CN109236329A - 一种井下尾砂湿式喷浆支护方法 - Google Patents
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Abstract
一种井下尾砂湿式喷浆支护方法,其具体步骤是:先清洗受喷面;再将尾砂、水泥、速凝剂、砂浆王和水按比例混合后添加到滚筒混凝土搅拌机,搅拌均匀,形成混合料浆;然后在湿式喷浆机的料仓中加入料仓容积三分之一的水量,开启喷浆机和喷头,对喷浆机的管道进行润管;最后待料仓中的水即将喷完时,将混合料浆倒入湿式喷浆机的料仓进行搅拌,开始喷浆作业,喷浆结束后,清洗设备和管道即可。本发明相比于传统的干式喷浆,很好的解决了作业面粉尘大、物料回弹率高和水化程度不足等难题,同时,对于矿山企业来说,尾砂来源充足,大大降低了喷浆成本。
Description
技术领域
本发明涉及岩巷围岩封闭方法,具体是一种井下尾砂湿式喷浆支护方法。
背景技术
喷浆支护自上世纪七十年代以来,被国家列为重点项目在煤矿、金属矿和非金属矿进行大力推广,广泛使用在新掘进的巷道、隧道和边坡治理等方面,是一种易于施工且行之有效的支护方式。目前,国内煤矿、金属矿和非金属矿的喷浆方式主要是干(潮)式喷浆。
干式喷浆设备简易且便宜,施工工艺简单易于快速掌握,喷浆效率高,整体成本比较低,因此,干式喷浆在国内拥有广泛的应用市场。但是干式喷浆的缺点也十分突出:一是粉尘大,物料搅拌现场和喷浆作业面的粉尘含量非常高,即使正常佩戴专业口罩,依然对人体有较大影响;二是物料回弹率高,一般为20-30%,个别施工现场的回弹率甚至超过30%;三是物料水化程度不足,由于干喷时水和物料在喷头处才混合,导致混合很不均匀,常出现局部成块开裂或者掉落,影响支护效果。
与干式喷浆对应的是湿式喷浆,湿式喷浆有效地克服了干式喷浆粉尘大、物料回弹率高和水化程度不足的缺点。目前,湿式喷浆工艺在发达国家已经全面推广,但是国内还处于起步阶段,虽然有了不少研究实例,但是进行工业应用的鲜有报道,主要原因在于湿式喷浆具有配套系统复杂、喷射距离有限、设备和用工成本较高等不足。但是,随着国家和社会对工作环境要求越来越高,大力研究和推广湿式喷浆工艺将具有非常重要的现实意义。
常用喷浆材料主要为水泥、砂子和石子,用量最大的砂子和石子一般来自河沙。近年以 来,国家对河流保护力度大大高于以前,河沙开采受到了极其严格的限制,其价格一涨再涨, 但是依然供不应求。因此,积极探索和应用新型喷浆材料意义重大且迫在眉睫。
对于金矿山来说,回采后的矿石绝大部分都成了浮选后的尾砂,几乎没有利用价值,一般作为固体废弃物直接排放至尾矿库,既占用尾矿库库容,又给尾矿库下游居民造成了极大安全隐患。国家自2018年元月开始征收固废税,企业生产成本进一步升高,如何合理利用尾砂关乎企业长远发展。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是,针对现有技术不足,提供一种井下尾砂湿式喷浆支护方法,其除了具有常规喷浆工艺的优点外,还具有成本节约、尾砂无害化处理、粉尘少、回弹率大大降低等优点,特别是在政府大力限制开采河沙的情况下,拥有自产尾砂的矿山采用本工艺后将大大降低生产成本。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:一种井下尾砂湿式喷浆支护方法,其具体步骤是:
(1)清洗受喷面,防止受喷面粉尘影响喷浆效果;
(2)将尾砂、水泥、速凝剂、砂浆王和水按照重量比为2~6:1:0.002~0.01:0.0008~0.0014:0.6~1.2添加到滚筒混凝土搅拌机,搅拌均匀,形成混合料浆;
(3)在湿式喷浆机的料仓中加入料仓容积三分之一的水量,开启喷浆机和喷头,对喷浆机的管道进行润管;
