郝 顺

西部矿业股份有限公司

西部铜业有限公司降低喷射混凝土回弹率研究

郝 顺

西部矿业股份有限公司

为有效降低矿山喷射混凝土回弹率，对矿山喷射混凝土工艺中影响回弹率因素进行了分析，提出了降低回弹率及控制回弹率危害的部分措施，在应用中取得了一定有益效果。

喷射混凝土；回弹率；危害控制

西部铜业获各琦铜矿巷道支护中广泛采用喷射混凝土干法工艺。由于该工艺回弹率大，容易导致现场粉尘超标，威胁施工人员身体健康，同时过大回弹率造成喷浆料的严重浪费，拖慢施工进度，增加支护成本，因此，开展降低喷射混凝土回弹率研究，对矿山绿色持续发展意义重大。

1、回弹率控制要求

1.1 回弹率计算

铜矿喷射混凝土回弹率按下式确定：

γ ——回弹率

Q1——实际支护量

Q ——喷浆料总用量

1.2 回弹率控制指标

根据公司工程质量控制标准，回弹率控制在10%以下为可接受范围。但根据现场统计，目前巷道支护顶板回弹率普遍在30%以上，两帮在15%以上，远高于公司10%以下的控制标准。

2、施工概况

水泥、砂子、石子在地表拌和站拌匀，形成的拌和料由斜坡道运至井下施工点，使用时现场加入速凝剂，形成干料。压风和水由现场风水管就近接入，风压水压为接入处风水压强。施工前先放标杆，进行现场清理，移走阻挡岩壁的杂物，之后用高压风水清洗岩层面上的爆破粉尘和节理裂隙中的泥沙，以保证混凝土与岩面能牢固粘结。喷浆作业采用国产转子-Ⅱ型喷浆机，施工由两人配合完成，一人上料，一人施工，作业时先开风管，再开水管，在水量与上料速度调整合适后开始作业。施工采用先墙后拱的顺序，自下而上呈螺旋状轨迹移动。每6m划分为一区段，每区段划分为三小段。

3、影响回弹率的主要因素分析

不考虑围岩变化、爆破效果、水文条件、喷浆机性能等客观情况，喷射混凝土回弹率主要受以下因素影响。

3.1 喷浆料

喷浆料通常采用C20混凝土，其原料性能和配比对回弹率的影响较大。水泥过量，会产生大量粉尘，劣化施工环境，水泥量不足，骨料溅射、回弹量大。粗骨料过少，砂浆消耗增多，粗骨料过多，则混凝土和易性变差，大颗粒弹射。速凝剂可增强混凝土粘性和初凝时间，能有效降低回弹，但过量使用，会降低混凝土后期强度，影响支护质量。总之，砂子的量取决于水泥的量，而粗骨料的量取决于砂浆的量，三者的配比以喷浆作业时粉尘最小、粗骨料弹射现象最少为最优。

铜矿原材料为普通硅酸盐水泥、水洗砂、瓜子石、速凝剂，皆为从外购入，质量经专门检验，水泥标号42.5，砂石粒径级配合理，速凝剂为BR型外加剂，皆符合规范。拌和料存放时间不过夜，一般要求及时使用，防止发生变质。

水、砂、石配比由质量管理部通过抗压强度实验提供，一般控制在1:2:2.8左右，由于该配比未考虑回弹率控制，因此在控制回弹率方面不是最优。速凝剂按说明使用，添加量为29.4kg/m3，但由于采用人工拌制，在施工中很难拌和均匀。

3.2 风压、水压

风压指喷嘴出口处风压，他直接影响混凝土喷层质量和回弹率，风压过大，料束速度快、冲击力大，回弹严重，风压过小，料束成平抛运动，与岩壁斜交，混凝土损失较多，喷层质量差。

水压要满足水环喷出的水正好充分湿润喷嘴喷出的拌和料，过大或过小都导致水灰比超出适宜的范围，水灰比过大，混凝土出现滑移和流淌，水灰比过小，回弹量大，粉尘飞扬。

在现场施工中，水量和上料速度由施工人员根据经验调解，而风压主要取决于现场风管压力，无法自由调解。铜矿施工人员皆为长期从事喷浆作业的熟练工人，专业知识掌握较好，施工经验丰富。故风压对回弹率影响较大。

3.3 操作水平

喷射手在施工中主要留意两点：一是要控制好喷头与岩壁间的距离和夹角，根据《喷射混凝土加固技术规范》，喷头与岩壁基本垂直，喷射距离保持在0.6m-1m，此时回弹率控制和喷浆效果最好，但在实际操作中，随着喷射高度变化，喷射距离与夹角势必会不断变化，造成回弹率控制困难，一般认为，喷嘴与岩面的夹角保证在70度到110度之间是合理范围；二是要控制好一次喷射厚度，厚度过大，由于重力作用，混凝土将发生滑塌，厚度过小，粗骨料易反弹，根据规范，干法素喷一次喷射厚度，在掺速凝剂情况下，边墙为70-100mm，拱部为50-60mm，在井下实际施工中，边墙控制在50-100mm，拱部30-60mm，也可视为合理。需要二次喷射的情况，两次喷射间隔不得少于20min，否则两层砼会一起拉裂坠落，具体间隔长度视施工实际情况而定。

4、降低回弹率措施研究

4.1 影响评价

根据上节讨论，结合公司长期统计数据，分析出各要素对回弹率的影响程度。见表1。

表1 铜矿喷射混凝土回弹率影响因素及其影响程度评价表

由表1可知，风压、操作水平严重影响回弹率控制，原料配比、水灰比、速凝剂使用因素也在较大程度上导致回弹率超高。