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2020 年 7 月2020 年第 7 期 在煤矿开采过程中，有些巷道的服务年限比较长， 例如服务整个煤矿开采时期的大巷。为了提高这些巷 道的支护质量，除了利用锚杆或锚索支护外，还在巷 道表面喷射一定厚度的混凝土。喷射混凝土不仅有助 于将锚杆或锚索的端部连接在一起，还有助于提高巷 道表面的光滑度，从而降低通风时的摩擦阻力[1-2]。在 喷射混凝土时所采用的技术和设备对施工的质量有着 显著的影响，因此要根据实际情况选择合适的喷射技 术和配套设备。本文围绕喷射混凝土技术以及设备的 发展展开论述，分析了现存干式喷射工艺、湿式喷射 工艺和潮式喷射工艺的优缺点，有助于为现场施工时 喷射工艺的选择提供参考。 1喷射混凝土技术工艺分析 喷射混凝土技术由于施工工艺相对简单，能满足 各种恶劣情况下的施工需求，在加固工程中得到了广 泛的应用。喷射混凝土技术的发展历史可以追溯到百 年以前，主要解决的是加固工程中水泥凝固较慢时需 要大量模板的问题，关键在于如何使混凝土快速凝结。 这项技术的突破是 20 世纪 30 年代混凝土速凝剂的研 发成功，使混凝土能快速凝结，满足工程的需要。经 过多年的发展，喷射混凝土技术工艺可以分为干式喷 射、湿式喷射和潮式喷射 3 种[3]。下面将分别对 3 种工 艺的优缺点进行分析。 1.1干式喷射工艺 混凝土的干式喷射工艺是指将水泥、骨料和速凝 剂混合搅拌均匀后，在干式喷射机内通过压缩空气到达 喷射嘴，通过在喷射嘴处加入压力水并控制水灰比，使 干料和水迅速混合并喷射到巷道的表面，如图 1 所示。 一般地，水灰比要小于 0.25，骨料主要是石子和砂子。 这种工艺的优点是喷射混凝土设备清洗十分方便，只需 清洗喷嘴处即可，且操作简单，易于长距离管道的输送 （一般可达 150耀200 m ）。但是这种工艺的缺点十分明 显，由于采用的是干料，在施工时现场会有较多的粉 尘，且混凝土的回弹率比较高，浪费严重，同时水灰比 也难以准确地控制。 图 1混凝土干式喷射工艺流程图 1.2湿式喷射工艺 混凝土的湿式喷射工艺是指预先将水泥、骨料和水 按照一定的比例混合并搅拌均匀，然后借助湿式喷射机 将搅拌好的混凝土通过软管输送到喷嘴上，最后通过空 气压缩动力并在喷嘴处按比例添加液态的速凝剂，使混 凝土喷射到巷道围岩表面，如图 2 所示。通常情况下， 水灰比要控制在 0.5 左右，骨料仍为石子和砂子。这种 工艺灰尘少、混凝土回弹少、浪费少且强度高。但这种 工艺相对比较复杂，不适合长距离输送 （ 一般小于 50 m 的距离 ） ，喷射设备的清洗十分不方便。总的来说，湿 收稿日期2020-03-20 作者简介赵麒，1988年生，男，山西大同人，2015年毕业于太 原理工大学采矿工程专业，助理工程师。 煤矿支护用喷射混凝土技术与设备研究综述 赵麒 （ 同煤集团大斗沟煤业有限公司，山西 大同 037000 ） 摘要 为了提高巷道的支护强度和表面的光滑度，需要在巷道表面喷射混凝土，这种方式与锚杆支护合称为“锚喷 支护” 。在喷射混凝土时所采用的喷射技术和设备对支护的效果十分关键。分析了煤矿锚喷支护中喷射混凝土技术和相应 设备的发展，并对其未来的发展趋势进行了展望，可以为锚喷支护技术的改进提供一定的参考。 关键词 锚喷支护；喷射混凝土技术；设备；发展趋势 中图分类号 TD353文献标识码 A文章编号 2095-0802-202007-0087-02 Summary of Research on Shotcreting Technology and Equipment for Coal Mine Support ZHAO Qi Dadougou Coal Industry Co., Ltd., Datong Coal Mine Group, Datong 037000, Shanxi, China Abstract In order to improve the support strength and surface smoothness of the roadway, it is necessary to spray concrete on the roadway surface, which is called “bolt shotcreting“ together with bolt support. The shotcreting technology and equipment used in shotcreting are very important to the effect of support. This paper analyzed the development of shotcreting technology and corresponding equipment in bolting and shotcreting support of coal mines, and looked forward to its future development trend, which can provide some reference for the improvement of bolting and shotcreting support technology. Key words bolting and shotcreting support; shotcreting technology; equipment; development trend （总第 178 期） 技术研究 加料机械 料斗 喷射机 输送管 喷嘴 风源 水源 输气管 水管 87 2020 年第 7 期2020 年 7 月 式喷射工艺在一定程度上克服了干式喷射工艺的缺点， 适合在工程中大规模应用。 