(4)待料仓中的水即将喷完时,将混合料浆倒入湿式喷浆机的料仓进行搅拌,开始喷浆作业;
(5)喷浆结束后,在料仓中加入水后清洗设备和管道。
所述步骤(1)中尾砂和水泥的重量比,即灰砂比为1:4,水和水泥的重量比,即水灰比为1:1,这样不仅使喷浆体的强度好,而且使喷浆成本较低。
所述步骤(1)中速凝剂的添加量为水泥重量的4‰,砂浆王的添加量为水泥重量的1‰。
所述尾砂中粒度-200目以下的尾砂占76.7%,所述干尾砂的真密度为2.77 g/cm3。
所述干尾砂为金矿浮选后的尾砂,这样,使金矿生产企业能利用自产尾砂进行干式喷浆,从而大大降低生产成本。
在尾砂不足的情况下,可在所述干尾砂中添加河沙,以满足喷浆原料的需要。
与现有喷浆工艺相比,本发明具有的有益效果是:
1.材料成本低、来源充足。现在市场上的河沙价格越来越高,且严重供不应求,采购难度很大。利用尾砂代替砂子和石子后,只需要从尾矿库取干堆尾砂即可,来源充足且十分便利,摆脱了河沙购买途径越来越少、价格越来越高的不利因素。采用尾砂代替砂子和石子后,材料成本可下降40%-50%,整个喷浆成本(含人工成本)可下降10%-20%,效益十分明显。
2.湿式喷浆可明显减少粉尘量。传统干式喷浆一般只在喷头末端安置喷水装置,水与混合料难以充分接触,导致粉尘量非常大,作业环境非常恶劣。采用本工艺时,只有进行初次物料混合和搅拌时,会出现一定粉尘,但是由于和水混合,正确佩戴口罩后,对人体影响不大,喷浆作业面的粉尘量很小,对人体几乎没有影响。
3.料浆反弹率大大降低。由于尾砂的粒度比砂子、石子都小,从喷头喷出后,物料对墙面的冲击力分布均匀且易于附着,因此,尾砂喷浆比普通河沙喷浆的反弹率小很多。根据现场统计情况来看,普通河沙干喷的反弹率一般在20%-30%,个别不平整面的反弹率甚至超过30%,普通河沙湿喷的反弹率一般在10%-15%。而采用尾砂湿喷后,受喷面的料浆反弹率基本都在5%以内,很好的节约了材料成本,效果非常明显。
4.料浆混合均匀,水化效果非常好。普通干式喷浆时,由于干喷时的水和物料在喷头处才混合,导致混合很不均匀,常出现局部成块开裂或者掉落,影响支护效果。而湿喷时,由于物料和水均匀混合形成料浆,水泥的水化程度非常好,后期墙面基本不会出现开裂。
附图说明
图1是本发明井下尾砂湿式喷浆工艺流程图。
图2是灰砂比对喷浆体强度的影响图。
图3是水灰比对喷浆体强度的影响图。
具体实施方式
下面对本发明作进一步说明。
1.材料
搅拌机为JZC350滚筒混凝土搅拌机,喷浆机为邢台市昊鹏机械设备制造有限公司生产的PD-800型湿式混凝土喷浆机。
尾砂为金矿浮选后的尾砂,-200目以下占76.7%,真密度为2.77 g/cm3。
2.材料配置及实施方法
(1)制备混合料浆。所用水泥为425水泥,将尾砂、水泥、速凝剂、砂浆王和水按照重量比为2~6:1:0.002~0.01:0.0008~0.0014:0.6~1.2混合。将混合物料置于滚筒混凝土搅拌机匀速搅拌,需要特别注意的是水的添加量对料浆性状和喷涂效果影响非常大,水的最佳添加量应该使料浆呈现潮湿均匀不开裂、静置表面无泌水。最佳水灰比接近1:1,但是要根据现场搅拌的情况来判断,不能盲目照搬,工人只需要配置几次观察效果后,就能熟练掌握。另外,添加剂的添加量很少,应严格控制,添加量少了会导致喷浆层易开裂,添加量多了会导致浆料呈现浆糊状而易成团掉落。
(2)每次重新开机都必须润管。喷浆机开机前,倒入占料仓容积约三分之一的水,开启搅拌机和喷浆机自带的小型空压机,让水喷射出来,达到润管的目的。停机前,必须在物料全部喷完,加入适量水清洗料仓和管道,水喷完后立即关机。严禁设备空转。
3.实施例
