吉耐安新型喷浆材料经济分析与效果评价

宋兆国 孙 乾 陈璋林

（济宁矿业集团有限公司霄云煤矿，山东 金乡 272213）

喷浆支护可以起到结构充填、隔绝及柔性支护的作用而在煤矿上广泛应用。传统的喷浆材料一般选用硅酸盐水泥、米石、河沙等骨料按一定比例配合而成，在喷浆作业过程中，由于拌料不匀、配比不合适等原因，造成喷浆质量大打折扣。回弹率高、产尘量大、劳动强度大也是喷浆作业的难题。霄云煤矿引入了吉耐安新型喷浆材料，并在一采区东翼辅助轨道巷进行了试用，经综合比较效果良好。

1 试验地点概况

一采区东翼辅助轨道巷为伪矩型巷道，采用锚网梯索支护，平均-10°下山，巷道用途为满足一采区东翼前部工作面的行人、运输、管线敷设的需要，设计长度约810m。该巷道于2013 年8 月掘进完毕投入使用，由于井下环境潮湿，受风化剥蚀影响，支护网片出现大面积锈蚀脱落、煤壁折帮现象，支护强度大大降低，已经严重影响到巷道的使用寿命。为了阻隔围岩和护表网片与空气接触，延长巷道服务年限，设计采用喷浆补强支护。

巷道于2018 年4 月开始喷浆施工，初期（共60m）喷浆选用传统喷浆材料。由于该巷道位于进风流中，为1308 综采工作面、1314 切眼掘进工作面提供新鲜风流，在实施过程中喷浆起尘大，严重污染工作面空气质量。两帮网子（双抗网）护壁不严密，喷浆时喷浆料与网子撞击回弹率高，用料较多。该轨道巷为两工作面的主要运输通道，运输紧张，喷浆作业占用较多时间，影响两工作面的材料供应和生产组织。鉴于以上原因，该矿调研试用吉耐安新型喷浆材料，并取得良好效果。

2 新材料与传统材料对比分析

2.1 费用

（1）传统混合料是水泥、黄沙、石子按1:2:2的质量比例进行配比，速凝剂添加量为水泥用量的5%。

目前325#水泥价格429 元/t，中砂价格152 元/t，石子价格135 元/t，速凝剂价格924 元/t，混合后每吨混合材料价格约为209.84 元。在喷厚150mm情况下，沿巷道走向每喷1m 消耗材料4.62t，费用969.46 元，加上30%回弹量，费用为1260.3 元/m。

（2）新型材料在试验期间，每班平均喷6m巷道，喷厚50mm，消耗7.4t 材料，该材料费用为710 元/t，每米巷道消耗材料1.23t，考虑5%回弹量，每米消耗共计880 元/m。

综上，对比两种喷浆材料，若按照喷浆强度要求C20 的情况下，传统材料费用为1260.3 元/m，新材料费用为880 元/m。

2.2 人工消耗

（1）传统工艺喷浆需要6 人，其中：1 人持喷头，1 人照灯，1 人监护，3 人拌料、上料。水泥每袋50kg，砂、石子为地面预拌混合料，现场需在矿车内按比例进行人工预拌料，材料配比误差较大，且工人劳动强度大。

（2）新材料喷浆仅需要4 人，其中1 人持喷头，1 人监护，2 人上料。因该材料为袋装材料，每袋25kg，搬运方便省力。在该巷道试验期间，工人劳动强度较低。

通过对比，传统喷浆施工需要6 人，新材料为袋装成品，无需人工拌料，喷浆施工4 人即可满足要求，每个喷浆班可节约2 个人工，并且劳动强度降低。

2.3 效率

（1）传统喷浆工艺每班可喷7~8 车混合料，但回弹率较高，平均达30%。每轮喷浆后，需人工清理回弹料，增加了工人劳动强度，而且也造成了浪费。

（2）新型材料每班可喷12 车混合料，回弹率较小。每轮喷浆后，人工清理回弹料占有的工人劳动强度较小。

2.4 强度

（1）传统材料由于人工配比不均，喷层强度在做试块试验时基本只达到C20 要求。

（2）新型材料配比均匀，初凝速度快，强度较传统材料高，可达到C30 标准。

2.5 粉尘量

（1）传统喷浆为潮喷，在人工拌料、喷射过程中粉尘量较大，从现场来看粉尘污染较大。

（2）新材料为预拌料，无需井上及井下人工搅拌，喷射期间粉尘量小，现场工作环境好，改善了井下工人健康以及工作环境，响应国家环保政策。

2.6 综合对比

新材料与传统材料对比分析如下表1 所示。

3 优点及适用地点

根据霄云煤矿试用情况，该新型材料适用于新掘巷道的初喷以及扩修巷道，尤其适用于运输不方便的地点。有以下优点：

（1）该材料属于预拌混合料，使用方便，无需搅拌，降低了工人上料的劳动强度，无扬尘，环保节能；

（2）初凝速度快，强度高，特别适用于新掘进巷道的初喷；

（3）回弹率低，喷帮基本无回弹，喷顶回弹率＜8%；

（4）材料初凝快，10min 凝固，终凝强度高，可达到30MPa 以上；

（5）配套的湿式混凝喷射机性能优异，能够满足矿井生产需要，减少了用工，降低了井下人员的劳动强度，提高了工作效率。

表1 新材料与传统材料综合对比

4 结论

该巷道自喷浆至今已使用9 个月，喷层厚度3~5cm，对煤岩壁贴合效果好，未出现空洞现象。由于喷层较薄，也没有出现喷浆开裂、脱落等情况。喷浆材料对网子的包络效果好，没有出现锈斑，有效阻隔了金属网和煤体的氧化，达到了预期目的。

本材料由于强度达到C30 标准，根据国家GB50086《锚杆喷射混凝土支护技术规范》标准要求，喷厚50mm 即可，而传统喷浆材料一般要求喷厚100mm 以上，因此该喷浆材料强度高，运输使用方便，更适用于井下巷修及初喷作业。

霄云煤矿一采区东翼辅助轨道巷喷浆总长度750m，利用新型无机喷浆料可节省费用为750 元×(1587.9-1090.6)=37.2975 万元。整个喷浆作业用时19 个工班，相比于传统喷浆工艺可节约30 个工班，而且减少对整个巷道运输系统的影响，经济效益十分显著，具有良好的应用前景。