图 2混凝土湿式喷射工艺示意图 1.3潮式喷射工艺 在煤矿井下，干式喷射工艺由于粉尘大的原因并 不适用，而湿式喷射工艺由于输送距离短的原因也不 适用。为此，在干式喷射工艺的基础上发展了潮式喷 射工艺。潮式喷射工艺与干式喷射工艺的区别在于骨 料中含水量控制在 10耀12，与水泥搅拌后形成含水 率为 8耀10的潮料。采用相应的喷射机并控制一定的 水灰比，将潮料喷射到巷道表面，如图 3 所示。 图 3混凝土潮式喷射工艺示意图 这项工艺可以完全取代干式喷射工艺应用到煤矿 井下，有效地控制了粉尘的浓度和回弹力。但是这项 工艺的缺点也很明显，主要体现在以下两方面a 不 能从根本上解决回弹和粉尘问题，即使采用专业化的 除尘设备，降尘效果只能达到 50，而且对呼吸性粉 尘降尘效果不佳；b 设备不易清理，难以控制上料速 度和喷射速度之间的平衡，并且由于采用了封闭式喷 射方式，设备的清理和维修极为困难。 2矿用混凝土喷射设备及发展趋势分析 2.1矿用混凝土喷射设备现状分析 由于混凝土喷射施工工艺起源于国外，中国并没 有成套的工艺设备，多是从国外引进后再创新。中国 最早引入的是双罐式干喷机，这种设备虽然可以连续 作业，但是机械化程度低、工人的劳动强度非常大且 效率低。为此，中国对这种设备进行了改良，研发了 转子式干喷机，在 20 世纪 70 年代得到了一定的推广。 但转子式干喷机存在易堵塞、使用寿命短的缺点。随 后又改良产生了可以机械化上料的混凝土喷射机，可 以将水灰比控制在 0.30～0.35，还可以进行潮料喷射。 改进后，混凝土的回弹率和粉尘浓度大幅度降低，极 大地促进了锚喷支护工艺的发展。 随着中国对矿井粉尘浓度的要求逐渐提高，一些 干喷机已不能满足要求，正处于淘汰中。特别是在 2010 年国家安监局发布的井工煤矿禁止使用的设备及 工艺名单中，明确规定淘汰混凝土干喷机及工艺。虽 然中国也研发了一系列混凝土潮喷机 （代表型号为 HPC 系列混凝土潮喷机 ） ，但是都存在机械化水平低的 不足，主要体现在设备不能实现自动上料以及准确地 控制潮料的水灰比方面，致使研发人员将重点放在混 凝土湿喷机上[4]。中国引进的混凝土湿喷机主要有柱塞 泵式湿喷机、软管挤压泵式湿喷机和气送式湿喷机等， 但是这些设备存在体积大、维护成本高的问题，在煤 矿巷道支护中应用效率十分低。为此，中国研发了一 些适用于煤矿锚喷支护的混凝土喷射机，代表型号有 转子活塞式 TK-961 型混凝土泵、PB-T10/20 型混凝土 泵、湿喷两用机以及安庆恒特的 H-TS300 型湿喷机。 2.2矿用混凝土喷射设备未来发展趋势 考虑到煤矿井下狭窄的空间以及运输的便利性， 应该发展混凝土干式喷射设备；考虑到煤矿井下的粉 尘问题，应该发展混凝土湿式喷射设备。综合干式喷 射工艺的缺点和湿式喷射工艺的缺点，在未来应该大 力发展潮式喷射工艺。与湿喷工艺相比，潮喷工艺的 整个流程十分简单，在施工完成后设备的清洗非常方 便。值得注意的是，潮喷工艺中用到的一些机械设备 的价格相对较低，而且容易购买。因此，在未来应该 发展全机械化、体积更小以及性能更好的混凝土潮喷 机，并使其与掘进机、锚杆机联合作业，从而大幅度 提高巷道掘进的效率。 3结语 在煤矿巷道的锚喷支护作业中，混凝土喷射技术 和设备对支护作业的效率和质量有着显著的影响。目 前，混凝土喷射技术工艺可以分为干式喷射、湿式喷 射和潮式喷射 3 种。干式喷射工艺的缺点十分明显， 由于采用的是干料，在施工时现场会有较多的粉尘， 且混凝土的回弹率比较高，浪费严重，同时水灰比也 难以准确地控制；湿式喷射工艺相对比较复杂，不适 合长距离输送 （一般小于 50 m 的距离），喷射设备的 清洗十分不方便。综合干式喷射工艺的缺点和湿式喷 射工艺的缺点，在未来应该大力发展潮式喷射工艺。 与湿喷工艺相比，潮喷工艺的整个流程十分简单，施 工完成后设备的清洗非常方便。 参考文献 ［1］ 穆朝元.混凝土喷射技术在煤矿井下巷道支护中的应用及发 展探讨 ［J］ .冶金管理， 201915 42-43. ［2］ 张磊， 秦士卫， 胡子波.矿用混凝土喷射机及其粉尘污染控制 技术综述 ［J］ .内蒙古煤炭经济， 201915 92-93. ［3］ 陈秀磊.湿法喷射混凝土在矿井巷道支护中的应用研究 ［J］ . 内蒙古煤炭经济， 201912 36-39. ［4］ 边文辉， 白昌赫.煤矿支护用喷射混凝土技术与设备研究综 述 ［J］ .内蒙古煤炭经济， 20193 46-47. （ 责任编辑刘晓芳 ） 混凝土拌和机 砂 水泥 混凝土输送车 混凝土湿喷机 速凝剂 水泥 碎石 高压风 喷头 密集挤压输送 （稠密流） 气悬浮输送 （稀薄流） 0.8 m 1.2 m 变流器 速凝剂空气 压缩空气 压缩空气 压缩空气 速凝剂 88