实施例1,分5组,1-5组分别加入40 kg、60 kg、80 kg、100 kg、120 kg尾砂,每组同样添加水泥20 kg、速凝剂80 g、砂浆王20 g和水20 kg,制成5种料浆,即尾砂与水泥质量比,即灰砂比分别为1:2、1:3、1:4、1:5和1:6,以同样的喷浆工艺进行湿式喷浆,养护28天后利用混凝土回弹仪进行强度测试,测试结果见图2。如图2所示,养护28天后的喷浆体最高强度为32 MPa,此时的灰砂比为1:3和1:4,由于灰砂比为1:3的浆料成本高于1:4,而两者效果一致,因此,最佳灰砂比为1:4。
实施例2,分5组,1-5组分别加入12 kg、16 kg、20 kg、24 kg、28 kg水,每组同样添加尾砂80 kg、水泥20 kg、速凝剂80 g和砂浆王20 g,制成5种料浆,水与水泥质量比,即水灰比分别为0.6:1、0.8:1、1:1、1.2:1和1.4:1,以同样的喷浆工艺进行湿式喷浆,养护28天后利用混凝土回弹仪进行强度测试,测试结果见图3。由图3可知,本发明最佳水灰比为1:1,采用该水灰比养护28天后的喷浆体强度为32 MPa。
实施例3,分4组,第1-3组分别加入速凝剂、108号胶和液态增强剂100 g,第4组不加入添加剂,每组同样添加尾砂80 kg、水泥20 kg和水20 kg,制成5种料浆,以同样的喷浆工艺进行湿式喷浆,在养护期内定期观察。试验发现,第1组后期出现少量裂缝;第2组和第3组喷射时,均频繁出现了堵管现象,料浆很干易结块,重新添加一定量水后,堵管现象消失,但是喷出后泌水非常严重,甚至成团掉落;第4组喷出后,易成团掉落。结果表明,108号胶和液态增强剂不适合作为该种条件下的添加剂,而只添加速凝剂也达不到施工质量要求。
实施例4,分5组,1-5组分别加入60 g、80 g、100 g、120 g、和140 g速凝剂每组同样添加尾砂80 kg、水泥20 kg和水20 kg,制成5种料浆,以同样的喷浆工艺进行湿式喷浆,在养护期内定期观察。试验发现:第1、2组喷出后,料浆易成团掉落,且第1组比第2组严重,第3、4和5组未出现成团掉落现象,但是后期均出现一定程度裂缝,且裂缝数量和大小规律为第3组<第4组<第5组。
以上仅仅是本发明的较佳实施方式,根据本发明的上述构思,本领域的熟练人员还可以做出各种修改和变换。例如,改变尾砂和水泥的配比、将材料由单纯尾砂改为尾砂加河沙、改变速凝剂用量、使用其他类似性质尾砂等。然而,类似的这种变换和修改均属于本发明的实质。
Claims (6)
1.一种井下尾砂湿式喷浆支护方法,其特征在于,具体步骤是:
(1)清洗受喷面;
(2)将尾砂、水泥、速凝剂、砂浆王和水按照重量比为2~6:1:0.002~0.01:0.0008~0.0014:0.6~1.2添加到滚筒混凝土搅拌机,搅拌均匀,形成混合料浆;
(3)在湿式喷浆机的料仓中加入料仓容积三分之一的水量,开启喷浆机和喷头,对喷浆机的管道进行润管;
(4)待料仓中的水即将喷完时,将混合料浆倒入湿式喷浆机的料仓进行搅拌,开始喷浆作业;
(5)喷浆结束后,在料仓中加入水后清洗设备和管道。
2.根据权利要求1所述的一种井下尾砂湿式喷浆支护方法,其特征在于,所述步骤(1)中尾砂和水泥的重量比为4:1,水和水泥的重量比为1:1。
3.根据权利要求1所述的一种井下尾砂湿式喷浆支护方法,其特征在于,所述步骤(1)中速凝剂的添加量为水泥重量的4‰,砂浆王的添加量为水泥重量的1‰。
4.根据权利要求1所述的一种井下尾砂湿式喷浆支护方法,其特征在于,所述尾砂中粒度-200目以下的尾砂占76.7%,所述尾砂的真密度为2.77 g/cm3。
5.根据权利要求1所述的一种井下尾砂湿式喷浆支护方法,其特征在于,所述尾砂为金矿浮选后的尾砂。
6.根据权利要求1所述的一种井下尾砂湿式喷浆支护方法,其特征在于,所述尾砂中添加有河沙。
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