握合适的水灰比对保证混凝土质量,减少回弹率和降低粉尘有密切关系。在实际操作中靠喷射手的经验来控制,喷射时以喷射面无干斑、无流淌、表面有光泽为宜。

  (7)速凝剂的掺量控制。速凝剂的掺量必须严格进行控制,在喷射前的最短时间内加入,尽量做到边搅拌边喷射。

  速凝剂能使喷射混凝土凝结速度快,早期强度高,后期强度降低,干缩变形增加不大。合适的速凝剂应使初凝在3min~5min范围内,终凝不大于10min。一般速凝剂的掺量为水泥重量的2.5%~4%,使用不同速凝剂和不同水泥应作掺合比试验,以取得合理配比,当速凝剂掺量大于7%时,会出现一种“急凝”现象,并大大地降低混凝土的后期强度。

  (8)喷射混凝土的养护。混凝土喷完2h~4h后,应开始喷水养护,喷水次数以保持混凝土具有足够的湿润状态为好,喷水养护时间不得少于7d。

  3.喷射混凝土工艺存在的问题

  (1)堵管。堵管是喷射混凝土过程中容易出现的现象。

  发现堵管时,应立即停电动机、停料、停水,但不停风,以便检查确定堵塞部位。用脚逐步踩输料管,发现管内有硬物不能打弯,则是输料管堵塞部位。若输料管全是软的,则是出料弯管堵塞。在确定堵塞部位后,应停风,卸开堵塞处的接头,敲击输料管,使堵塞物松动,然后上好接头,给风吹管,把管内堵塞物吹出。用压风吹管时,其工作压不得超过0.4MPa。

  在用压风吹管时,在喷出前方及其附近严禁有其他人员,防止突然喷射和管路跳动伤人。在敲击管路时,喷枪手应将枪头朝下,靠近枪头的一段输料管要放直。拆管时,不得面对管口,管口应朝向岩石或无人处,以免排风不净突然出料伤人。

  (2)回弹。喷射混凝土施工时,部分材料回溅落地是难以避免的。但回弹过多,使喷射效率降低,材料消耗增大,经济效果就差。

  回弹的多少几乎与喷射作业中各个施工环节都有关系,其中以拌合料中粗骨料的含量、使用的水泥及速凝剂质量、混合料的均匀度、喷射机的性能以及喷射手掌握水灰比和操作喷头的技术等为主要因素。实践证明,只要严格要求,提高操作技术,就可以把回弹量控制在:侧壁10%以内,顶拱15%左右。另外,湿式喷射可以减少回弹10%。

  回弹物料是一种粘结性差的松散物质。施工中应重视回弹物的回收和利用,如立即将回弹物回收掺人新料中继续使用时,但要注意其掺量不宜过多;也可将回弹物适当掺拌水泥后,用来灌筑混凝土水沟或预制水沟盖板等。

  (3)粉尘。粉尘的来源是水泥。干式喷射混凝土的水是在喷头处加入,极易拌合湿润,故易产生粉尘。另外,装干料时或设备密封不良时,也易产生粉尘。长期吸入水泥粉尘就会引起鼻炎、肺气肿和水泥尘肺病等。

  使用湿喷机,发展湿喷工艺,是消除或减少喷射混凝土粉尘的根本途径,初步表明,可降低粉尘浓度40%以上。

责任编辑:tingting

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